análisis del riesgo de socavación anteproyecto
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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO DE BOLÍVAR
ESCUELA DE CIENCIAS DE LA TIERRA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL
SUB-COMISIÓN DE TRABAJO DE GRADO
PROYECTO DE TRABAJO DE GRADO
I. DATOS GENERALES
Nombre del estudiante: Rafael A. Mata A.
Cédula de identidad: 17.656.026
Carrera: Ingeniería Civil
Número de créditos de la carrera: 165
Número créditos aprobados: 156 (95%)
Teléfonos de contacto; e-mail: 0416-5853615; [email protected]
Nombre del estudiante: Jorge A. Yanulaque C.
Cédula de identidad: 19.729.898
Carrera: Ingeniería Civil
Número de créditos de la carrera: 165
Número créditos aprobados: 153 (93%)
Teléfonos de contacto; e-mail: 0424-9360109; [email protected]
II. DATOS DEL TEMA
2.1 Título propuesto por el estudiante
Análisis del riesgo de socavación en las fundaciones de la pasarela ubicada sobre la
cuenca hidrográfica urbana del Río San Rafael, que conecta los Barrios San Simón y
Negro Primero, Ciudad Bolívar, Municipio Heres, Estado Bolívar.
Código del Proyecto
PG IC 12
III. DESCRIPCIÓN DE PROYECTO DE GRADO:
SITUACIÓN A INVESTIGAR
3.1 Planteamiento del problema
Las características de una ciudad, pueblo o caserío son muchas y están
enmarcadas en el ámbito social, político y económico, además de encontrarse relacionadas
con fenómenos naturales como la topografía, hidrografía, geología, geografía y otros que
los hacen parecidos y al mismo tiempo diferentes, ya que en cada uno de ellos se presentan
de distintas formas.
Debido a estas diferencias, para que dichas localidades se correspondan a las
exigencias y atiendan las necesidades de sus habitantes, los planificadores de las ciudades
adecúan las características de las mismas, tomando la decisión de planificar, construir,
evaluar, supervisar y/o mantener estructuras que mejoren el funcionamiento de la ciudad y
brinden mayor calidad de vida a sus residentes.
Es sabido que los pueblos, ciudades y/o caseríos se han fundado y desarrollado
desde los inicios de la civilización a orilla de los ríos, también es cierto que la mayoría de
las ciudades son atravesadas por caños o riachuelos, que desembocan en el río de mayor
cauce de la región. Es por eso que en los centros poblados se observan pequeños puentes,
con el propósito de mejorar la vialidad peatonal y tránsito vehicular.
En este sentido, los diferentes materiales utilizados para la construcción de puentes
han variado a través de los tiempos, encontrándose en estos momentos estructuras con
fundaciones planificadas de acuerdo a las características del lecho del río, su topografía,
hidrología y condiciones hidráulicas, pero que debido a los cambios climáticos de
grandes sequías, seguido de períodos de inmensas lluvias, han provocado problemas de
deterioro que atentan con el tiempo de vida útil de estas estructuras.
En este contexto, puede mencionarse que la socavación es uno de los problemas que
adolecen los puentes, esta es producida por las arremetidas de aguas de los ríos, producto
de sus crecidas, que con sus corrientes arrastran materiales sólidos, los cuales producen
roces y erosión de las bases que sostienen las estructuras de los puentes.
En nuestro país se pueden observar ríos que atraviesan la mayoría de las ciudades y,
en aras de salvar estos accidentes geográficos u obstáculos físicos y facilitar el traslado de
sus habitantes, se han construido puentes. Muchos de estos alguna vez han sido arrastrados
por torrentes de agua en épocas de lluvia, lo que conlleva a que sean nuevamente
planificados y/o apoyados con otras estructuras, cada vez con mayor estudio, haciendo
énfasis en las características geomorfológicas del río y fenómenos que podrían presentarse,
sin embargo las fundaciones de los puentes siempre están expuestas a cambios
hidráulicos y tienden a socavarse. (Como la socavación ocurrida en el puente de Barinas de
la troncal 5 el en el mes de mayo de 2011 (“El Universal”, 06-05-2011)).
La socavación de las fundaciones de puentes se debe a que las corrientes de los ríos
van arrastrando parte del material que los sostienen y si estas no son supervisadas
constantemente, realizando una evaluación para determinar el nivel de daño que presentan
las fundaciones, y haciendo un debido mantenimiento correctivo y preventivo,
utilizando materiales más resistentes, que soporten los desgastes de las arremetidas de
eventos imprevistos que se correspondan con los cambios climáticos, los puentes pueden
desplomarse, lo cual constituiría una pérdida mayor en tiempo, esfuerzo y economía.
Cabe mencionar que como complemento de los puentes existen las pasarelas, que
son una alternativa para beneficio de los peatones, más aún cuando esta construcción está
ubicada sobre el lecho de un río, sirviendo de acceso a las personas para trasladarse al otro
lado de la calle, camino u otro, sin usar el puente vehicular si éste existiese.
