cap 05_ estudio hidrologico

8/17/2019 Cap 05_ Estudio Hidrologico

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“ Diseño del Camino Vecinal del Centro

Poblado San Miguel De Poroporo-Cuipe - Tulic - Pircapampa; DistritoPisuquia, Provincia Luya - Amazonas ”

Universidad Cesar VallejoFacultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Civil

Vegas & Arribasplata

CAPÍTULO V:

“ESTUDIO HIDROLÓGICO Y

OBRAS DE ARTE”


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V. ESTUDIO HIDROLÓGICO Y OBRAS DE ARTE

5.1. GENERALIDADES

El drenaje de carreteras constituye uno de los aspectos básicos e

imprescindibles en todos aquellos proyectos que se ubican en zonas

montañosas y con ocurrencia frecuente de precipitaciones.

La falta y/o deficiencia de los Sistemas de Drenaje, trae consigo el deterioro y

destrucción parcial y/o total de las obras, a muy corto plazo,

consecuentemente incrementándose los costos por reposición y/o

mantenimiento de los proyectos.

El Drenaje Lateral y Transversal de las Carreteras, permite controlar la erosión

y socavamiento, garantizando la vida económica, diseñada en el proyecto. La

rápida evacuación del agua proveniente de la propia vía y de zonas aledañaspermite proteger las diferentes estructuras frente a posibles daños.

El Estudio Hidrológico, consiste en estimar las descargas máximas, a partir de

un análisis de frecuencia de las precipitaciones máximas en 24 horas

registradas en las estaciones pluviométricas ubicadas en áreas adyacentes al

proyecto; por lo antes manifestado, el estudio hidrológico comprende el

cálculo de caudales máximos de diseño para obras de drenaje del proyecto.

5.2. PROCEDIMIENTO

Es el seguido por el estudio fue el siguiente:

- Identificación de las estaciones pluviométricas.


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- Recopilación de la información cartográfica, pluviométricas y datos

hidrometeorológicos.

- Análisis estadístico de la información.

- Determinación de las precipitaciones máximas en 24 horas para

diferentes periodos de retorno.

- Cálculo de las descargas máximas.

5.3. DRENAJE SUPERFICIAL

5.3.1. FINALIDAD DEL DRENAJE SUPERFICIAL

Tienes como finalidad alejar las aguas del camino para evitar el impactonegativo de las mismas sobre su estabilidad, durabilidad y

transitabilidad y el drenaje es importante para evitar la destrucción total

o parcial de un camino, reduciendo los impactos indeseables al

ambiente debido a la modificación de la escorrentía, a lo largo de este.

El drenaje superficial, esencialmente comprende:

- La recolección de las aguas procedentes de la plataforma y taludes.

- La evacuación de las aguas recolectadas hacia cauces naturales.

- La restitución de la continuidad de los cauces naturales

interceptados por el camino.


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5.3.2. CRITERIOS DE FUNCIONAMIENTO

Los elementos del drenaje superficial se elegirán teniendo en cuenta

criterios funcionales según se menciona a continuación:

- Las soluciones técnicas disponibles.

- La facilidad de su obtención y así como los costos de construcción

y mantenimiento.

- Los daños que eventualmente producirían los caudales de agua

correspondientes al periodo de retorno, es decir, los máximos del

periodo de diseño.

Al paso del caudal de diseño, elegido de acuerdo al periodo de retorno,

y considerando el riesgo de obstrucción de los elementos del drenaje

se deberá cumplir las siguientes condiciones.

- En los elementos de drenaje superficial la velocidad del agua será

tal que no produzca daños por erosión ni por sedimentación.

- El máximo nivel de la lámina de agua será tal que siempre se

mantenga un borde libre no menor del 25% de la altura.

- Los daños materiales, a terceros, producibles por una eventual

inundación de zonas aledañas al camino, debida a la

sobreelevación del nivel de la corriente en un cauce, provocada por

la presencia de una obra de drenaje transversal, no deberán

alcanzar la condición de catastróficos.


