Diseño de estructuras de corrección de torrentes y retención de sedimentos

Tabla de contenido

Prefacio

Capítulo 1. La corrección de torrentes
1.1. INTRODUCCIÓN
1.2. EL FLUJO TORRENCIAL
1.3. DESCRIPCIÓN DEL FENÓMENO DEL GEO-DINAMISMO TORRENCIAL
1.4. PLANIFICACIÓN Y ESTRATEGIAS DE MITIGACIÓN
1.4.1. Medidas estructurales
1.4.2. Medidas no estructurales
1.5. OBJETIVO DEL CONTROL Y LA ESTABILIZACIÓN DE TORRENTES
1.6. ACCIONES COMPLEMENTARIAS PARA LOS SISTEMAS DE CONTROL Y
ESTABILIZACIÓN DE TORRENTES
1.7. CONSIDERACIONES FINALES

Capítulo 2. Conceptos generales
2.1. INTRODUCCIÓN
2.2. PRECIPITACIÓN
2.3. EROSIÓN
2.4. INFILTRACIÓN Y ESCORRENTÍA
2.5. FORMACIÓN DE CURSOS DE AGUA
2.6. CAUCES NATURALES O CURSOS DE AGUA
2.7. PROCESO DE FORMACIÓN DE UN TORRENTE
2.7.1. Clasificación de los torrentes
2.7.1.1. Torrentes depositantes
2.7.1.2. Torrentes socavantes
2.8. CLASIFICACIÓN DEL TIPO DE FALLAS DE TALUDES
2.8.1. Desprendimientos
2.8.2. Derrumbes
2.8.2.1. Derrumbes planares
2.8.2.2. Derrumbes rotacionales
2.8.2.3. Desparramamiento lateral y falla progresiva
2.8.2.4. Deslizamientos de suelos y roca
2.8.3. Repteo
2.8.4. Avalanchas
2.8.5. Flujo de suelos y rocas
2.9. LOS FLUJOS DE LODOS Y PIEDRAS
2.10. CONSIDERACIONES FINALES

Capítulo 3. Cálculo de los gastos de diseño
3.1. INTRODUCCIÓN
3.2. CICLO HIDROLÓGICO
3.3. MODIFICACIÓN DEL CICLO HIDROLÓGICO3.4. INFORMACIÓN HIDROLÓGICA NECESARIA PARA EL DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DE ESTRUCTURAS HIDRAULICAS
3.5. CUENCA HIDROGRÁFICA
3.5.1. Área de la cuenca
3.5.2. Divisoria de aguas
3.5.2.1. Trazado de divisorias de cuencas naturales
3.5.2.2. Trazado de divisorias de cuencas urbanas
3.5.3. Perfil y pendiente del cauce
3.6. TIEMPO DE CONCENTRACIÓN
3.7. FORMA DE LA CUENCA
3.8. COMPORTAMIENTO DEL FLUJO EN UNA CUENCA
3.9. ANÁLISIS DE FRECUENCIA
3.10. CURVAS DE INTENSIDAD - DURACIÓN - FRECUENCIA
3.11. MÉTODO DE GUMBEL
3.12. GRÁFICAS DE PROBABILIDAD PARA INTERPOLACIÓN O
EXTRAPOLACIÓN Y OBTENCIÓN DE DATOS
3.13. DETERMINACIÓN DE LA TORMENTA DE DISEÑO
3.14. MÉTODOS CONVENCIONALES UTILIZADOS PARA LA ESTIMACIÓN DE
GASTOS MÁXIMOS
3.15. MODELOS DE SIMULACIÓN HIDROLÓGICA DE CUENCAS
3.16. MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE GASTOS MÁXIMOS RECOMENDADOS
PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS
3.16.1. Método racional
3.16.1.1. Intensidad de la lluvia
3.16.1.2. Coeficiente de escorrentía
3.16.1.3. Ventajas y limitaciones del método racional
3.17. HIETOGRAMA DE DISEÑO
3.17.1. Método de los bloques alternos
3.18. TRÁNSITO DE CRECIENTES
3.18.1. Introducción
3.18.2. Conceptos básicos
3.18.3. Tránsito mediante el Método de Muskingum
3.18.4. Tránsito mediante el Método de Muskingum - Cunge
3.19. MÉTODO DEL ÁREA EFECTIVA
3.19.1. Descripción conceptual del método del área efectiva
3.19.2. Evolución del método del área efectiva
3.19.2.1. Método del área efectiva, versión 1
3.19.2.2. Método del área efectiva, versión 2
3.19.2.3. Método del área efectiva, versión 3
3.19.3. Análisis comparativo de las versiones del método del área efectiva  
3.19.4. Pasos a seguir para la obtención del gasto máximo mediante el
método del área efectiva
3.19.5. Consideraciones finales
3.20. ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD
3.21. ESTUDIO HIDROLÓGICO DE UNA CUENCA
3.21.1. Cálculo del gasto máximo mediante el método racional
3.21.1.1. Cuenca “A”.
3. 21.1.2. Cuenca “B”
3.21.2. Cálculo del gasto máximo mediante el método del área efectiva  169
3.21.2.1. Cuenca “A”
3.21.2.2. Cuenca “B”3.22. CONSIDERACIONES FINALES