Estas pasarelas vienen a atender necesidades puntuales de los habitantes,
especialmente en las barriadas de la ciudad, ya que protegen tanto a los peatones como a
los conductores. Estas estructuras, generalmente son hechas de acero y al igual que los
puentes, sus fundaciones también son socavadas por las inclemencias climáticas y el tiempo
de existencia, más aún cuando éstas dejan de recibir la supervisión y mantenimiento
requerido por los responsables de los bienes públicos.
En Ciudad Bolívar existen pasarelas en diversos sitios de la ciudad, algunas están
ubicadas en calles de gran tránsito vehicular, para dar a los peatones seguridad al cruzar la
calle en forma elevada, sin la perturbación de enfrentar el fluido vehicular. Esto beneficia a
los peatones y a los conductores, sin embargo, muchas veces estas construcciones dejan de
ser utilizadas y se convierten en un ornamento más de la ciudad, tal es el caso de las
ubicadas en las avenidas: Upata, Simón Bolívar, República, La Campiña, entre otras.
Además existen otras pasarelas que sí están siendo utilizadas por los peatones y su
presencia resuelve problemas existenciales de las comunidades, tal es el caso de la ubicada
en el sector San Simón que comunica el barrio San Simón con el barrio Negro Primero, la
misma fue aclamada por sus habitantes y construida por la ingeniería estadal en el año 2009
y el mismo día de su inauguración se desplomó ante la mirada de gobernantes y pueblo, lo
cual produjo un desaliento en ambos, responsabilizándose el gobierno de los daños físicos
ocurridos a personas presentes, que estaban ubicados sobre dicha pasarela (Diario “El
Progreso”, julio de 2009).
Esta situación fue motivo de exigencia del pueblo al gobierno de abocarse a
realizar obras con mayor y mejor seguridad. Es así como posteriormente ingenieros
calificados en materia de construcciones estructurales como Carlos Grus, ingeniero
calculista; Vicente Severini, profesional reconocido a nivel nacional; y el Tcnel Ángel
Enrique González Salazar, comandante del Batallón de Ingenieros “Tcnel Juan Manuel
Cajigal” de la 5ta División de Infantería de Selva y TO5 fueron los encargados de la
reconstrucción de la obra.
Como complemento, se puede mencionar que la quebrada “Quita Calzón”, ubicada
entre el barrio Negro Primero y El Paraíso, tan solo a 60 metros aproximadamente de la
zona en la que se lleva a cabo esta investigación, presenta el fenómeno de carcavamiento
producida por la erosión del agua que descarga la red de drenajes aguas arriba, en la
Avenida Nueva Granada y que sirve parcialmente a las zonas de San Rafael, Vista Hermosa
y Andrés Eloy Blanco. La erosión del suelo sobre el que está el colector que descarga las
aguas de lluvia, derrumba el soporte de la tubería, lo que hace que ésta se quede sin
sustento, y caiga hacia el fondo de la quebrada.
Más adelante, el agua continúa su curso, bajando por dicha quebrada, hasta alcanzar
un canal, aguas abajo, construido con la intención de descargar el flujo cerca del cauce del
río San Rafael, y que socava el suelo provocando, de igual manera el avance de la cárcava,
por el hecho de que no se construyó un sistema que frenara la acción erosiva, lo cual
termina poniendo en peligro las viviendas que bordean la quebrada.
Por los antecedentes de su ubicación, previamente mencionados, luego de la
reconstrucción de la pasarela no se deben descartar daños a futuro, los cuales pueden ser
generados debido a las corrientes del río, el aumento del flujo ocasionado por las estaciones
de lluvia, y las diversas características geomorfológicas que éste presenta, y que pueden
causar daños a las fundaciones que soportan el puente, ocasionando la falla del mismo. Para
reducir al mínimo los riesgos de falla debido a la socavación que producen las escorrentías
a las fundaciones, es necesario hacer un estudio de la zona para conocer el estado actual e
intentar predecir lo que podría ocurrir en un futuro a las fundaciones del puente, para tener
en cuenta las medidas que podrían tomarse en cuenta.
Centrando el presente estudio en el sector San Simón y, específicamente, en la
pasarela ubicada sobre el río San Rafael, que conecta los barrios San Simón y Negro
Primero, y analizando la situación antes descrita, se pretende realizar una investigación que
despeje las siguientes interrogantes:
¿Qué factores producen la socavación en las fundaciones de puentes?
¿Cuáles son las características topográficas e hidrológicas de la zona en estudio?
¿Cuáles son los distintos tipos de suelos presentes en el sector en estudio?
¿En qué estado se encuentran las fundaciones de la pasarela sobre el río San
Rafael?
¿Cuáles mecanismos de socavación podrían afectar las fundaciones de la pasarela
sobre el río San Rafael?
¿Cuáles alternativas son factibles proponerse para prolongar la vida útil de las
fundaciones de la pasarela sobre el río San Rafael?
3.2 Objetivos de la investigación
3.2.1 Objetivo general
Analizar el riesgo de socavación en las fundaciones de la pasarela ubicada sobre la
cuenca hidrográfica urbana del río San Rafael, que conecta los barrios San Simón y Negro
Primero, Ciudad Bolívar, Municipio Heres, Estado Bolívar.
3.2.2 Objetivos específicos
1. Identificar los factores involucrados en la socavación de fundaciones de puentes.
2. Caracterizar topográfica e hidrológicamente la confluencia de la quebrada Quita
Calzón y el río San Rafael en el sector comprendido entre los barrios San Simón
y Negro Primero.