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5.3.3. PERÍODO DE RETORNO

Se recomienda adoptar periodos de retorno no inferiores a 10 años

para las cunetas y para las alcantarillas de alivio. Para las alcantarillas

de paso el periodo de retorno aconsejable es de 50 años. Para los

pontones y puentes el periodo de retorno no será menor a 100 años.

Cuando sea previsible que se produzcan daños catastróficos en caso

de que se excedan los caudales de diseño, el periodo de retorno podrá

ser hasta de 500 años ó más.

En el siguiente cuadro se indican periodos de retorno aconsejables

según el tipo de obra de drenaje.

Cuadro N° 25: Periodos de Retorno para diseño de Obras deDrenaje en Caminos de Bajo Volumen de Transito

TIPO DE OBRA PERIODO DE TRETORNO EN AÑOS

Puentes y Pontones 100

Alcantarillas de Paso 50

Alcantarillas de Alivio 10 – 20

Drenaje de la Plataforma 10

5.3.4. RIESGO DE OBSTRUCCIÓN

Las condiciones de funcionamiento de los elementos de drenaje

superficial pueden verses alteradas por su obstrucción debida a

cuerpos arrastrados por la corriente.

Entre los elementos del drenaje superficial de la plataforma este riesgo

es especialmente importante en los sumideros y colectores enterrados,


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debido a la presencia de basura o sedimentación del material

transportado por el agua.

Para evitarlo se necesita un adecuado diseño, un cierto

sobredimensionamiento y una eficaz conservación o mantenimiento.

El riesgo de obstrucción de las obras de drenaje transversal

(alcantarillas de paso y cursos naturales) fundamentalmente por

vegetación arrastrada por la corriente dependerá de las características

de los cauces y zonas inundables, y puede clasificarse en las

categorías siguientes:

Riesgo Alto: Existe peligro de que la corriente arrastre arboles u

objetos de tamaño parecido.

Riesgo Medio: Pueden ser arrastradas cañas, arbustos, ramas y

objetos de dimensiones similares, en cantidades importantes.

Riesgo Bajo: No es previsible el arrastre de objetos de tamaño

en cantidad suficiente como para obstruir el desagüe.

Si el riesgo fuera alto, deberá procurarse que las obras de drenaje

transversal no funcionen a sección llena, dejando entre el nivel superior

de la superficie del agua y el techo del elemento un borde libre, para el

nivel máximo del agua, con un resguardo mínimo de 1.5 m, mantenidoen una anchura no inferior a 12 m.

Si el riesgo fuera medio, las cifras anteriores podrán reducirse a la

mitad. De no cumplirse estas condiciones, deberá tenerse en cuenta la

sobreelevación del nivel del agua que pueda causar una obstrucción,

aplicando en los cálculos una reducción a la sección teórica de

desagüe.


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También se podrá recurrir al diseño de dispositivos para retener al

material flotante, aguas arriba y a distancia suficiente. Esto siempre que

se garantice el mantenimiento adecuado.

Deberá comprobarse que el camino no constituya un obstáculo que

retenga las aguas desbordadas de un cauce o conducto de agua, y

prolongue de forma apreciable la inundación después de una crecida.

5.3.5. DAÑOS DEBIDO A LA ESCORRENTÍA

Se considerarán como daños a aquellos que no se hubieran producido

sin la presencia del camino.

Es decir a las diferencias en los efectos producidos por el caudal entre

las situaciones correspondientes a la presencia del camino y de sus

elementos de drenaje superficial, y a su ausencia.

Estos daños pueden clasificarse en las categorías siguientes:

Los producidos en el propio elemento de drenaje o en su entorno

inmediato (sedimentaciones, erosiones, roturas).

Las interrupciones en el funcionamiento del camino o de vías

contiguas, debidas a inundación de su plataforma. Los daños a la estructura del afirmado, a la plataforma del

camino o a las estructuras y obras de arte.