Capítulo 4. Los aludes torrenciales
4.1. INTRODUCCIÓN
4.2. CONCEPTOS DE MECÁNICA DE FLUIDOS PARA LA HIDRÁULICA DE LOS
FLUJOS DE ALUDES TORRENCIALES
4.2.1. Tipos de Fluidos
4.2.1.1. Fluido newtoniano
4.2.1.2. Fluido no newtoniano
4.2.1.2.1. Fluido Plástico de Bingham
4.2.1.2.2. Fluido Pseudoplástico y Dilatante
4.3. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE AVALANCHAS O FLUJO DE ESCOMBROS
4.3.1. Etapas del flujo
4.3.1.1. Formación del flujo de escombros
4.3.1.2. Transporte
4.3.1.3. Sedimentación
4.3.2. Movimiento de la carga de fondo
4.3.3. Fricción entre el flujo y la superficie del terreno
4.3.4. Caudales del flujo
4.3.5. Tamaño y distribución granulométrica de los sedimentos
4.3.6. Concentración de sedimentos
4.4. CONCEPTO DE FLUJO DE LODOS Y PIEDRAS
4.4.1. Composición de flujos de lodos y piedras
4.4.2. Factores que influyen en el tipo de flujo
4.4.3. Algunas consideraciones sobre flujo de lodos y escombros
4.4.4. El transporte de grandes bloques
4.4.5. deslizamientos en forma de flujos con carácter destructivo
4.4.5.1. Avalanchas
4.5. TIPOS PRINCIPALES DE FLUJO DE LODOS Y PIEDRAS
4.5.1. Flujos de agua ordinario
4.5.2. Flujos de lodo
4.5.3. Flujos hiperconcentrados
4.5.4. Flujos de detritos (debris flows)
4.6. CONSIDERACIONES SOBRE LOS ALUDES TORRENCIALES
Capítulo 5. Control y estabilización de torrentes
5.1. ACCIONES CONTRA LA INESTABILIDAD HIDROGEOLÓGICA
5.2. ACCIONES CORRECTIVAS EN LOS TORRENTES
5.3. METODOS ESTABILIZANTES
5.4. PRESAS DE RETENCIÓN DE SEDIMENTOS
5.4.1. Tipos de presas de retención de sedimentos
5.4.1.1. Presas cerradas
5.4.1.2. Presas cerradas con pasos de agua
5.4.1.3. Presas abiertas
5.4.1.4. Algunas consideraciones sobre las presas abiertas
5.5. TRAVIESAS O UMBRALES DE FONDO
5.5. PLANIFICACIÓN ESTRATÉGICA PARA EL CONTROL DE TORRENTES  
5.6. ALGUNAS CONSIDERACIONES CONSTRUCTIVAS
5.7. SISTEMA DE BARRERAS DE REDES DE ANILLOS FLEXIBLES 