3. Clasificar los distintos suelos existentes en el cauce y las riveras del sector
estudiado.
4. Describir el estado en que se encuentran las fundaciones de la pasarela ubicada
entre los barrios San Simón y Negro Primero.
5. Distinguir los mecanismos de socavación que podrían afectar las fundaciones de
la pasarela ubicada entre los barrios San Simón y Negro Primero.
6. Proponer alternativas que prolonguen la vida útil de las fundaciones de la
pasarela ubicada entre los barrios San Simón y Negro Primero.
3.3 Justificación de la investigación
La importancia de esta investigación está enmarcada en la conservación,
preservación y mantenimiento de los servicios públicos, lo cual es una responsabilidad que
involucra, no solo a los entes gubernamentales, sino a los usuarios, quienes son los
verdaderos dueños de dichos servicios, debido a la utilidad y provecho que ellos les genera.
En este mismo orden, los resultados de este trabajo investigativo están dirigidos a
encontrar el bienestar de la comunidad integrada por los barrios San Simón y Negro
Primero, los cuales son los principales beneficiados por la existencia de esta pasarela.
De igual manera busca contribuir con aportes para la utilización de otras alternativas
de mantenimiento correctivo y preventivo de las fundaciones de la pasarela, que garantice
mayor vida útil a la misma.
3.4 Alcance de la investigación
Con la ejecución de este proyecto de investigación se pretende beneficiar
principalmente a los habitantes de los barrios San Simón y Negro Primero, al mismo
tiempo se conocerá y describirá la problemática ambiental relacionada al tema y se harán
las recomendaciones necesarias, encaminadas a solucionar o minimizar la problemática de
forma integral entre los actores locales.
3.5 Limitaciones de la investigación
Todo proyecto está sujeto a limitantes u obstáculos que se dan más que todo en la
fase de campo, ya que en algunos de los casos es poca la colaboración que presta la
población o las instituciones gubernamentales o no gubernamentales a las que les compete
el tema.
IV. MARCO TEÓRICO
4.1 Antecedentes de la investigación
Existen trabajos que anteceden a este estudio y que guardan relación con esta
investigación; entre ellos, el de Osornio A. (2008) quien en su trabajo de grado para optar
al título de Master en Ingeniería titulado “Socavación en pilas y estribos”, aplicó métodos
de evaluación de socavación como: Maza y Sánchez, Laursen y Yaroslavtziev.
En las conclusiones el autor anteriormente nombrado, propuso el desarrollo de
fórmulas empíricas que permitan estimar la socavación en suelos cohesivos en función de
la velocidad, el tirante de la corriente, el tamaño de los granos, la forma de la pila y el
ángulo de ataque de la corriente.
Se considera que este trabajo guarda relación con esta investigación, ya que ambos
tratan la socavación como centro del mismo, de igual manera, puede tomarse como punto
de partida al momento de realizar la evaluación, las causas de la acción erosiva de la
pasarela del Rio San Rafael, debido al flujo del agua, profundidad, materiales del lecho del
rio y cauce, lo cual podría iniciarse con los métodos empíricos sugeridos por este
investigador o aplicarse otras fórmulas más específicas, de acuerdo a las características
encontradas.
En este mismo orden se tomó como referencia el trabajo realizado por Santiago C.
(2007) quien estudió “La socavación en ríos, puentes y carreteras”. Este autor concluyó,
que para lograr un buen diseño de obras que estén sometidas al efecto de sedimentos, es
necesario evaluar además de la información histórica, los cambios del rio, su cuenca y
profundidad, velocidad de flujo, así como de los materiales homogéneos o heterogéneos.
Los puntos de vista de este investigador se entrelazan con los objetivos de nuestro
trabajo, ya que en éste se pretende evaluar la socavación, producto de la erosión, donde
también se hace necesario el comportamiento histórico de las crecidas del rio San Rafael y
el comportamiento actual. Es por ello que este trabajo nos sirve de apoyo a la hora de
escoger los métodos para calcular la profundidad de socavación en las fundaciones de la
pasarela sometida a este estudio y el tipo de materiales existentes en el lecho de dicho rio.
Nava H. (2009) realizó el trabajo de grado para optar al título Ingeniero Civil
titulado “Morfología, técnicas de medición y muestreo en ríos”, aplicando los métodos
directos (mediciones directas) e indirectos (migración de formas de fondo, estudios de
erosión y sedimentación, entre otros) para determinar el transporte de sedimentos con el fin
de servir como pronóstico y crear sistemas de prevención de los efectos destructivos de los
fenómenos fluviales extremos según las características de los ríos.
Entre las conclusiones de este autor se señalan las involucradas con los pronósticos
y prevención de efectos destructivos a las estructuras, en este sentido apuntó que: que se
hace necesario el estudio de las características geológicas y morfológicas de los ríos, que
permita la obtención de suficiente información de sus crecidas, suelos, subsuelos,
materiales de arrastre y sedimentados, cauces; de manera de seleccionar mecanismos
preventivos según las crecidas de dichos ríos.