Los daños materiales a terceros por inundación de las zonas

aledañas.


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Estos daños, a su vez, podrán considerarse catastróficos o no. No

dependen del tipo del camino ni de la circulación que esta soporte, sino

de su emplazamiento.

5.4. HIDROLOGÍA Y CÁLCULO HIDRÁULICO

El dimensionamiento, de los elementos del drenaje superficial, han sido

establecidos mediante métodos teóricos conocidos de acuerdo a las

características del clima de la zona por donde pasa el camino vecinal y

tomando en cuenta la información pluviométrica disponible.

El método de estimación de los caudales asociados a un periodo de retorno

depende del tamaño y naturaleza de la cuenca tributaria.

Cuando las cuencas son pequeñas, se considera pertinente el método de la

formula racional y/o de alguna otra metodología apropiada para ladeterminación del caudal de diseño.

5.4.1. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN BÁSICA

La información meteorológica ha sido obtenida de los archivos del

Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI).

Datos de cuenca cercana a la zona en estudio, por lo cual se utilizará la

información meteorológica registrada en la estación Chachapoyas.

Para el desarrollo del estudio, se ha contado con la información

cartográfica siguiente:


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- Mapa físico del Departamento de Amazonas (Escala 1/500,000) y

el Plano Cartográfico (cuadrángulo 13-G) a escala 1/100,000,

obtenido del Instituto Geográfico Nacional.

Cuadro Nº 26: Precipitación Máxima 24 Horas – Estación Chachapoyas AÑOS ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC MAX2000 S/D S/D S/D 13,5 12,0 6,0 22,0 29,0 22,5 27,0 22,5 21,02001 7,5 23,3 15,0 14,2 11,5 10,9 9,6 3,5 19,6 21,8 29,5 10,6 29,52002 10,5 16,0 9,3 15,8 23,0 21,7 2,9 5,4 7,1 44,3 22,2 12.4 44,32003 16,2 17,3 37,4 19,8 16,5 21,0 28,5 0,8 11,0 21,0 32,5 17,0 37,42004 25,0 45,0 24,5 24,5 18,0 2,0 10,0 8,5 32,5 32,5 8,0 14,5 45,02005 36,0 9,5 33,0 33,5 2,2 16,0 6,0 8,0 6,0 16,0 14,0 25,0 36,02006 20,0 9,0 20,5 16,0 9,5 13,0 7,0 5,5 9,0 17,0 20,5 30,0 30,02007 20,0 12,5 28,0 21,0 19,5 5,0 14,5 3,5 9,5 17,5 18.5 23.0 28,02008 10,5 16.5 47,0 30,5 13,5 3,5 11,0 11,0 20,5 41,0 22.0 38.5 47,02009 25,0 12,0 20,0 27,0 13,0 25,5 9,0 7,5 22,0 8,5 15.0 15.0 27,02010 20,0 16,5 S/D S/D S/D S/D S/D S/D S/D S/D S/D S/D

VALOR PROMEDIO 36,02DESV. ESTANDAR 7.87

Se considerará periodos de retorno no inferiores a 10 años para las

cunetas y 20 para las alcantarillas de alivio. Para las alcantarillas de pasoel periodo de retorno adoptado es de 50 años. Para los pontones y

puentes el periodo de retorno estimado es de 100 años.

En el siguiente cuadro se indican los periodos de retorno aconsejables

según el tipo de obra de drenaje.