Capítulo 6. Cálculo de parámetros sedimentológicos
6.1. ORIGEN Y TRANSPORTE DE LOS SEDIMENTOS
6.2. CÁLCULO DEL GASTO SÓLIDO
6.2.1. Estimación de los gastos de lodos y piedras por el método de Takahashi
6.2.2. Estimación de los volúmenes de sedimentos por el Método de
Takahashi
6.3. CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE SEDIMENTOS DE LA CANALIZACIÓN
6.3.1. Método de Meyer – Peter & Müller
6.4. PENDIENTE DE COMPENSACIÓN
6.5. ESTIMACIÓN DE LA PENDIENTE DE ESTABILIZACIÓN DEL CAUCE
6.5.1. Estimación de la pendiente de equilibrio por el método del esfuerzo
cortante crítico
6.5.2. Método de degradacion y acorazamiento
6.5.2.1. Conceptos generales
6.5.2.2. Análisis del descenso por degradación y acorazamiento del fondo
del cauce
6.6. UBICACIÓN RELATIVA DE LAS PRESAS
6.7. ETAPAS DE FUNCIONAMIENTO
6.7.1. Funcionamiento antes de la colmatación
6.7.2. Funcionamiento después de la colmatación
6.7.3. Algunas consideraciones sobre la ubicación de las presas
6.8. SIMULACIÓN DEL FLUJO TORRENCIAL
6.8.1. Simulación mediante modelo matemático del flujo de lodos y piedras
(modelo matemático FLO – 2D)
6.8.1.1. Simulación de la situación actual
6.8.1.2. Caso 1. Presas vacías (sin sedimentos) sin canalización
6.8.1.3. Caso 2. Presas vacías (sin sedimentos) con canalización
6.8.1.4. Caso 3. Presas sedimentadas sin canalización
6.8.1.5. Caso 4. Presas sedimentadas con canalización
6.8.1.6. Caso 5. Canalización sin presas
6.8.2. Conclusiones
7.1.2. Criterios para el diseño
7.1.2.1. Capacidad del vertedero
7.1.2.2. Disipación de la energía
7.1.2.3. Lámina vertiente
7.1.2.4. Socavación al pie de la presa
7.1.2.5. Disipadores de energía
7.2. ALGUNAS CONSIDERACIONES ACERCA DE LA SOCAVACIÓN AL PIE DE
LAS PRESAS7.3. CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS DE LAS CANALIZACIONES PARA CONTROL
DE TORRENTES 
7.4. CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS DE LOS CAUCES
7.5. CÁLCULO DE LA SUPERFICIE DEL AGUA

Capítulo 8. Presas de gravedad
8.1. GENERALIDADES
8.2. FUERZAS ACTUANTES
8.2.1. Fuerzas desestabilizantes
8.2.1.1. Empuje horizontal del agua en el parámetro de aguas arriba
8.2.1.2. Empuje del sedimento en el paramento de aguas arriba
8.2.1.3. Sub-presiones
8.2.1.4. Fuerzas sísmicas en la presa y en el embalse
8.2.1.5. Empuje de olas y cuerpos flotantes en el parámetro de aguas arriba  
8.2.1.6. Fuerza de succión sobre el paramento de aguas abajo
8.2.1.7. Fuerza de roce en el paramento de aguas abajo
8.2.2. Fuerzas estabilizantes
8.2.2.1. Peso propio de la presa
8.2.2.2. Fuerzas estabilizantes del agua
8.2.2.3. Fuerzas estabilizantes de los sedimentos
8.3. CASOS DE CARGA
8.3.1. Caso de carga A
8.3.2. Caso de carga B
8.3.3. Caso de carga C
8.3.4. Análisis de los casos de carga
8.3.5. Impacto del flujo de lodos y piedras
8.4. CÁLCULO DE LA ESTABILIDAD
8.4.1. Volcamiento
8.4.2. Deslizamiento
8.4.3. Deslizamiento sobre una junta
8.4.4. Verificación de las tensiones transmitidas al terreno
8.5. DIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA
8.5.1. Sección transversal más conveniente8.
5.2. Predimensionamiento de la estructura
8.5.2.1. Ancho del vertedero y relación entre la altura y la base
8.5.2.2. Cargas admisibles en la fundación
8.5.2.3. Dimensionamiento de las alas de la presa
8.6. ALGUNAS RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS
8.7. CONSIDERACIONES FINALES

