Autores: Marcos G. Pittau, José Daniel Brea, Pablo Spalletti, Federico Relancio, Gustavo O. Salerno
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo describe los estudios realizados para la conformación del proyecto ejecutivo de la obra de encauzamiento del río San Francisco a los puentes del FFBB y Vial de la Ruta Provincial Nº 5, en la localidad de Pichanal, provincia de Salta (Figura 1). Dicho proyecto responde a la necesidad de disminuir los efectos erosivos sobre los estribos del puente e intentar plantear una corrección del río de modo de lograr una perpendicularidad en las líneas de escurrimiento con el eje de los puentes. Además, se describirá la obra realizada y cómo trabaja actualmente luego del paso de varias crecidas.
CARACTERÍSTICAS DE LA CUENCA La cuenca del Río San Francisco hasta la sección de cruce con la Ruta Provincial Nº5 (Salta), tiene una superficie aproximada de 25.000 km2 (Figura 2). Incluye las cuencas de los ríos Grande, Lavayén, San Lorenzo, Negro, Ledesma, Santa Rita y Seco, entre otros.
En cuanto al clima, al estar la cuenca en una zona de falla presenta una rápida transición climática, en la que a corta distancia las características varían considerablemente desde las propias del clima subtropical húmedo (zona alta) a desértico en la zona baja. El período lluvioso se extiende entre los meses de noviembre a marzo y en él se concentra el 85% del total de la precipitación anual, la que varía desde 200 mm en la parte oeste, hasta 1400 mm en el centro de la cuenca, presentándose los meses de enero y febrero como los más representativos del período. Las temperaturas medias en esta época del año oscilan entre 16°C y 28°C, con máximas extremas entre 35°C y 45°C, según las zonas.
CAUDALES DE DISEÑO
Para estimar los caudales de diseño para las obras de protección se empleó la serie de caudales disponible de la Estación “Caimancito” perteneciente al Sistema Nacional de Información Hídrica, operado por la Sub-Secretaría de Recursos Hídricos de la Nación (SSRHN). Del análisis y procesamiento de la información recopilada, se determinó la función de frecuencia de ocurrencia de los caudales y así los períodos de retorno de cada gasto. Como caudal de diseño se adoptó 3.546 m3 /s, que corresponde a 50 años de recurrencia, y se verificó el funcionamiento hidráulico de la obra para un caudal de 4.437 m3 /s (Tr=100 años).
MODELACIÓN HIDRODINÁMICA
Se implementó el modelo matemático bidimensional hidrodinámico RMA2 del U.S. Army Corps, para el estudio del funcionamiento hidráulico del tramo de río, analizando de esta manera su comportamiento para diferentes condiciones de crecidas, y para diferentes alternativas de obra, de modo evaluar el grado de eficiencia de las mismas (Figuras 3 y 4).
La explotación del modelo bidimensional para diferentes condiciones hidrológicas, permitió la definición de las condiciones de contorno para la modelación física del tramo sobre el cual se ejecutó el proyecto hidráulico de las obras de defensa.
MODELACIÓN FÍSICA
Los ensayos se realizaron en un canal de 2,50m de ancho, 0,70m de profundidad y 30m de longitud, ubicado en la Nave 6 de modelos físicos del Laboratorio de Hidráulica del INA (LH-INA). Se utilizaron para las mediciones un equipo ADV (Acoustic Doppler Velocimeter) y limnímetros de aguja, entre otros. De acuerdo a las instalaciones experimentales y buscando obtener una buena caracterización de los fenómenos, se adoptó una escala de longitudes igual a 10. De esta manera, las escalas de velocidades y de caudales derivadas para un modelo de Froude sin distorsión, fueron de 3,15 y 316,23 respectivamente. Las Figuras 5 y 6 muestran algunos de los resultados obtenidos.
