Diseño Hidraulico De Puentes 2

CAPITULO IV
DISEÑO HIDRAULICO DE PUENTES.
INTRODUCCION:
Al pasar una corriente de agua los puentes pueden tener dos formas de trabajo; la primera,
cuando su longitud abarca el ancho total de la zona inundada; y la segunda, cuando una
parte del terraplén de aproche se introduce dentro de la zona de inundación. En este último
caso la longitud del puente es menor, pero el régimen de circulación delagua se altera y
origina toda una serie de perturbaciones que deben ser evaluadas y comprobadas con las
permisibles. Tanto en uno como en otro caso, es necesario determinar el gasto que pasa por
el río en el lugar objeto de la obra del puente.
En el capítulo II, se expusieron diferentes metodologías para determinar el gasto de diseño;
mientras que ahora se estudiará en detalle uno de los métodospara determinar el diseño
hidráulico de los puentes, propuesto por el Dr. en Ciencias Técnicas Ernesto Valdés.
Se entiende como diseño hidráulico de puentes a la determinación del nivel de agua
necesario para que pase el gasto de diseño.
En general, la metodología de trabajo consistirá en determinar el nivel de agua para la
crecida de diseño, para la cual se utiliza la fórmula de Manning, vista conanterioridad:
2
1
1
3
Q =
. A. R . S2
n

Para utilizar la fórmula de Manning, es necesario escoger una sección media, una pendiente
media del cauce original de la corriente y las zonas de dicha sección media con diferentes
coeficientes de rugosidad. Se supone que el cauce no se altera por los fenómenos de
socavación.
Si el cauce es como el mostrado en la figura 4.1a, los valores anteriormenteenunciados se
obtienen de la forma siguiente:
•

La pendiente media (S), es determinada a partir del perfil original de lecho del río, en
un tramo que se extiende aguas arriba y aguas abajo del lugar del cruce del puente
(figura 4.1b). Si el flujo es pequeño, el nivel del agua se adapta al perfil original del
río; mientras que para una avenida, el nivel del agua se hace paralelo al perfil medio.
Dela figura 4.1b, la pendiente media que se adapta a la fórmula de Manning será:
S =

donde

h
........(4.1)
d

h - diferencia de altura entre dos puntos del perfil medio del cauce; en m.
d - distancia horizontal en los puntos; en m.
S - pendiente media del cauce; en m/m.
-

La sección media de la corriente se obtiene como el promedio de las secciones en a, b y
c; y para obtenerlas se procede de laforma siguiente:

• Se propone un nivel virtual paralelo al perfil medio del cauce del río (figura 4.1b). Este
tirante no puede sobrepasar los bordes del cauce.
•

Se construyen las secciones transversales a, b y c (figura 4.1c) con el nivel del agua
impuesto anteriormente.

• Se superponen las secciones a, b y c, tal como se muestra en la figura 4.1d, de forma tal
que el nivel sea la línea dereferencia y que el punto A de cada sección coincida con el
punto A’. La sección media será la curva promedio de las tres secciones tomadas.
Sección de trazo continúo en la figura 4.1d.
• Cuando el cauce tiene una configuración regular; esto es, cuando la sección es bastante
uniforme, se omite el paso anterior y se escoge como sección media la sección en el
lugar del cruce.
Estas seccionestransversales se toman siempre perpendiculares al eje del río, aunque el
puente cruce el río en esviaje. El coeficiente de rugosidad es variable en la sección
transversal y se deben tomar los mostrados en la tabla 4.1.
Motivado por la aparición de diferentes coeficientes de rugosidad en la sección, es
recomendable que la fórmula de Manning, sea aplicada por tramos o sub-secciones. Esto
último también esaplicable cuando la sección transversal tiene el mismo coeficientes de
rugosidad.
Como el gasto de diseño se conoce, el nivel del agua no puede ser obtenido directamente,
sino que se requiere un proceso de tanteos, el cual consiste en fijar un determinado nivel del
agua, calcular el gasto y compararlo con el de diseño; repitiéndose este proceso hasta
determinar el nivel del agua que corresponde al...