Este trabajo en sus conclusiones se evidencia una similitud con lo propuesto en esta
investigación ya que en los objetivos dos (2), tres (3) y cuatro (4) se propone realizar un
estudio de las características geomorfológicas del rio San Rafael, así como el
funcionamiento de las fundaciones de la Pasarela, de manera de obtener un
diagnóstico, pronosticar lo que podría suceder si continúa esta situación y proponer
medidas preventivas y correctivas las que fueren necesarias. Por lo antes expuesto, el
trabajo en referencia servirá de apoyo para orientar la investigación que aquí se propone y
desarrollar los objetivos.
4.2 Bases teóricas
4.2.1 Socavación
Se denomina socavación a la excavación profunda causada por el agua, uno de los
tipos de erosión hídrica. Puede deberse al embate de las olas contra un acantilado, a
los remolinos del agua, especialmente allí donde encuentra algún obstáculo la corriente, y
al roce con las márgenes de las corrientes que han sido desviadas por los lechos sinuosos.
En este último caso es más rápida en la primera fase de las avenidas. La socavación
provoca el retroceso de las cascadas y de los acantilados que, al ser privados de apoyo en su
base, se van desplomando progresivamente. También representa un papel esencial en la
formación y migración de los meandros (Romero Asunción, 2007).
La socavación general es un fenómeno de largo plazo, que podríamos llamar
natural, se da en la parte alta de las cuencas hidrográficas, donde
la pendiente del thalweg es elevada. Como consecuencia, la velocidad del agua y la
capacidad de arrastre de la corriente sonelevadas. En la medida que el flujo arrastra más
material, el flujo alcanza rápidamente su capacidad potencial de arrastre, el mismo que es
función de la velocidad. En ese punto ya no produce socavación, la sección, márgenes y
fondo son estables. A medida que se avanza en el curso del río o arroyo, la pendiente
disminuye, consecuentemente disminuye la velocidad, y la corriente deposita el material
que transportaba.
Mientras que la socavación localizada pueden ocurrir al pie de un talud, alrededor
de los pilares o inmediatamente aguas debajo de un embalse.
4.2.2 Localización geográfica de estudio
La zona en estudio está ubicada al Norte de Ciudad Bolívar, políticamente se ubica
en el municipio Autónomo Heres del Estado Bolívar, según la Ley de División Político
Territorial del Estado Bolívar del 26 de junio de 1986 (Martínez Ferla y Pérez Eneida,
2.007).
Coordenadas U.T.M. del río San Rafael. (Martínez Ferla y Pérez Eneida, 2007).
Coordenadas Norte Coordenadas Este
891.700,00 438.850,00
900.000,00 442.500,00
4.2.3 Dirección donde se desarrolla el proyecto
El área del proyecto se encuentra entre las comunidades del Barrio San Simón y el
Barrio Negro Primero; sobre el Rio San Rafael, Ciudad Bolívar, Municipio Heres del
Estado Bolívar.
Coordenadas tomadas en los barrios San Simón y Negro Primero, en los puntos de
entradas de la pasarela que comunica a dichos Barrios, mediante el uso de un dispositivo
GPS o SPG (Global Positioning System: sistema de posicionamiento global).
Coordenadas U.T.M. de accesos a la pasarela.
PUNTO
COORDENADAS
ESTE NORTE
Entrada a la pasarela por el Barrio “San Simón” 0439617 0897462
Entrada a la pasarela por el Barrio “Negro Primero” 0439646 0897488
4.2.4 Características físico naturales de la zona
Ciudad Bolívar y sus alrededores, tienen una clasificación climática según Leslie R.
Holdridge (1951), que corresponde a una zona de bosque de seco tropical (Martínez Ferla y
Pérez Eneida, 2.007).
Considerando los datos registrados por la estación meteorológica de Ciudad Bolívar,
las características climatológicas fundamentales son las siguientes:
4.2.4.1 Evaporación: debido a la gran intensidad de radiación que se recibe durante todo el
año da lugar a una tasa de alta evaporación, especialmente en la época de pleno verano e
inicio de lluvia (Betancourt Carolina y Guevara Zenaida, 1989).
4.2.4.2 Humedad relativa: los valores máximos de humedad se presentan durante la época
de Diciembre, Agosto, Julio y los valores mínimos se presentan en la época de Abril,
Marzo y Febrero, la humedad relativa anual para esta zona es de 82,69%. (Martínez Ferla y
Pérez Eneida, 2.007).
4.2.4.3 Temperatura: la temperatura se clasifica en: temperatura media, temperatura
máxima y temperatura mínima media (Martínez Ferla y Pérez Eneida, 2.007).
4.2.4.3.1 Temperatura media: la temperatura media anual en el área de estudio
es de 27,5ºC y el máximo principal ocurre en el mes de Abril, con un valor de 28,5ºC
y los valores menores de temperatura media se registran en los meses de Diciembre,
Enero y Febrero (Martínez Ferla y Pérez Eneida, 2.007).
4.2.4.3.2 Temperatura máxima media: los valores más altos de temperatura máxima
media mensual, se registran en los meses de Marzo, Abril y Mayo. Las temperaturas
más bajas ocurren en los meses de Junio, Julio y Noviembre – Enero (Martínez Ferla
y Pérez Eneida, 2.007).