CUADRO N° 27: PERIODOS DE RETORNO

TIPOS DE OBRA PERIODOS DE RETORNO EN AÑOS

Puentes y pontones 100 (MÍNIMO)

Alcantarillas de paso y badenes 50

Alcantarilla de alivio 10 – 20

Drenaje de la plataforma 10

Fuente: Manual para el Diseño de Carreteras No Pavimentadas deBajo Volumen de Tránsito


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Las precipitaciones máximas en 24 horas así como la precipitación

promedio es de 36.02 mm; luego tendremos las precipitaciones máximas

para cada periodo de retorno:

5.4.2. CAUDAL DE DISEÑO

Para la estimación del caudal de diseño, existen los métodos empíricos

y los estadísticos. Para el presente caso adoptamos el método empírico

y dentro de este método empírico, se ha elegido la Fórmula Racional.

a. MÉTODO RACIONAL

Este método se utiliza para el diseño de alcantarillas y otras

estructuras evacuadoras de agua de escorrentía para pequeñas

cuencas

Q =C I A

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Donde:

CUADRO N° 28: PRECIPITACIÓN MÁXIMA PARA PERIODOS DE RETORNO EN 24 HORAS

PERIODO DERETORNO

(Tr)

FACTOR DEFRECUENCIA

(Kt)

PRECIPITACIONPROMEDIO

(mm)

DESVIACIONESTANDAR

PRECIPITACIONMAXIMA (PTR)

1 2 3 4= 2 + 1 x 3

10 1.305 36.02 7.87 46.29

20 1.866 36.02 7.87 50.71

50 2.592 36.02 7.87 56.42

100 3.137 36.02 7.87 60.71Fuente: Propia


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Q = Caudal 3/

C = Coeficiente de escurrimiento

I = Intensidad de la precipitación en mm/hora

A = Área de la cuenca en 2

b. EL COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA

Sera para un C = 0.65 para Talud de corte. Y tendrá un C = 0.20 para

la superficie de rodadura.

CUADRO N° 29: COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA MÉTODO RACIONALcoberturavegetal

tipo de sueloPronunci. alta media suave Desprecia.

> 50% > 20 % > 5% > 1%


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c. INTENSIDAD MÁXIMA ( I MAX)

Las intensidades máximas de precipitación pluvial (mm/h), han sido

calculadas mediante el modelo matemático de Yance Tueros, según

la siguiente expresión:

= ( . )

Donde:

Imax = Intensidad máxima de precipitación para el periodo de

retorno considerado en mm.

PTR máx.24 = Precipitación máxima en 24 hrs. Para el periodo de

retorno considerado en mm.

A = 0.4602 y b = 0.875

CUADRO N°31: INTENSIDAD MÁXIMA

PERIODODE

RETORNO

coeficiente coeficienteprecipitación

máxima(mm)

INTENSIDADMAXIMA (mm/hora)

a b PTR max.24

= ( .)

10 0.4602 0.875 46.29 13.190

20 0.4602 0.875 50.71 14.286

50 0.4602 0.875 56.42 15.684

100 0.4602 0.875 60.71 16.722Fuente: Propia


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Se calculó el caudal para las cunetas tomando en cuenta los

periodos de retorno 10 años, 20 años para alcantarillas de alivio y 50

años para alcantarillas de paso.

5.5. DISEÑO DE OBRAS DE ARTE

5.5.1. VELOCIDADES MÁXIMAS ADMISIBLES

CUADRO N° 32 : VELOCIDADES MÁXIMAS SEGÚN TIPO DE SUPERFICIE

TIPO DE SUPERFICIEVELOCIDAD LIMITE

ADMISBLE(M/S)

Arena fina o limo(poca o ninguna arcilla) 0.20-0.60

Arena arcillosa dura, margas duras 0.60-0.90

Terreno parcialmente cubierto de vegetación 0.60-1.20

Arcilla grava, pizarras blandas con cubierta vegetal 1.20-1.50

Hierba 1.20-1.90

Conglomerado, pizarras duras, rocas blandas 1.40-2.40

Mampostería, rocas duras 3.00-4.50*

Concreto 4.50-6.00*Fuente: Manual de Carreteras: Hidrología, Hidráulica y Drenaje

En el proyecto se han considerado cunetas del mismo terreno por lo que

la velocidad máxima admisible es de 1.90 m/s.