PROYECTO
Para la determinación de la curvatura de los muros de encauzamientos a ejecutar, se adoptaron diferentes relaciones entre el ancho del puente y el ancho del cauce. Dado que para este caso fueron necesarios dos diques de encauzamiento, ya que en ambas márgenes el acceso y estribo están dentro del cauce. En estas condiciones, los parámetros xo e yo que definen la curvatura del muro de encauzamiento se calculan con las siguientes expresiones:
xo = 0,75.Bp .(1-Bp /Br ) [ 1]
yo = Bp .(2 – 3,2.Bp /Br+1,25.(Bp /Br ) 2 ) [ 2]
donde Bp es el ancho total del puente y Br el ancho del cauce principal del río en la zona de cruce. La relación utilizada de Bp /Br fue de 0,665 siendo el ancho de la luz del puente de 650 m. Finalmente, la configuración en planta de la obra quedó resuelta de acuerdo a lo indicado en la Figura 7.
El perfil transversal tipo, graficado en la Figura 8, se proyectó con una sección de terraplén de suelo compactado de 4,50m de ancho de coronamiento, de talud exterior 1:2 (V:H), con su cara expuesta al escurrimiento protegida de las altas velocidades y de las consecuentes erosiones locales por un tablestacado de PVC, y al pié de las mismas, por una manta de bloques de hormigón interconectados mediante una malla de doble torsión de alambre galvanizado
La pantalla de tablestaca en los diques de encauce fue diseñada con una luz libre de 3,50m sobre el nivel del lecho, con 2,50m de ficha. La manta de bloques de hormigón se proyectó en una superficie de 9,00 m2 /ml. Las dimensiones de los bloques de hormigón se diseñaron según las solicitaciones previstas en los estudios hidráulicos. La altura de los mimos fue de 20cm, su largo de 46cm y su ancho de 21cm, separados entre sí 6,4cm en la parte superior y 4,0cm en la base. Los bloques se vinculan mediante una malla de doble torsión tipo 6×8 o 8×10 o su equivalente en alambre galvanizado de 2,4 o 2,7mm respectivamente. Bajo los mismos se incorporó una manta de geotextil de 200 gr/m2 para retener las partículas del suelo que se encentren bajo la cubierta de bloques de hormigón.
EJECUCIÓN DE LA OBRA
La obra fue licitada por la Dirección de Vialidad de Salta y ejecutada por la empresa Luciano S.A. bajo un presupuesto oficial de 48 millones de pesos a mes base Octubre 2008. El plazo de obra fue de 8 meses. A continuación unas fotos de la obra:
CONCLUSIONES
Del estudio, proyecto y obra realizadas para el encauzamiento del Río San Francisco a los Puentes del Ferrocarril y Ruta Provincial Nº50, surgen las siguientes conclusiones:
• Los muros de encauzamiento son estructuras muy efectivas y beneficiosas para la durabilidad y mantenimiento de los estribos y pilas de los puentes.
• Al lograr que las líneas de escurrimiento ingresen a la sección del puente en forma perpendicular, se obtienen una reducción en los efectos erosivos sobre estas estructuras.
• Los muros de encauzamiento en ríos meandriformes deben ser cuidadosamente estudiados dado que la dinámica fluvial y la historia del río impactan directamente en las obras cuando estas tienden a cambiarles la dirección natural. Este efecto es altamente perjudicial en las obras en el primer momento de interrelación entre ambos y necesitan de un mantenimiento casi continuo de las obras.
• Las verificaciones de los muros de encauzamiento y de sus revestimientos, no solo deben verificarse con escurrimiento tangencial a las mismas, sino también con un escurrimiento frontal que generan erosiones locales muy importantes por la permanencia del flujo sobre la protección.
• A fin de acelerar la interrelación de la obra con el cauce del río, es imprescindible incorporar a los ítems de obra la revegetación de los taludes con especies arbóreas del lugar de rápido arraigo.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Caamaño Nelli, G. & Dasso, C.M. (2003): Lluvias de Diseño. Conceptos, Técnicas y Experiencias. Universitas, Editorial Universitaria, Córdoba, Argentina.
Chow, V. T., D. R. Maidment, L. W. Mays (1994): Hidrología Aplicada. McGraw Hill Interamericana S. A.
Chow, V. T. (1994): Hidráulica de Canales Abiertos. McGraw Hill Interamericana S. A.
Tecnologias Exclusivas S.A. http://www.tecnex-sa.com/ Tablestacas.htm García Flores, M., Maza Álvarez, J.A. (1990): “Manual de Ingeniería de Ríos”. UNAM. Cap. 13, Erosión en Ríos.
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