4.2.4.3.3 Temperatura mínima media: la temperatura media anual muestra sus valores
máximos durante los meses de Abril y Mayo y los valores mínimos se registran en los
meses de Diciembre, Enero y Febrero (Martínez Ferla y Pérez Eneida, 2.007).
4.2.4.4 Precipitación: la época de lluvia en esta área consta de un periodo de 6 meses desde
Mayo hasta Octubre, siendo Julio el mes más lluvioso, según la tabla 2.2 de la Estación
Meteorológica (periodo 1994-2007), presenta un valor de precipitación anual de 1059,61
mm y una evaporación anual de 1317,46 mm, para el periodo de 1994 hasta 2007 (13 años).
Resumen climatológico – estación Ciudad Bolívar controlada por: Fuerza Aérea Venezolana. (Martínez Ferla y Pérez Eneida,
2007).
Parámetros
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGOS
SEPT
OCT
NOV
DIC
ANUAL
TEMP.
(ºC)
26,86
27,22
30,43
31,40
30,70
29,08
29,04
29,48
30,13
30,4
27,70
27,06
29,14
HUM.
(%)
77,69
74,92
77,15
77,15
82,76
89,76
91,23
87,15
86,69
85,38
81,30
81,15
82,69
PREC.
(mm)
34,07
17,55
18
26,34
114,38
175,46
198,69
161,84
101,07
89,07
82,38
40,76
1059,61
EVAP.
(mm)
133,23
141,61
147,53
150,07
115,53
73,61
72,76
79,07
92,76
104,92
94,30
112,07
1317,46
4.2.5 Características del relieve
En estas áreas se identifican fundamentalmente las formas de relieve de los
sedimentos de la Formación Mesa, los procesos erosivos de estos sedimentos dan origen a
áreas de tierras malas o “badlands”, superficies ligeramente inclinadas (Betancourt Carolina
y Guevara Zenaida, 1989).
En los estratos superiores de desarrollan formas de relieve típicos de forma mala o
cárcavas con drenajes absolutamente dendríticos, en el cual cursos principales socaban la
base de los barrancos y se extienden su perfil longitudinal mediante sucesivos derrumbes
(Betancourt Carolina y Guevara Zenaida, 1989).
Este relieve expresa las características propias de un valle con topografía
accidentada, se encuentran zonas con pendientes menores del 10 y se observan otras de
relieve alto, con pendientes mayores del 20% (Betancourt Carolina y Guevara Zenaida,
1989).
La pendiente se va haciendo mayor en la parte alta de la cuenca encontrándose
taludes naturales de altura que varían entre 10 y 60 mts y con pendientes variables,
generalmente superan al 60%. Existen zonas donde los taludes alcanzan menor altura, con
poca pendiente donde el efecto erosivo laminar ha alcanzado menor desarrollo, en el cual la
pendiente se mantiene casi constante hasta alcanzar el nivel del rio (Betancourt Carolina y
Guevara Zenaida, 1989).
4.2.6 Geología local
El área de estudio está constituida en su mayor parte por los sedimentos de la
formación Mesa, y en menor proporción por los sedimentos recientes o aluviones recientes
como lo define Yanez, G. (1972), en su trabajo “Geomorfología del área entre Ciudad
Bolívar y Ciudad Guayana” debido a la cobertura de estos sedimentos, las rocas
pertenecientes al complejo de Imataca no afloran en el área, pero se infiere su existencia a
algunas decenas de mts de profundidad debido a que la formación Mesa se encuentra
discordante con el complejo de Imataca en Ciudad Bolívar.
4.2.7 Características hidrográficas de la cuenca del rio San Rafael
La cuenca del rio se extiende en la dirección Sur-Norte hasta desembocar en el rio
Orinoco, con un área aproximada de 24 Km2 la longitud del cauce es de 10 Km, tiene
acusada pendiente que disminuye a medida que se acerca a su desembocadura en el rio
Orinoco (Olarte Lissy y González Donis, 2000).
Los factores de drenaje que presenta el rio San Rafael son del tipo dendrítico sub-
paralelo y lenguado, formadas por pequeñas quebradas intermitentes, que aportan agua al
cauce principal durante los meses de invierno (Mayo-Octubre) (Olarte Lissy y González
Donis, 2000).
La red de drenaje del rio San Rafael se encuentra enmarcado dentro de la formación
Mesa observándose in situ el desplazamiento de sedimentos areno-arcillosos, producto de la
alteración de los taludes verticales que bordean al rio, los cuales son atacados por procesos
geológicos, tales como: erosión, lixiviación e intemperismo (Olarte Lissy y González
Donis, 2000).
4.2.7.1 Área de la cuenca: se define como la superficie en proyección horizontal delimitada
por la divisoria o parte agua de la cuenca. Se determina sobre mapas topográficos
elaborados a una escala conveniente y se expresa generalmente en Km2 y/o hectáreas (Ha).
El área de la cuenca en estudio es de 24 km2 (Olarte Lissy y
González Donis, 2000).
4.2.7.2 Factor forma (Ff): es un índice adimensional para indicar la relación del ancho
promedio de la cuenca respecto a su longitud axial (lax), lo que se traduce
hidrológicamente como la capacidad que tiene la cuenca de producir creciente. La longitud
axial es la distancia en Km, desde la desembocadura o punto medio hasta el punto más
lejano de la cuenca aguas arriba en línea recta (Olarte Lissy y González Donis, 2000).
