Tesis
Optimización del diseño fluvial del nuevo puente sobre rn n°9 sobre el Río Salí
Resumen
RESUMEN Se evaluó el desempeño hidráulico y morfológico del cruce de la Ruta Nacional 9 sobre el río Salí comparando la situación existente con seis configuraciones del nuevo puente paralelo. El objetivo fue determinar si las alternativas modifican la condición del puente existente y la movilidad del cauce a escala de tramo, y definir necesidades de protección local en apoyos. Se aplicó un modelo numérico bidimensional de flujo en ríos y un posprocesamiento espacial en sistema de información geográfica para obtener niveles de lámina de agua, pérdidas de energía, distribución de velocidades y métricas de esfuerzo y potencia sobre el lecho. La comparación entre estaciones de control aguas arriba y aguas abajo se realizó con un tramo fijo y común a todos los escenarios, y la condición hidrológica de referencia correspondió a una crecida con período de retorno de cien años. Los resultados mostraron que las variaciones de la pendiente de energía respecto de la situación existente son pequeñas: la alternativa PN1, y de manera equivalente PN5, presentó incrementos cercanos a 0.68%, mientras que PN2, PN4 y PN6 registraron aumentos del orden de 6.5%, y PN3 una disminución próxima a 5.3%. Tales diferencias no se tradujeron en una expansión sistemática de áreas con mayor movilidad del lecho a escala de tramo; las máximas solicitaciones se concentraron en la vecindad de pilas y estribos y se disiparon en el orden de uno a dos anchos de cauce aguas abajo. En erosión local de pilas, las profundidades calculadas se mantuvieron en el mismo orden entre escenarios. Sí emergió la necesidad de gestionar la posible superposición de estelas entre el puente nuevo y el existente: las longitudes máximas estimadas fueron 16.69 metros aguas arriba y 15.82 metros aguas abajo; con un factor de seguridad de 1.5, la huella protegida queda al límite de alcanzar pilas del puente actual. Este hallazgo orienta a soluciones convencionales y eficaces: armaduras de lecho con enrocado filtrado o mantas articuladas extendidas al menos la longitud de estela multiplicada por el factor de seguridad, detalles en la nariz de la pila y transiciones enterradas para evitar minados de borde, junto con verificación geométrica y monitoreo poscrecida. En síntesis, PN1 se mantiene como alternativa preferente por su cercanía al comportamiento de la situación existente a escala de tramo y porque concentra los efectos en un ámbito local abordable con contramedidas estándar, garantizando un desempeño robusto para la crecida de diseño dentro de las limitaciones del modelo empleado.
Descripción
INDICE AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ 1 RESUMEN........................................................................................................................ 2 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 5 1.1 Contexto.................................................................................................................... 5 1.2 Problemática....................................................................................................... 8 1.3 Objetivo general..................................................................................................11 1.4 Objetivos complementarios ................................................................................11 1.5 Alcances y limitaciones ......................................................................................11 Alcances.....................................................................................................................11 Limitaciones ...............................................................................................................12 2. Antecedentes y Marco Teórico ...........................................................................12 2.1 Marco Referencial .....................................................................................................12 2.2 Antecedentes............................................................................................................13 2.3 Marco Teórico ...........................................................................................................15 2.3.1 Hidrología...........................................................................................................15 2.3.2 Hidráulica — fundamentos, modelación 2D e indicadores para obras de cruce....18 2.3.2.1 Fundamentos de la hidráulica de cauces abiertos.................................18 3. Metodología................................................................................................................32 3.1 Área de estudio y alcance espacial.........................................................................32 3.2 Base de datos, insumos y preprocesamientos.............................33 3.3 Configuración del modelo hidráulico (HEC-RAS 2D) .....................................37 3.4 Escenarios de simulación y condiciones de borde .......................................41 3.5 Procedimiento de simulación y salidas hidráulicas.................................44 3.6 Posproceso en QGIS y construcción de indicadores .....................................48 3.7 Indicadores de desempeño y lectura comparativa.................................51 3.8 Evaluación de procesos erosivos ...........................................................................52 3.9 Verificación y validación (hidro–hidráulica y numérica).............................52 3.10 Cálculo de ΔQ%, Δω y Δθ en perfiles de control...........................................53 3.11 Selección del escenario representativo de erosión general ......................54 4. Resultados y Discusión...........................................................................................56 4.1 Modelación Hidráulica...........................................................................................56 Optimización del diseño fluvial del nuevo puente sobre RN N°9 sobre Río Salí pág. 4 Quinteros Garro, Pablo Gastón 4.2 Situación actual del puente San Cayetano ...............................................58 4.3 Conexión del puente: niveles y pérdidas (PN vs PE, T=100)......................63 4.4 Erosión general y por contracción en el cauce principal..........................68 4.5 Erosión local en pilas y estribos .............................................................................71 4.6 Obras de protección frente a socavación ...............................................................73 5. Conclusiones..............................................................................................................75 5.1 Síntesis de resultados............................................................................................75 5.2 Alternativa recomendada.......................................................................................76 5.3 Recomendaciones a futuro ....................................................................................76 Bibliografía.........................................................................................................................77 ÍNDICE DE TABLAS .............................................................................................................78 ÍNDICE DE FIGURAS ...........................................................................................................79