5.5.2. DISEÑO DE CUNETAS

Las cunetas que se proponen serán de sección triangular, se proyectaran

para todos los tramos al pie de los taludes de corte, longitudinalmente

paralela y adyacente a la calzada del camino y serán de tierra, por ser la

carpeta de rodadura a nivel de afirmado.

La inclinación del talud interior de la cuneta dependerá por condiciones de

seguridad de la velocidad y volumen de diseño de la carretera, índice


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medio diario anual IMDA (veh/día); según lo indicado en la el siguiente

cuadro:

CUADRO N°33 : TALUDES DE CUNETAS

V.D(km/h)I.M.D.A

750

70 1:3 1:4Fuente: Manual de Carreteras: Hidrología, Hidráulica y Drenaje

Se consideró para el diseño un talud interior y exterior de 1:2.5 (V:H)

5.5.3. CALCULO HIDRÁULICO DE CUNETA

a. CAUDAL Q DE APORTE

Este método permite calcular el caudal en el área de aporte

correspondiente a la longitud de cuneta, es muy usado para cuencas,

A


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A manera de ejemplo tenemos entre la progresiva 00+800 a 01+500 los

siguientes datos:

APORTE DEL TALUD DE CORTE:

L (longitud máxima de cuneta) = 0.70 km

Ancho Tributario = 0.10 km A Área tributaria(Longitud x Ancho Tributario) = 0.070 km2

C (coeficiente de escorrentía) = 0.65

Periodo de retorno = 10 años

I (intensidad máxima mm/h) = 13.19

Q1 (caudal m3/s) = 0.1667

APORTE DEL TALUD DE CORTE:

Área tributaria = Longitud cuenta en cada tramo x 3.5 m ancho carril + berma)

C (coeficiente de escorrentía) = 0.20

Periodo de retorno = 10 años

I (intensidad máxima mm/h) = 13.19

Q1 (caudal m3/s) = 0.0018

Q1 + Q 2 = 0.1667+0.0018 = 0.1685

El caudal de aporte de las cunetas se resume en el siguiente cuadro:


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CUADRO N° 34 CÁLCULO DE DISEÑO PARA CUNETA

Fuente: Elaboración propia.

AN CHO AREA Pe ri odo de In te nsi dad AREA Pe ri odo d e I nte nsi dad

TRIBUTARIO TRIBUTARIA maxima TRIBUTARIA maxima Q1+Q2

(km) (km) (km2) (mm/hora) (km2) (mm/hora) m3/seg m3/seg (m3/seg)

00+000. 00 00+500. 00 0.50 km 0. 10 km 0. 050 km 0.65 10. 00 13.19 0.0018 km 0.20 10.00 13.190 0. 1191 0. 0013 0. 1204

00+800. 00 01+500. 00 0.70 km 0. 10 km 0. 070 km 0.65 10. 00 13.19 0.0025 km 0.20 10.00 13.190 0. 1667 0. 0018 0. 1685

01+600. 00 02+170. 00 0.57 km 0. 10 km 0. 057 km 0.65 10. 00 13.19 0.0020 km 0.20 10.00 13.190 0. 1357 0. 0015 0. 1372

02+570. 00 03+080. 00 0.51 km 0. 10 km 0. 051 km 0.65 10. 00 13.19 0.0018 km 0.20 10.00 13.190 0. 1215 0. 0013 0. 1228

03+480. 00 03+740. 00 0.26 km 0. 10 km 0. 026 km 0.65 10. 00 13.19 0.0009 km 0.20 10.00 13.190 0. 0619 0. 0007 0. 0626

04+760. 00 05+200. 00 0.44 km 0. 10 km 0. 044 km 0.65 10. 00 13.19 0.0015 km 0.20 10.00 13.190 0. 1048 0. 0011 0. 1059

05+630. 00 06+210. 00 0.58 km 0. 10 km 0. 058 km 0.65 10. 00 13.19 0.0020 km 0.20 10.00 13.190 0. 1381 0. 0015 0. 1396

