Diseño hidráulico y estudio de socavación de un puente localizado sobre el Río Virú, Provincia de Virú, departamento de La Libertad

Abstract

El Perú al ser un país con un gran número de ríos que se cruzan con vías de comunicación, es necesario el uso de puentes. Debido a su importancia, se tiene que tener especial cuidado de cómo podrían verse afectados los puentes en las épocas de eventos máximos, un caso particular es cuando se ven influenciados por el fenómeno El Niño, como ocurrió en el año 2017, en el cual el puente del río Virú colapsó. En la presente tesis se busca realizar el diseño hidráulico además del estudio de socavación en la zona en donde ocurrió este derrumbe. Para lo cual, por medio de un modelo hidrológico, se calculan los caudales máximos, los cuales se usan en un modelo hidráulico en donde se calcula el NAME (nivel de aguas extraordinarias), el gálibo y la socavación general como la local en pilares. En primer lugar, por medio del software ArcGis 10.5, se ejecuta la delimitación de la cuenca y subcuencas aguas arriba de la ubicación del puente en cuestión. Luego de procesar la información pluviométrica y obtener posteriormente los hietogramas de cada subcuenca para los tiempos de retorno de 140 y 500 años, con el software HEC-HMS, se hace la modelación hidrológica y se obtiene los caudales de diseño para los modelos de tiempo de retorno de 140 y 500 años en el sitio del puente. Haciendo uso del software HEC-RAS, con el caudal de 140 años se calcula el NAME y gálibo del puente, mientras que el caudal de 500 años es para el cálculo de la socavación. El gálibo en el puente que se obtiene es igual a 3.08 m y el NAME igual a 0.85 m. La socavación general que se obtiene con los métodos utilizados es de 1.0 m usando el método de Lischtvan-Levediev, mientras que por el método de Laursen es de 0.36 m. En la socavación local de pilares, el máximo valor fue de 4.25 m con el método de CSU equation.

Peru, being a country with a large number of rivers that intersect with communication routes, it is necessary to use bridges. Due to its importance, special care must be taken regarding how bridges could be affected in times of maximum events, a particular case is when they are influenced by the El Niño phenomenon, as occurred in 2017, in which the Virú river bridge collapsed. The present thesis seeks to carry out the hydraulic design in addition to the scour study in the area where this landslide occurred, for which the precipitation patterns in the place are determined through the hydrological study, the hydrological model is carried out to find the maximum flows, which are used to carry out the hydraulic model in order to calculate the NAME (Extraordinary Maximum Water Level), the gauge and both the general scour and the local scour in pillars. First, using the ArcGis 10.5 software, the delimitation of the basin and sub-basins upstream of the location of the target bridge is executed. After processing the rainfall information and subsequently obtaining the hyetographs of each sub-basins for the return times of 140 and 500 years, with the HEC-HMS software, the hydrological modeling is done and the design flows for the 140- and 500-year return time models at the bridge site are obtained. Making use of the HEC-RAS software, with the flow of 140 years NAME and the gauge of the bridge are calculated, while the flow of 500 years is for the calculation of scour. The gauge on the bridge that is obtained is equal to 3.08 m and the NAME equal to 0.85 m. The general scour obtained with the methods used is 1.0 m using the Lischtvan-Levediev method, while by the Laursen method it is 0.36 m. In the local scour of pillars, the maximum value was 4.25 m with the CSU equation method.