Santaf de Bogot, febrero 17 de 1998

INSTITUTO NACIONAL DE VIAS

SUBDIRECCIN DE APOYO TCNICOESTUDIOS Y DISEOS

PUENTE M1-1

PUENTE PAMPLONITA

NORTE DE SANTANDER

CONSORCIO

LGCA 50

REPUBLICA DE COLOMBIA

MINISTERIO DE TRANSPORTE

INSTITUTO NACIONAL DE VAS

SUBDIRECCIN DE APOYO TCNICO

CONTRATO N 2225 de 2011

ESTUDIOS Y DISEOS PARA REEMPLAZO DE PUENTES

EN LOS DEPARTAMENTOS DE BOYAC Y NORTE DE SANTANDERESTUDIOS Y DISEOS PUENTE M1-2

PUENTE PAMPLONITA

NORTE DE SANTANDER

INFORME DE HIDROLOGA, HIDRULICA Y SOCAVACINJulio de 2012

CONSORCIO LGCA 50

LGCA S.A.S. (60%), LA VIALIDAD LIMITADA (33%), GERMAN VALENCIA CONTRERAS (2%),

IMG S.A. (3%), HUGO ALFREDO POSSO PRADO (2%)TABLA DE CONTENIDO51INTRODUCCIN

62RECOPILACION DE LA INFORMACIN

62.1Hidrometeoro lgica

93ANLISIS DE LA INFORMACIN

93.1Niveles Mximos

93.2Hidrometeoro lgica

144ESTUDIO DE SOCAVACIN

175RECOMENDACIONES Y RESULTADO

INDICE DE FIGURAS

6Figura 2.1 Cuenca en estudio

8Figura 2.2 Ubicacin Estacin Limnimtrica Pto. Len

11Figura 3.1 Ubicacin Pte. Len y Pte. Pamplonita

13Figura 3.2 Nivel de Aguas Mximas Puente Pamplonita

INDICE DE TABLAS

15Tabla 5.1 Socavacin general

Tabla 5.2 Socavacin Localizada estribos16

1 INTRODUCCINEl Puente Pamplonita est ubicado en la va Ccuta Puerto Santander, se encuentra sobre el Ro Pamplonita, a 5 Km al sur de Puerto Santander.

Figura 1.1 Ubicacin Zona del ProyectoEste informe presenta los aspectos de hidrologa, hidrulica y socavacin como parte del diseo de la nueva estructura, para el diseo de galibo y luz requerido. 2 RECOPILACION DE LA INFORMACIN2.1 Hidrometeoro lgica Para verificar las posibles estaciones meteorolgicas a estudiar para el anlisis del paso vial, se revisaron las estaciones de la zona o punto en estudio, la figura 2.1 muestra la ubicacin en planta del proyecto de la cuenca del proyecto.

Figura 2.1 Cuenca en estudio

Se obtuvo el siguiente listado de estaciones:MunicipioCdigoEstacinCorrienteTipoFecha de InstalacinEntidadObservacin

CUCUTA16017010AGUAS CLARASPAMPLONITALG1966IDEAMNO APLICA

16027060PTO. LEONPAMPLONITALG1972IDEAMUTILIZAR

La estacin limnimtrica Pto. Len, se encuentra ubicada en el paso de rio Zulia, al norte del Puente Pamplonita y aproximadamente a 5.0km de este, presenta registros de niveles desde 1973, su informacin es consistente, es apropiada para la estimacin de niveles de diseo, por lo que se utiliza nicamente esta estacin para el anlisis.Lo anterior dado el rgimen del ro Zulia, el cual en la zona es de muy baja pendiente (S= 0.004), tipo sub critico con formacin de meandros y sin la afluencia de corrientes importantes entre el sitio de ponteadero, la confluencia de los Ros Zulia y Pamplonita y la estacin Pte. Len en el Ro Zulia.

De otro lado la confluencia de los Ros Pamplonita y Zulia se encuentra aguas abajo del sitio de ponteadero aproximadamente a xxxm en donde el Ro Zulia controla totalmente los niveles del Ro Pamplonita por el bajo gradiente hidrulico de este ltimo.

Esto hace que los niveles mximos del Rio Pamplonita en este ponteadero correspondan a los niveles trasportados hacia aguas arriba desde la estacin Pto. Len con la pendiente de la corriente media de estas corrientes ubicadas en un mismo marco geomorfolgico local.

La figura 2.2 muestra la ubicacin de la estacin limnimtrica Pto. Len.

Figura 2.2 Ubicacin Estacin Limnimtrica Pto. Len 3 ANLISIS DE LA INFORMACIN

3.1 Niveles Mximos

Como ya se mencion, se transportan los niveles mximos instantneos de la estacin Pte. Len al sitio de ponteadero.