06+980. 00 07+300. 00 0.32 km 0. 10 km 0. 032 km 0.65 10. 00 13.19 0.0011 km 0.20 10.00 13.190 0. 0762 0. 0008 0. 0770

07+300. 00 07+680. 00 0.38 km 0. 10 km 0. 038 km 0.65 10. 00 13.19 0.0013 km 0.20 10.00 13.190 0. 0905 0. 0010 0. 0915

08+300. 00 08+700. 00 0.40 km 0. 10 km 0. 040 km 0.65 10. 00 13.19 0.0014 km 0.20 10.00 13.190 0. 0953 0. 0010 0. 0963

08+700. 00 09+040. 00 0.34 km 0. 10 km 0. 034 km 0.65 10. 00 13.19 0.0012 km 0.20 10.00 13.190 0. 0810 0. 0009 0. 0818

09+540. 00 09+880. 00 0.34 km 0. 10 km 0. 034 km 0.65 10. 00 13.19 0.0012 km 0.20 10.00 13.190 0. 0810 0. 0009 0. 0818

C Cretorno retorno

CÁLCULO DE CAUDALES DE DISEÑO PARA CUNETAS

PRECIPITACION TALUD DE CORTE DRENAJE DE LA CARPETA DE RODADURA

Q1(talud) Q2(calzada) Q TOTAL

DESDE HA STA LONGITUD


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b. CAPACIDAD DE LAS CUNETA

Para el cálculo de la capacidad de las cunetas utilizaremos el principio

del flujo en canales abiertos usando la ecuación de Manning:

Q = A x V =(ℎ

2/31/2)

Dónde:

Q: Caudal (m3/seg)

V: Velocidad media (m/s)

A: Área de la sección (m2)

P: Perímetro mojado (m)

Rh: A/P Radio hidráulico (m) (área de la sección entre el

perímetro mojado)

S: Pendiente del fondo (m/m/)

n :Coeficiente de rugosidad de Manning.

Para el cálculo de la capacidad de la cuneta se tomaron las dimensiones

recomendadas por el manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje para

una zona lluviosa las cuales se muestran en el siguiente cuadro:

CUADRO N° 35: DIMENSIONES MÍNIMAS

REGION PROFUNDIDAD (m) ANCHO(m)

Seca 0.20 0.50

Lluviosa 0.30 0.75

Muy lluviosa 0.50 1.00

Fuente: Manual de Carreteras: Hidrología, Hidráulica y Drenaje


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Se procedió a realizar el cálculo hidráulico para verificar que el caudalcalculado sea mayor que el caudal de aporte.

El caudal de aporte critico es 0.1685 m3/s. Se utilizó un coeficiente de

Manning de 0.030, una pendiente de 0.0776 en el tramo con caudal de

aporte crítico, un talud de 1:2.5 (V:H) y un borde libre de 7.5 cm.

CUADRO N° 36 CÁLCULO HIDRÁULICO DE CUNETA

Fuente: Elaboración propia

Del cálculo obtenemos una capacidad de cuneta 0.17 m3/s mayor al

caudal de aporte crítico de 0.1685 m3/s y una velocidad de 1.88 m/s.

5.5.4. NUMERO DE ALIVIADEROS

Se han proyectado siete aliviaderos a lo largo de la carretera para

descargar las cunetas en las progresivas que se muestran a continuación:

a. TIPO Y SECCIÓN

Los tipos de alcantarillas comúnmente utilizadas en proyectos de

carreteras en nuestro país son: marco de concreto, tuberías

Area mojada Perimetro mojado Radio Hidraulico

A A P R S n V m3/seg

CALCULO DE CAUDAL EN CUNETAS

0.089 0.089 0.924 0.096

Area

mojadapendiente rugosidad velocidad

FORMULA

Area / Perimetro = R

0.078 0.03 1.88 0.17

Q


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metálicas corrugadas, tuberías de concreto y tuberías de polietileno

de alta densidad.