4.2.8 Características del suelo
La zona de estudio se caracteriza por ser de origen deposicional desarrollados a
partir de la Formación Mesa; presentan un avanzado desarrollo evolutivo. En general, son
suelos muy profundos, de más de 150 cm, posee un horizonte A de 15-37 cm. De textura
arenosa. El horizonte A suprayace a un horizonte B de aviación de arcilla, profundo (mayor
de 150 cm) con textura comúnmente franco arcillo arenosa de estructura de bloque sub-
angular de moderado desarrollo y tamaño fino (Betancourt Carolina y Guevara Zenaida,
1989).
En sentido general, la capacidad de almacenamiento de humedad se ha estimado
como baja y la permeabilidad moderada. Son suelos bien drenados y tienen una baja
fertilidad debido a que tienen un pH fuertemente ácido y bajo nivel de capacidad de
intercambio catiónico (Betancourt Carolina y Guevara Zenaida, 1989).
4.2.9 Transporte de sedimentos
La lluvia cuando cae sobre el suelo ejerce una fuerza sobre las partículas de este
capaz de removerlas de sus posiciones hacia otros lugares, en general, a niveles más bajos.
Esa acción erosiva de lluvias lleva anualmente millones de toneladas de suelos a los ríos de
todo el mundo a otro lado, las corrientes también ejercen una acción erosivas en sus
canales. Partículas del lecho arrancadas en este pasan a ser transportadas en suspensión en
la corriente por la acción de las componentes verticales en régimen turbulento (Martínez
Ferla y Pérez Eneida, 2007).
4.2.10 Aforos
Los aforos son operaciones que se realizan para obtener el rasgo o volumen de agua
que pasa por una sección transversal de un rio o corriente en una unidad de tiempo
(Gutiérrez Eliene y Pérez Karelis, 2001).
El aforo de vado se realiza con la finalidad de determinar parámetros tales como:
caudal del rio expresado en mts3/seg. La velocidad puntual en cada vertical expresada en
mts/seg y el tiempo (Gutiérrez Eliene y Pérez Karelis, 2001).
4.2.11 Pasarela
Una pasarela es una estructura que permite salvar un accidente geográfico o
cualquier otro obstáculo físico como un río o una masa de agua, permitiendo el
desplazamiento de personas con la intención de conectar dos puntos separados por
cualquier obstrucción. Su diseño varía dependiendo de la naturaleza del terreno sobre el
cual será construida (Crespo Carlos, 2004).
Su proyecto y su cálculo pertenecen a la ingeniería estructural, siendo
numerosos los tipos de diseños que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos
por los materiales disponibles, las técnicas desarrolladas y las consideraciones económicas,
entre otros factores (Crespo Carlos, 2004).
La pasarela ubicada sobre rio San Rafael, en el sector San Simón, Ciudad Bolívar,
Estado Bolívar, se realizó con el fin de comunicar los barrios San Simón y Negro Primero
del municipio Heres en el año 2009. Esta estructura metálica pasó satisfactoriamente las
pruebas de resistencia y soldadura al momento de su culminación, pero por encontrarse
sobre un río expuesto a la acción erosiva del transporte de sedimentos y otros factores se
hace necesario el análisis de los efectos de tales daños sobre las fundaciones de esta
pasarela.
4.3 Definición de términos
1. Aluvión: es un material detrítico transportado y depositado transitoria o
permanentemente por una corriente de agua, que puede ser repentina y provocar
inundaciones (Mellado F., 1851).
2. Badlands: área de muy escasa vegetación disectada por innumerables barrancos (Gandía
S., 1993).
3. Cárcavas: son los socavones producidos en rocas y suelos de lugares con pendiente a
causa de las avenidas de agua de lluvia (Carcavilla L, 2008).
4. Complejo Imataca: es una secuencia sedimentaria altamente metamorfizado, al Norte
del Escudo de Guayana (González C., 1980).
5. Deposición: es la sedimentación de materiales (sedimentos) que se añaden sobre el suelo
terrestre o marino (Ruíz M., 2005).
6. Drenajes dendríticos: son cursos pequeños, cortos e irregulares, que andan en todas las
direcciones, cubren áreas amplias y llegan al río principal formando cualquier ángulo
(López N., 2008).
7. Erosión hídrica: es el proceso de sustracción de masa sólida al suelo o a la roca de la
superficie llevado a cabo por un flujo de agua que circula por la misma (Hudson N., 1982).
8. Formación Mesa: es un relleno sedimentario del Plio-Pleistoceno (González C., 1980).
9. Fundaciones: son elementos estructurales destinados a transmitir las cargas de las
estructuras al suelo (Bernal J., 2005).
10. Intemperismo: es la acción combinada de procesos mediante los cuales la roca es
descompuesta y desintegrada por la exposición continua a los agentes atmosféricos,
transformando a las rocas masivas y duras en un manto residual finamente fragmentado
(Aguilar A., 2004).