Este ejercicio se realiza mediante la correccin por longitud real de la corriente, diferencia de cotas y pendiente entre los dos sitios del nivel de aguas mximas de la estacin Pte. Len y con informacin topogrfica unificada de los dos sitios igualmente.

3.2 Hidrometeoro lgicaPara obtener el nivel de aguas mximas (eventos extremos) de la estacin Pte. Len, se estudian las series de niveles mximos de la estacin.Los niveles mximos registrados de la Estacin Pto. Len, se procesan y se realiza su ajuste segn la serie de distribucin aceptada en hidrologa para ajuste de niveles, la serie de eventos extremos Log Pearson Tipo III.

El clculo de niveles esperados segn la distribucin Log Pearson Tipo III, se realiza segn la expresin:

Log Xi= x + Ki x

Donde:

Xi= valor esperado

x= valor medio de la serie

x= desviacin estndarKi= factor de frecuencia de la distribucin Log Pearson III, se calcula de la siguiente forma:

Ki= 2/Ca (Ca/6 (ti - Ca/6) + 1)3 2/ CaCa= coeficiente de sesgo

ti= factor de frecuencia de la distribucin normal estndarSe realiza la estimacin de nivel esperado de aguas mximas para un periodo de retorno de 100 aos para luz mayor o igual a 50mts, segn las recomendaciones de INVIAS para obras tipo puente.

AoNiveles (x)Log x

19734692.67117284

19744122.61489722

19755582.7466342

19764002.60205999

19773452.5378191

19784402.64345268

19794352.63848926

19803302.51851394

19814702.67209786

19824582.66086548

19833942.59549622

19844162.61909333

19854682.67024585

19864282.63144377

19874282.63144377

19884832.68394713

19894022.60422605

19904902.69019608

19913332.52244423

19923602.5563025

19933722.57054294

19945002.69897

19954752.67669361

19965802.76342799

19973702.56820172

19985002.69897

19994802.68124124

20055362.72916479

20065842.76641285

20074852.68574174

20085532.74272513

20095322.72591163

Cs0.06108406-0.23381042

S70.51352540.0687938

Var4972.157260.00473259

PROM452.68752.65058891

N3232

Ca0.06725815-0.25744287

Ki2.348015172.11527294

Log Xi2.79610658

Xi625.33

En la estacin Pto. Len el nivel de la mira 625.33, corresponde a la cota 53.96 de los niveles topogrficos de la zona de ponteadero, es de aclarar que el nivel medido de aguas mximas es de 54.28, tomando este dato directo para el transporte de niveles.La figura 3.1 muestra la ubicacin de Pto. Len. con respecto a la zona de estudio.

Figura 3.1 Ubicacin Pte. Len y Pte. PamplonitaCon los datos anteriores, se realiza el ejercicio de transporte de niveles:

L=7320m (Pte Len - Pte Pamplonita)

S=de 0.4% (flujo sub critico)

Nivel de aguas mximas Pte. Pamplonita= 54.28msnm + 0.0004x7320

Nivel de aguas mximas Pte. La Unin= 57.21msnm

Dado que el levantamiento topogrfico realizado en el Puente Pamplonita registr la cota 56.93, como cota de aguas mximas sucedidas (inferior a la cota de aguas mximas calculadas), se asume el registro calculado como el nivel de aguas mximas esperadas.

Resultando en el Pte. Pamplonita, un nivel de aguas mximas terica de 57.21msnm.

Se presentan a continuacin la seccin del Puente Pamplonita, indicando el nivel de aguas mximas de diseo para un periodo de retorno de 100 aos.

Figura 3.2 Nivel de Aguas Mximas Puente Pamplonita

4 ESTUDIO DE SOCAVACIN

Geomorfolgicamente el ponteadero del Puente Pamplonita, se encuentra ubicado en zona de planicie donde las corrientes presentan muy bajas pendientes longitudinales, se presentan bajas velocidades aunque con capacidad erosiva y en el lecho se aprecian depsitos de arenas que ha efectuado la corriente.

Segn las muestras de material tomada en el lecho del Puente Pamplonita (zona de apoyos), para los estribos se trata de material de grano fino o limos "cohesivo", para el clculo de la socavacin esperada se ha utilizado la metodologa recomendada por Lischtvan Lebediev o metodologa ms aceptada en nuestro medio.

La socavacin localizada para estribos se ha realizado, segn la metodologa de Artamonov, seleccionada entre las de Field, Liu et Alia y Froehlich, dada su aplicabilidad por las variables que utiliza.

Anexo se presentan las granulometras de material de lecho realizadas.

