Criterios para un correcto diseño hidráulico de un viaducto

By 25 noviembre, 2014 Hidráulica 2 Comments
diseño hidraulico de un viaducto

¿Qué requerimientos debe cumplir el diseño hidráulico de un viaducto?  No son muchos, pero hay que tenerlos muy en cuenta… En este post te presento una pequeña guía…

diseño hidraulico de un viaducto Y es que a veces, cuando se diseña una carretera que cruza un río, se diseña primero el viaducto a nivel de estructura y después se hace su comprobación hidráulica… y ¿cual es el problema, entonces? que el viaducto diseñado no cumple los requerimientos hidráulicos… Esto implica que el pobre calculista de la estructura debe hacer dos veces su trabajo… e incluso los encargados del trazado, ya que las rasantes que definieron no sirven…

Después de algún servicio que he efectuado últimamente de estudio hidráulico de viaductos, creo que es primordial en primer lugar efectuar el diseño hidráulico del viaducto, ya que se trata de un elemento que interfiere un curso natural. Una vez comprobado el cumplimiento de esos requerimientos hidráulicos, es el momento que la estructura y rasante de la carretera se adapte a esos condicionantes…

La vía de intenso desagüe

Este es un concepto que ya te introduje la semana pasada en el post sobre zonificación de espacios fluviales... el término ya da en sí una pista de lo que define: un espacio para el paso de flujo con repercusiones hidráulicas importantes.

En términos oficiales, se denomina Vía de Intenso Desagüe a la zona por la que pasaría la avenida de 100 años de periodo de retorno sin producir una sobreelevación mayor que 0,3 m, respecto a la cota de la lámina de agua que se produciría con esa misma avenida considerando toda la llanura de inundación existente.

Zonificacion de los espacios fluviales_VID

Es decir, se trata de lo máximo que puede estrecharse el paso de flujo de un cauce sin que de ese estrechamiento se produzca una elevación de la lámina de agua «natural» mayor a 30cm.

Este concepto es muy usado en el diseño hidráulico de un viaducto para determinar la distancia mínima que debe haber entre estribos de un viaducto… y es además una zonificación que programas de modelización hidráulica como HEC-RAS o IBER permiten determinar.

Pero con todo y con ello, hay otros aspectos a considerar en el diseño hidráulico de un viaducto… Aquí van unos cuantos…

Requerimientos a cumplir en el diseño hidráulico de un viaducto

Tanto por mi lugar de residencia (Barcelona) como por el emplazamiento de muchos estudios hidráulicos que he realizado en mi trayectoria como técnico (Cataluña) hacen que uno de los documentos de referencia al realizar el diseño hidráulico de un viaducto sea la Guia Técnica “Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial”, editado por l’Agència Catalana de l’Aigua

En él se establecen una serie de recomendaciones y requerimientos a seguir al diseñar infraestructuras que de una u otra manera interfieran con el espacio fluvial: desde viaductos que cruzan ríos hasta trazados de conducciones que atraviesan cauces.

En el caso de los viaductos, el objetivo es definir una geometría que permita el paso de avenidas disminuyendo su efecto sobre ellas y en el entorno del espacio fluvial afectado, garantizando por ejemplo la limpieza en caso de obstrucción, la resistencia frente a erosiones y la mínima afectación al curso natural y su entorno.

En su edición de 2004 se introducía como uno de los requerimientos el de vía de intenso desagüe, pero en su última versión de 2006 el planteamiento se actualizó, hacia un criterio más en consonancia con la zonificiación de espacios fluviales en la que estaba trabajando el ACA.

De este modo, algunos de los requerimientos que debe cumplir el diseño hidráulico de un viaducto serán:[unordered_list style=»tick»]

  • Que tenga capacidad para la avenida asociada al periodo de retorno de 500 años. Su capacidad hidráulica de paso debe permitir que bajo el tablero del puente circulen completamente los caudales asociados a avenidas de baja probabilidad, evitando que se convierta en un obstáculo, desborde e incluso se vea comprometida su integridad.
  • Que la sobreelevación de la lámina de agua que provocan no supere los 0’3m respecto del estado sin viaducto. [/unordered_list] 

diseño hidraulico de un viaducto_sobreelevacion

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  • Que el resguardo libre entre la máxima lámina de agua y la rasante inferior del tablero sea de al menos 1m, y además se debe comprobar que la línea de energía no intercepte esa rasante inferior, justificado porque esa línea marca la máxima cota a la que pueden llegar los flotantes, evitando así los fenómenos de obturación del paso de flujo.
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diseño hidraulico de un viaducto_resguardo

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  • Los estribos de la estructura (y si es posible los pilares) no deben interferir la anchura libre del cauce.
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Y… ¿qué es la anchura libre de un cauce?

Se trata de un concepto relacionado con el sistema hídrico, otra de las zonas en las que se divide un espacio fluvial. Si recuerdas, el sistema hídrico es aquel que preserva el régimen de corrientes en caso de avenida, asociado con la inundación relativa a 100 años de periodo de retorno

Es una zona imprescindible para el río, como vehiculadora del flujo de agua en aveinda y a la vez de relación medioambiental con el resto de elementos naturales.

La anchura libre es la que permite dar continuidad a ese sistema hídrico y la que permite que circule el mayor volumen de agua que fluya a una velocidad apreciable en caso de avenida. Respetando esta anchura, se permite el funcionamiento eficiente del corredor biológico en el ámbito del curso fluvial y se evita que los objetos arrastrados por una avenida obstruyan el paso de agua.

Así, la anchura libre necesaria puede considerarse como la ocupada por la avenida de 100 años de periodo de retorno en el que el flujo tiene una velocidad igual o superior a 0’5m/s y que por lo tanto es la vehiculadora de prácticamente todo el caudal. Como ves se trata de una «variante» de la vía de intenso desagüe, pero que restringe más la disposición de los estribos al proteger el curso fluvial natural.

diseño hidraulico de un viaducto_anchura libre

De este modo, cualquier viaducto que cruce un cauce debe ubicar sus estribos fuera de la anchura libre necesaria… y si es posible, los pilares tampoco deben ocupar esa anchura libre, aunque esta última condición es difícil de cumplir cuando se trata de puentes de grandes luces, con lo que en esos casos debe procurarse que la interferencia sea mínima, con luces de 45m.

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