11. Intercambio catiónico: Es la capacidad del suelo de mantener y cambiar cationes y se
mide en miliequivalentes por 100 gramos de suelo y aumenta con el contenido de arcilla y
de materia orgánica (Fassbender H., 1975).
12. Lechos sinuosos: es el cauce de un río que produce curvas, ondas o recodos (Pierre J.,
2002).
13. Lixiviación: es un proceso en el que un disolvente líquido pasa a través de un sólido
pulverizado para que se produzca la elución de uno o más de los componentes solubles del
sólido (Cerón G., 1922).
14. Pasarela: es una estructura destinada a salvar obstáculos naturales y artificiales, con
el fin de unir caminos (Moller R., 2006).
15. Sedimento: es un material sólido acumulado sobre la superficie terrestre derivado
de las acciones de fenómenos y procesos que actúan en la atmósfera, en la hidrosfera y en
la biosfera (Vilanova J., 1861).
16. Socavación: es el resultado de la acción erosiva de un flujo de agua que arranca y
acarrea material del lecho y de las bancas de un cauce (Guevara M.,
1998).
17. Talud: es la pendiente que forman los derrubios acumulados por la erosión al pie
de un acantilado o de una vertiente abruptiva (Perri G., 1999).
18. Thalweg: es la línea que marca la parte más honda de un valle, y es el camino por el
que discurren las aguas de las corrientes naturales (Cárdenas A., 1999).
V. METODOLOGÍA DE TRABAJO
5.1 Tipo de investigación
El tipo de investigación que se empleará en este estudio es la descriptiva, pues en
ella se describirán las características de las variables propuestas. Según Sabino (2003) “Los
estudios descriptivos son aquellos que describen de manera sistemática los resultados de las
variables estudiadas”.
Van Dalen (1974) enunció lo siguiente:
El objetivo de la investigación descriptiva consiste en
llegar a conocer las situaciones, costumbres y actitudes
predominantes a través de la descripción exacta de las
actividades, objetos, procesos y personas. Su meta no se
limita a la recolección de datos, sino a la predicción e
identificación de las relaciones que existen entre dos o
más variables. Los investigadores recogen los datos sobre
la base de una hipótesis o teoría, exponen y resumen la
información de manera cuidadosa y luego analizan
minuciosamente los resultados, a fin de extraer
generalizaciones significativas que contribuyan al
conocimiento.
En este sentido, en esta investigación se analizarán las características de las crecidas
del rio San Rafael en los períodos de lluvia, su caudal, cauce de acuerdo a la geomorfología
del terreno, el funcionamiento de las fundaciones del puente peatonal y las posibles
propuestas para mejorar las situaciones encontradas y que lo ameriten.
Según Hurtado (2008) la investigación proyectiva “consiste en la elaboración de una
propuesta, plan, programa o modelo, como solución a un problema o necesidad de tipo
práctico, ya sea de un grupo social, o de una institución, o de una región geográfica, en un
área particular del conocimiento, a partir de un diagnóstico preciso de las necesidades del
momento, los procesos explicativos o generadores involucrados y de las tendencias futuras,
es decir, con base en los resultados de un proceso investigativo.”
De acuerdo a esto, se establece que se empleará la investigación proyectiva ya que
este estudio busca proponer una solución a la situación actual de las fundaciones de la
pasarela del rio San Rafael, aspecto que reafirma su carácter dentro de este tipo de
investigación.
5.2 Diseño de la investigación
Mercado (2003) define la investigación documental como “una técnica que
consiste en la selección y recopilación por medio la lectura y crítica de documentos y
materiales bibliográficos, de bibliotecas, hemerotecas, centros de documentación e
información”.
De esta manera, se determina que la investigación será documental puesto que se
utilizarán datos de diversas instituciones y bibliográficos para la realización de dicho
proyecto.
Por otra parte, Sabino (2003) expresa que los diseños de campo son “aquellos que
se realizan directamente y en contacto con los involucrados donde ocurre el fenómeno
estudiado”. De acuerdo a esto se utilizará un diseño de campo, ya que la recolección de la
información para buscar respuesta a las variables estudiadas, se realizarán en el contexto
donde se lleva a cabo el objeto de investigación, en el puente peatonal del rio San Rafael y
en contacto directo con las personas responsables de la construcción de dicho puente.
La investigación de campo se trata de aquella aplicada para comprender y resolver
alguna situación, necesidad o problema en un contexto determinado. El investigador trabaja
en el ambiente natural en que conviven las personas y las fuentes consultadas, de las que se
obtendrán los datos más relevantes a ser analizados son individuos, grupos y representantes
de las organizaciones o comunidades. Cuando se habla de estudios de campo, nos referimos
a investigaciones científicas, no experimentales dirigidas a descubrir relaciones e
interacciones entre variables sociológicas, psicológicas y educativas en estructuras sociales
reales y cotidianas.
5.3 Flujograma de la investigación
Figura 5.1 Flujograma de la investigación.
Recopilación de información previa
Observación directa
Características físicas del área
Entrevista no estructurada
Áreas en riesgo de socavación
Procesamiento de los datos
Propuesta de diseño
Conclusiones y recomendaciones
Revisión bibliográfica
Datos documentales del área
5.4 Población y muestra
Una población, según Tamayo y Tamayo M. (2003), es definida como “la totalidad
del fenómeno a estudiar en donde las unidades de población poseen una característica
común, la cual se estudia y da origen a los datos de la investigación”, mientras que la
muestra puede definirse como un subgrupo de elementos representativos de dicha
población.