En el proyecto se utilizaran alcantarillas de acero corrugado tipo

TMC de sección circular por la eficiencia en el drenaje de las aguas

pluviales, buen comportamiento estructural y facilidad constructiva

que poseen.

b. CAUDAL DE APORTE

Al igual que en las cunetas, se empleo la formula racional tomando

la longitud de las cunetas que llegan al aliviadero y el área tributaria

que le pertenece a cada aliviadero.

Cuadro N° 37: Alcantarillas de Aliviaderos

AliviaderosNumero Progresiva

1 00+8002 01+5003 04+0004 05+6305 07+3006 08+300

7 08+700Fuente: Elaboración propia


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CUADRO N° 38 CÁLCULO DE CAUDALES DE DISEÑO PARA ALCANTARILLAS

Fuente: Elaboración propio

ANCHO AREA Peri odo de Intensi dad AREA Peri odo de Intensi dad

TRIBUTARIO TRIBUTARIA maxima TRIBUTARIA maxima Q1+Q2

(km) (km) (km2) (mm/hora) (km2) (mm/hora) m3/seg m3/seg (m3/seg)

00+590.00 00+800.00 0. 21 km 0.10 k m 0. 021 km 0. 65 20. 00 14. 286 0.0007 k m 0.20 20.00 14. 286 0.0542 0.0006 0.0548

01+020.00 01+500.00 0. 48 km 0.10 k m 0. 048 km 0. 65 20. 00 14. 286 0.0017 k m 0.20 20.00 14. 286 0.1238 0.0013 0.1251

04+000.00 04+130.00 0. 13 km 0.10 k m 0. 013 km 0. 65 20. 00 14. 286 0.0005 k m 0.20 20.00 14. 286 0.0335 0.0004 0.0339

05+630.00 06+210.00 0. 58 km 0.10 k m 0. 058 km 0. 65 20. 00 14. 286 0.0020 k m 0.20 20.00 14. 286 0.1496 0.0016 0.1512

07+300.00 07+680.00 0. 38 km 0.10 k m 0. 038 km 0. 65 20. 00 14. 286 0.0013 k m 0.20 20.00 14. 286 0.0980 0.0011 0.0991

08+300.00 08+700.00 0. 40 km 0.10 k m 0. 040 km 0. 65 20. 00 14. 286 0.0014 k m 0.20 20.00 14. 286 0.1032 0.0011 0.1043

08+700.00 09+040.00 0. 34 km 0.10 k m 0. 034 km 0. 65 20. 00 14. 286 0.0012 k m 0.20 20.00 14. 286 0.0877 0.0009 0.0886

C Cretorno retorno

CÁLCULO DE CAUDALES DE DISEÑO PARA ALIVIADEROS

PRECIPITACION TALUD DE CORTE DRENAJE DE LA CARPETA DE RODADURA

Q1(talud) Q2(calzada) Q TOTAL

DESDE HASTA LONGITUD


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Escuela De Ingeniería Civil

Universidad Cesar VallejoFacultad De Ingeniería



Poblado San Miguel De Poroporo-Cuipe -Tulic - Pircapampa; Distrito Pisuquia,

Provincia Luya - Amazonas ”

5.5.5. CALCULO HIDRÁULICO. DE ALIVIADEROS

Se utilizara la fórmula de Robert Manning para canales abiertos y tuberías, para

el cálculo de la velocidad del flujo y caudal de la tubería. Con ayuda del softwareH canales se procedió a realizar el cálculo hidráulico para verificar que el caudal

calculado sea mayor que el caudal de aporte.

El caudal de aporte critico es 0.1512 m3/s. Se utilizó un coeficiente de Manning

de 0.025 para tuberías metálicas corrugadas, una pendiente de 2% y un tirante

de agua de 3/4*h (0.45 m) para hallar la sección con velocidad critica.