A continuacin se presenta la memoria de clculo de la socavacin general esperada y socavacin localizada en estribos para el ro.Tabla 5.1 Socavacin general ANLISIS DE LA SOCAVACION PARA SUELOS COHESIVOS EN CAUCES DEFINIDOS CON RUGOSIDAD UNIFORME

PENDIENTE 0.0004

n0.035

PUENTE LA UNION - SOCAVACION GENERAL CENTRO DEL CAUCE

Zona Central Cauce Ho=7.170 m

=0.571

=1.0

=1.00

s=1.9

x=0.28118

Hs=7.0 m

Socavacin general (Hs - Ho)-0.19 m

Zona Estribos Ho=1.500 m

=0.571

=1.0

=1.00

s=1.9

x=0.28118

Hs=0.9 m

Socavacin general (Hs - Ho)-0.59 m

Donde:

Ho = Tirante que se tiene en la zona antes de la erosin.

a = Coeficiente de seccin dependiente de caractersticas hidrulicas

= Coeficiente de frecuencia que se encuentra calibrado

= Factor de correccin por contraccin del cauce

gs = peso volumtrico del material cohesivo seco

x = Exponente variable depende del peso volumtrico

Hs = Profundidad de flujo despus de ocurrida la socavacin

Tabla 5.2 Socavacin Localizada estribosSOCAVACION LOCALIZADA (ESTRIBOS)

Pa0.94

Pq1.82

PR1.00

Ho1.50

ST2.56m

SOCAVACION TOTAL EN ESTRIBOS =2.60 m

Donde:

Pa = Coeficiente que depende del Angulo de la obra con la corriente

Pq = Coeficiente que depende de la relacin del Q total contra el Q que pasara por el lugar ocupado por la obra.

PR = Coeficiente que depende del talud que tienen los lados de la obra.

Ho = Tirante que se tiene en la zona antes de la erosin.

ST = Tirante incrementado al pie de la tablestaca.

5 ECOMENDACIONES Y RESULTADOSe recomienda la ejecucin del puente diseado para la conformacin de una infraestructura de drenaje que permita un adecuado funcionamiento y estabilidad de la infraestructura vial en este sitioDados los resultados, se presentan los siguientes puntos:

Puente Ro Pamplonita:

La cota de aguas mximas obtenidas en la zona de ubicacin del nuevo puente es la elevacin 57.21msnm. La cota mnima de cara inferior de vigas en la zona de ubicacin del nuevo puente es la elevacin 59.20msnm

Se recomienda una luz de 100.0m o estribos retrocedidos desde la cota 56.00msnm La cota mxima de cimentacin de estribos 53.40m.ANEXOSINFORMACIN IDEAM

I D E A M - INSTITUTO DE HIDROLOGIA, METEOROLOGIA Y ESTUDIOS AMBIENTALES

SISTEMA DE INFORMACION

VALORES MAXIMOS MENSUALES DE NIVELES (Cms) NACIONAL AMBIENTAL

FECHA DE PROCESO : 2012/07/03 ESTACION : 16027060 PTO LEON

LATITUD 0821 N TIPO EST LG DEPTO NORTE SANTANDER FECHA-INSTALACION 1972-OCT

LONGITUD 7226 W ENTIDAD 01 IDEAM MUNICIPIO CUCUTA FECHA-SUSPENSION

ELEVACION 0047 m.s.n.m REGIONAL 08 SANTANDERES CORRIENTE ZULIA

************************************************************************************************************************************

A#O EST ENT ENERO * FEBRE * MARZO * ABRIL * MAYO * JUNIO * JULIO * AGOST * SEPTI * OCTUB * NOVIE * DICIE * VR ANUAL *

************************************************************************************************************************************

1972 1 01 305 3 140 305 3

1973 1 01 118 114 105 244 1 201 160 159 1 230 1 323 1 388 1 469 1 414 1 469

1974 1 01 288 1 274 1 295 1 378 1 412 1 220 195 354 318 1 329 1 408 1 301 1 412

1975 1 01 155 1 135 1 315 325 1 * 237 1 252 1 165 1 348 1 377 1 476 3 558 558 3

1976 1 01 295 374 1 375 1 373 1 308 1 262 210 210 274 1 400 1 390 1 267 1 400

1977 1 01 168 188 262 1 299 1 345 1 243 1 240 184 200 319 310 179 1 345

1978 1 01 137 190 355 440 380 280 190 218 265 375 290 297 440

1979 1 01 187 3 259 3 378 3 404 428 420 200 290 302 435 424 310 435 3

1980 1 01 215 270 170 213 210 290 188 211 312 1 301 1 330 1 322 1 330

1981 1 01 236 1 302 1 279 1 468 1 470 1 396 1 282 1 295 375 1 353 1 386 1 406 1 470