Capítulo 9. Presas de gaviones
9.1. GENERALIDADES
9.2. LOS GAVIONES
9.2.1. Introduccion
9.2.2. Tipos de gaviones
9.2.2.1. Gaviones tipo caja
9.2.2.2. Gaviones tipo saco
9.2.2.3. Gaviones tipo colchón reno
9.3. LOS COMPONENTES DE LOS GAVIONES
9.3.1. La malla y el gavión
9.3.1.1. El alambre
9.3.1.2. La malla
9.3.1.3. El material de relleno
9.4. CARACTERÍSTICAS DE LOS GAVIONES
9.4.1. Ventajas de la utilización de gaviones
9.4.1.1. Flexibilidad
9.4.1.2. Permeabilidad
9.4.1.3. Monoliticidad y durabilidad
9.4.1.4. De bajo impacto ambiental
9.4.1.5. Practicidad y versatilidad
9.4.1.6. Alto impacto social
9.4.1.7. Económicas
9.4.2. Principales tipos de deterioros en gaviones
9.4.2.1. Impacto mecánico9.4.2.3. Corrosión9.4.2.4. Vandalismo
9.5. PROCESO CONSTRUCTIVO DE LOS GAVIONES
9.5.1. Gaviones caja9.5.2. Recomendaciones para el llenado de las cestas con el material pétreo
9.6. DIMENSIONAMIENTO DE PRESAS DE GAVIONES
9.6.1. Formas de la sección transversal
9.6.1.1. Escalonada aguas abajo
9.6.1.2. Escalonada aguas arriba
9.6.1.3. Escalonada en ambos paramentos
9.7. FUERZAS ACTUANTES
9.7.1. Fuerzas desestabilizantes
9.7.1.1. Empuje horizontal del agua en el parámetro de aguas arriba
9.7.1.2. Empuje horizontal de sedimentos
9.7.1.3. Sub-presiones
9.7.1.4. Otras fuerzas desestabilizantes
9.7.2. Fuerzas estabilizantes
9.7.2.1. Peso propio de la presa de gaviones
9.7.2.2. Fuerzas estabilizantes del agua
9.7.2.3. Fuerzas estabilizantes de los sedimentos
9.8. CASOS DE CARGAS
9.8.1. Caso de carga A
9.8.2. Caso de carga B
9.8.2.1. Caso de carga B1. Empuje de sedimento saturado
9.8.2.2. Caso de carga B.2. Empuje hidrostático más empuje de sedimento
sumergido
9.8.2.3. Caso de carga B.3. Empuje hidrostático más empuje de sedimento
saturado
9.8.3. Caso de carga C
9.8.4. Análisis de los casos de carga
9.8.5. Impacto del flujo de lodos y piedras
9.8.6. Combinaciones de cargas
9.9. CÁLCULO DE LA ESTABILIDAD
9.9.1. Volcamiento9.9.2. Deslizamiento
9.9.3. Deslizamiento en las juntas
9.9.3.1. Fuerzas verticales
9.9.3.2. Fuerzas horizontales
9.10. VERIFICACIÓN DE LAS ALAS DE LA PRESA
9.11. VERIFICACIÓN DE LAS TENSIONES TRANSMITIDAS AL TERRENO
9.12. PROTECCIÓN ANTE ARRASTRE DE PARTÍCULAS EN EL SUELO DE LA
FUNDACIÓN9.13. ALGUNAS RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS
9.14. CONSIDERACIONES FINALES

Capítulo 10. Presas abiertas
10.1. GENERALIDADES10.2. TIPOS DE PRESAS ABIERTAS
10.2.1. Presa abierta tipo “peine” de concreto armado
10.2.2. Presa tipo “peine” de concreto armado, con viga longitudinal de
amarre
10.2.3. Presa abierta de concreto ciclópeo
10.2.4. Presa tipo “rastrillo”
10.2.5. Presa de gaviones con mechinales
10.2.6. Presa de gaviones con ventanas
10.2.7. Presa abiertas de gaviones
10.2.8. Presa abiertas con rejas de retención
10.3. CONSIDERACIONES DE DISEÑO
10.4. METODOLOGÍA DE CÁLCULO
10.4.1. Presa abierta tipo “peine” de concreto armado
10.4.1.1. Fuerzas despreciadas
10.4.1.2. Fuerzas actuantes sobre la presa
10.4.1.3. Cálculo de la estabilidad
10.4.2. Presa tipo “peine” de concreto armado, con viga longitudinal de
amarre
10.4.3. Consideraciones finales

Referencias bibliográficas