Fig. N° 03: Calculo hidráulico de aliviaderos


Como resultado se obtiene un caudal de 0.41 m3/s superior al caudal de

aporte y una velocidad de 1.81 m/s que se encuentra dentro de los

rangos admisibles.


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5.5.6. DISEÑO DE ALCANTARILLAS DE PASO

Se tienen una alcantarilla de paso en la progresiva 3+160 Km.

5.5.6.1. ÁREA DE CUENCA

Debido a las dimensiones de la cuenca a analizar, se utilizó la

información de la carta nacional y se determinó el área de las

cuencas con ayuda del programa ArcGis.

FIGURA N° 04: DELIMITACION CUENCA

5.5.6.2. CALCULO HIDRÁULICO DE ALCANTARILLAS DE PASO.

Para el caudal de aporte se utilizó la formula racional considerando

el área de la cuenca.


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Para el cálculo de la velocidad del flujo y caudal de la tubería se

utilizara la fórmula de Robert Manning para canales abiertos y

tuberías. El cálculo hidráulico se resume en los siguientes cuadros:

CUADRO N° 39: DATOS DE LA CUENCA

CUADRO N° 40: CAUDAL ALCANTARILLAS

Dado el gran caudal de aporte se utilizaron dos tuberías ARMCO de

diámetro 2.28 m para cubrir con dicho caudal, dando una capacidad

de alcantarillas de 28.869 m3/s que es suficiente para transportar el

caudal de las quebradas.

La velocidad tampoco excede los límites de velocidad permisibles

establecidos en el Manual de Carreteras: Hidrología, Hidráulica y

Drenaje.

CUADRO N° 42: ESPECIFICAIONES DE ALCANTARILLAS

AREA Periodo de Intensidad

CUENCA maxima

(km2) (mm/hora) m3/seg

3+180 7.226 km 0.65 50.00 15.684 20.4628

CAUDAL DE QUEBRADAS

Cretorno

ESTACADO Q

Area mojada Perimetro mojado Radio Hidraulico

A A P R S n V m3/seg m3/seg

0.025 4.401 14.4349 2 28.86973473.28 3.28 4.78 0.686 0.02

Q TOTALN° TUBERIAS

CALCULO DE CAUDAL EN ALCANTARILLAS DE PASO

Area

mojadapendiente rugosidad velocidad

FORMULA

Area / Perimetro = RQ


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5.5.7. CÁLCULO DE MUROS ALEROS EN ESTRUCTURA DE ALCANTARILLA DE

PASO.

Se realizó el diseño en concreto armado de los muros aleros de la

estructura de alcantarillas que se detallan a continuación. Se utilizó como

apoyo para el cálculo el software WINCALCULOS.

Fig. N° 05: Calculo de muros aleros en entrada de alcantarillas



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FIG. N° 06: ARMADO DE MUROS ALEROS EN ENTRADA DE ALCANTARILLAS


5.8. CONCLUSIONES

- El diseño de las Cunetas, cuyo caudal de aporte critico es 0.1685 m3/s,

utilizándose un coeficiente de Manning de 0.030 de terreno natural, con una

pendiente de 0.0776 del diseño del tramo 0+900 al 1+500 km, con un talud de

1:2.5 (V:H) y un borde libre de 7.5 cm.

- Se diseñó (07) siete alcantarillas de aliviadero a lo largo de la carretera para

descargar las cunetas, diseñado con un caudal critico es 0.1512 m 3/s, del

tramo 05+630 al 06+210, con coeficiente de Manning 0.025 para tuberías

metálicas corrugadas, una pendiente de 2%, con un diámetro de 24”


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- Un alcantarilla de paso en la progresiva 3+160 Km, con un caudal de 20.46

m3, optándose en el diseño por un dos (02) dos tuberías ARMCO, Modelo 30C

con un diámetro 2.28 m, para cubrir dicho caudal, arrojando una capacidad de

alcantarillas de 28.869 m3/s que es suficiente para transportar el caudal de las

quebradas.

cap 05_ estudio hidrologico

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