1982 1 01 410 296 288 1 458 1 450 1 272 1 250 185 265 323 1 303 1 306 1 458

1983 1 01 308 1 148 187 394 1 344 1 246 1 269 1 197 258 294 298 240 394

1984 1 01 292 189 156 275 3 328 1 224 1 206 1 272 1 368 1 384 1 416 1 398 1 416 3

1985 1 01 254 1 192 1 322 1 358 1 358 1 232 1 198 1 212 1 304 1 466 436 468 468

1986 1 01 207 360 1 268 1 393 428 234 3 266 1 168 1 284 1 368 1 269 1 192 1 428 3

1987 1 01 232 1 164 372 1 293 428 190 220 259 266 408 422 230 1 428

1988 1 01 216 271 150 299 1 296 292 1 195 1 369 1 458 1 448 1 483 406 1 483

1989 1 01 300 1 224 1 363 1 253 1 324 1 242 1 222 1 250 1 402 1 312 1 344 1 355 1 402

1990 1 01 217 1 284 3 260 402 3 490 3 284 273 293 3 275 3 440 3 367 3 473 3 490 3

1991 1 01 295 3 185 3 325 3 275 3 333 3 208 3 200 3 203 3 263 3 * 290 3 210 333 3

1992 1 01 190 3 174 3 163 3 135 3 187 3 173 3 208 226 1 255 360 360 3

1993 1 01 210 3 192 211 272 3 315 3 222 1 248 1 184 346 1 278 372 1 328 1 372 3

1994 1 01 338 210 370 330 3 363 220 303 232 1 362 473 3 500 430 500 3

1995 1 01 190 186 373 450 475 312 280 394 370 404 380 400 475

1996 1 01 260 345 305 373 400 460 355 310 320 580 575 580 580

1997 1 01 340 350 225 297 320 310 215 205 275 370 290 157 370

1998 1 01 136 300 3 145 3 305 3 415 3 350 3 270 9 295 3 290 3 430 3 380 3 500 3 500 3

1999 1 01 320 430 340 480 283 250 250 450 475 475 9 480 3

2000 1 01 460 265 9 460 3

2004 1 01 * 500 3 * * 384 400 400 3 428 3 500 3

2005 1 01 390 3 400 3 250 330 400 3 305 245 213 260 3 406 536 478 536 3

2006 1 01 550 303 446 450 535 270 306 311 331 1 502 1 418 1 584 1 584

2007 1 01 270 3 222 1 367 1 369 1 356 1 277 1 243 1 400 365 485 450 397 1 485 3

2008 1 01 266 1 234 1 283 1 404 1 470 1 368 1 420 1 509 1 427 1 553 1 541 1 545 1 553

2009 1 01 455 3 516 1 507 1 530 532 288 1 324 1 419 1 286 1 330 1 497 1 262 1 532 3

2010 1 01 205 1 271 1 348 3 477 1 423 1 406 1 * * * * * * 477 3

MEDIOS 268 259 290 360 381 281 246 264 315 394 397 365 318

MAXIMOS 550 516 507 530 535 460 420 509 458 580 575 584 584

MINIMOS 118 114 105 135 201 160 159 165 200 226 255 140 105

***********************************************************************************************************************************

** C O N V E N C I O N E S **

EST = ESTADO DE LA INFORMACION ** AUSENCIAS DE DATO ** ** ORIGENES DE DATO **

1 : Preliminares Ideam 1 : Ausencia del observ 1 : Registrados

2 : Definitivos Ideam 2 : Desperfecto instru. 3 : Incompletos

3 : Preliminares Otra Entidad 3 : Ausencia instrument 4 : Dudosos

4 : Definitivos Otra Entidad 4 : Dato rechazado 6 : Est. Regresion

6 : Nivel superior 7 : Est. Interpolacion

7 : Nivel inferior 8 : Est. Otros metodos

8 : Curva de gastos 9 : Generados (Series)

9 : Seccion inestable

A : Instr. sedimentado

M : Maximo no extrapol.

* : Datos insuficientes

GRANULOMETRAS Y REGISTROS DE PERFORACIN

SILVA MEDINA, Gustavo A. Hidrologa Bsica. Universidad nacional de Colombia. 1998

JUAREZ BADILLO, Eulalio - RICO RODRGUEZ, Alfonso. Mecnica de Suelos Tomo III. Limusa Noriega Editores. 1995

GUEVARA ALVAREZ, Mara Elvira, Gua Para Diseo y Evaluacin de Puentes para Resistir Socavacin. Universidad del Cauca. 1996

Cto. INVIAS 2225 DE 2011INFORME DE HIDROLOGA E HIDRULICA

PUENTE PAMPLONITA33