Basándose en los criterios anteriormente mencionados, se considerarán como
población y muestra las fundaciones de la pasarela del rio San Rafael, ubicada en el sector
San Simón, Ciudad Bolívar, Estado Bolívar.
5.5 Procedimiento metodológico
El procedimiento indica los pasos y actividades que se realizarán para llevar a cabo
la investigación, recoger la información y dar respuesta a las interrogantes que hicieron
posible el estudio.
Los pasos a través de los cuales se recopilaron los datos, son los siguientes:
Contacto cercano con los habitantes del sector en estudio.
Observación directa y caracterización del terreno.
Levantamiento topográfico y elaboración de planos.
Clasificación de los suelos presentes.
Describir las características hidrológicas de la zona en estudio.
Análisis e interpretación de datos.
Redacción de conclusiones y recomendaciones.
5.6 Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Arias (2006) menciona que las técnicas e instrumentos de recolección de datos “son
las distintas formas de obtener información”.
5.6.1 Revisión bibliográfica
La revisión bibliográfica según Sabino (2002): “consiste en conocer y explorar el
conjunto de fuentes bibliográficas que resulten de utilidad (libros, artículos científicos,
revistas, publicaciones, boletines diversos y trabajos de grado) vinculados con el tema de
estudio”.
En este sentido, para llevar a cabo esta investigación se revisa e indaga todo
material bibliográfico que aporte definiciones, describa procedimientos, plantee modelos y
aporte datos necesarios y de relevancia a considerar en este estudio.
5.6.2 Entrevista no estructurada
La entrevista no estructurada, según Arias (2006), “más que un simple
interrogatorio es una técnica basada en un dialogo o conversación “cara a cara”, entre el
entrevistador y el entrevistado acerca de un tema previamente determinado, de tal manera
que el entrevistador pueda obtener la información requerida”.
En el presente estudio se aplica la entrevista no estructurada a los sujetos
responsables de la construcción de la pasarela, lo cual permite recabar la información
requerida para dar respuestas a algunos de los objetivos propuestos en esta
investigación.
5.6.3 Observaciones directas en el campo
Para este caso en particular se utiliza esta técnica para evaluar el estado actual de las
fundaciones de la pasarela; se acude al sitio de estudio, y se observan las situaciones y
factores que condicionan su comportamiento, además de recolectar las muestras necesarias
para la elaboración de los estudios concernientes.
La observación directa “es una técnica que consiste de observar atentamente el
fenómeno, hechos o casos, tomar la información y registrarla para su posterior análisis. Es
directa porque el investigador se pone en contacto personalmente con el hecho o fenómeno
que trata de investigar”, de acuerdo con lo expresado por Arias (2006).
VI. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES (Diagrama de Gantt, con fechas de inicio y
final).
Función del cumplimiento del Plan de Trabajo
Actividades Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero
2012 2012 2012 2012 2013 2013
1 2 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Reunión Inicial.
Integración del
grupo de
trabajo.
Determinación
de la
información
necesaria para
el estudio.
Selección de las
áreas a
diagnosticar.
Planeación de
recursos y el
tiempo.
Elaborar plan
de mediciones.
Recopilación de
la información.
Revisión
metrológica en
las áreas a
diagnosticar.
Mediciones en
campo,
recopilación y
filtrado de
datos.
Procesamiento
de datos y
análisis de
resultados.
VII. DATOS DEL ASESOR ACADEMICO
Nombres y apellidos: Carlos Grus
Profesión: Ingeniero Civil
Universidad de Oriente, Núcleo Bolívar, Escuela de Ciencias de la Tierra,
Departamento de Ingeniería Civil
Teléfono (s) de contacto: 0416-6850627
Observaciones del asesor académico____________________________________
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VIII. RELACION QUE TIENE EL TRABAJO DE GRADO CON LA
ESPECIALIDAD DEL PROPONENTE
El conocimiento de las aguas superficiales, sus efectos de erosión, su transporte y
sedimentaciones, es esencial para el control de las corrientes, los trabajos de defensa de
márgenes, costas los de conservación de suelos y otras actividades de interés para la
ingeniería civil.
Definición
conceptos
relacionados
con el tema de
estudio.
Elaboración y
presentación
del informe
final del
estudio.
IX. REFERENCIAS
LISSY, J. y GONZÁLEZ, D. (2000). “Hidrología urbana de la cuenca
hidrográfica del río San Rafael”. Ciudad Bolívar, Venezuela.
NAVA, A. (2009). “Hidráulica de ríos: morfología, técnicas de medición y muestreo
en ríos”. México.
GUEVARA, M. (1998). “Socavación en puentes”. Colombia.
CRESPO, C (2004). “Mecánica de suelos y cimentaciones”. 5ta Edición. México.
X. OBSERVACIONES DE LA COMISION DE TRABAJO DE GRADO
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Estudiante Estudiante
Tutor Académico
XI. JURADO PROPUESTO POR LA COMISION DE TRABAJO DE GRADO
Principales Suplentes
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