Fecha:

MACROPROCESO: DOCENCIA

PROCESO: LINEAMIENTOS CURRICULARES

PROCEDIMIENTO: APROBACIN Y REVISIN DEL PLAN ACADMICO EDUCATIVO

CONTENIDOS PROGRAMATICOS

Cdigo: D-LC-P02-F01Versin: 03Pgina 6 de 6

Fecha: Febrero 22 de 2012

PROGRAMA ACADMICO: INGENIERA DE TRANSPORTE Y VAS

SEMESTRE: SEXTO

ASIGNATURA: HIDROLOGA Y DRENAJE VIAL

CDIGO:

NMERO DE CRDITOS: 3

PRESENTACIN

Esta asignatura est orientada al estudio de obras de drenaje vial, especficamente de carreteras rurales y calles urbanas, para lo cual se requiere el conocimiento de principios de hidrologa e hidrulica. Inicialmente se estudiarn conceptos de hidrologa e hidrulica, entre ellos: Estudio de los componentes del CICLO HIDROLGICO, haciendo nfasis en la hidrologa de superficie, especialmente en las fases de precipitacin, infiltracin y escorrenta superficial en las cuencas hidrogrficas. Procedimientos para la recoleccin de datos, procesamiento y pronstico de los eventos hidrolgicos, para calcular de manera directa e indirecta los caudales de diseo y el rgimen hidrulico requerido para el diseo hidrulico de las obras de drenaje, y estimacin del perfil de socavacin total en sitios de ponteaderos. Estudio de los procedimientos y criterios de diseo de las obras de drenajes superficial y subterrneo ms usuales en calles y carreteras. DRENAJE SUPERFICIAL: canales abiertos: cunetas, zanjas de drenaje, zanjas de coronacin y canales colectores, obras de disipacin de energa: bajantes, lavaderos, alcantarillas, sumideros. DRENAJE SUBTERRNEO: drenes laterales, subdrenes interceptores (material de filtro, geotextiles), drenaje de muros de contencin y estribos de puentes, drenes transversales de penetracin, drenes verticales, colchones de drenaje, pantallas de drenaje, trincheras estabilizadoras, galeras filtrantes. SOCAVACIN DE PUENTES. Mtodos de estimacin del perfil de socavacin general y local de puentes.

JUSTIFICACIN

Todas las obras de infraestructura vial se ven afectadas por la presencia de agua superficial, subsuperficial o subterrnea, siendo sta la principal causa de su deterioro, colapso y destruccin, especialmente de terraplenes, pavimentos, puentes, taludes, etc... Para garantizar su vida til es necesario proveerlas de un adecuado sistema de drenaje, que conduzca adecuadamente las corrientes a travs de la infraestructura sin ocasionar efectos perjudiciales. La variable hidrolgica principal requerida para el diseo de la obra de drenaje es el caudal pronosticado para un perodo de retorno adoptado. El ingeniero de transporte y vas debe aprender los principios de evaluacin los efectos y los mtodos de solucin a travs de las obras de drenajes apropiadas.

COMPETENCIAS

Competencias tcnicas: Seleccionar, evaluar, procesar y aplicar la informacin hidrolgica y los principios de hidrulica requeridos para el diseo de las obras de drenaje vial superficial y subterrneo ms usuales en calles y carreteras y el diseo de las principales obras de drenaje superficial subterrneo y para estimar el perfil de socavacin general y local de sitios de ponteaderos y obra de proteccin de cauces fluviales. Auto aprendizaje: Analizar, discutir y actualizarse en las nuevas metodologas de los tipos de estudio requeridos para abordar un anlisis o estudios de drenaje vial y socavacin de puentes o, desde el punto de vista topogrfico, geolgico, geotcnico, hidrolgico e hidrulico. tica profesional: Capacidad de identificar, analizar y resolver problemas de ingeniera con tica profesional.

Comunicacin: Capacidad de informar, de recibir informacin y de persuadir con criterio ingenieril los tpicos fundamentales relacionados con hidrologa y drenaje vial.

Trabajo en equipo: Capacidad de asumir responsabilidades en trabajo grupal con el fin de atender problemas de diseo, construccin y mantenimiento de obras de drenaje vial.

Innovacin: Capacidad de proponer y desarrollar nuevas y mejores formas de realizar los diseo de obras de drenaje vial.

Emprendimiento: Capacidad de desarrollar iniciativas de carcter tcnico, ingenieril, econmico, ambiental y social a travs de realizacin de los proyectos de obras de drenaje vial, que requieren de toma de decisiones, asumir riesgos y de liderazgo.

METODOLOGA

La asignatura se desarrollar mediante la exposicin magistral por parte del profesor, apoyado en la documentacin bibliogrfica, acetatos y diapositivas y la discusin interactiva y expositiva debidamente programada con el grupo de estudiantes.

Desarrollo de lecturas complementarias, talleres y consultas en documentos especializados y pginas de Internet.

Desarrollo de informes de visitas tcnicas a obras de carreteras y a la estacin climatolgica de la UPTC.

Los estudiantes al final de curso deben exponer y sustentar los resultados de los trabajos de consulta asignados.

INVESTIGACIN

Investigacin y actualizacin de los mtodos de diseo de obras de drenaje y metodologas para la estimacin del perfil de socavacin de sitios de ponteaderos. Implementacin de software para el anlisis y modelacin hidrolgica, as como de los mtodos de diseo de obras de drenaje y sistemas de anlisis de ros HEC-RAS, HEC-1, HEC-HMS, DRIP, PAVDRN, HY-8 Estudiar los nuevos materiales de construccin de obras de drenaje.

MEDIOS AUDIOVISUALES

Es ideal contar con salones que tengan, escritorio y silla para el docente, tablero en buenas condiciones y ayudas audiovisuales tipo VIDEO BEAM.

EVALUACIN

EVALUACIN COLECTIVAPERIODO

MTODO

VALOR (%)

PRIMER (50%)

. Realizacin de Talleres de aplicacin.

10%

. Evaluacin Consultas y exposiciones.

5%

SEGUNDO (50%)

. Realizacin de talleres e informes de visitas tcnicas.

10%

. Consultas y/o Exposicin final de curso sobre temas de Drenaje Vial

5%

EVALUACIN INDIVIDUAL

PERIODO

MTODO

VALOR (%)

PRIMER (50%)

. Primera Evaluacin Escrita en la cuarta semana de clases.

15%

. Segunda Evaluacin Escrita en la octava semana de clases.

20%

SEGUNDO (50%)

. Tercera Evaluacin Escrita en la dcima tercera semana de clases.

15%

. Cuarta Evaluacin Escrita en la dcima sexta semana de clases.

20%

CONTENIDOS TEMTICOS MNIMOS

PARTE I: HIDROLOGA BSICA DE SUPERFICIE

1. ASPECTOS BSICOS DE HIDROLOGA

DEFINICIONES

CICLO HIDROLGICO

APLICACIONES DE LA HIDROLOGA

2. CUENCAS HIDROGRFICAS

DEFINICIONES Y CLASIFICACIONES

CARACTERSTICAS FISIOGRFICA DE UNA HOYA HIDROGRFICA

rea

Forma (Compacidad, Alargamiento, Asimetra)

Pendiente (Mtodo de Alvord y Horton)

Posicin y Orientacin

Elevacin (Curva Hipsomtrica, Cuadrculas, rea Elevacin)

Sistema de Drenaje (Orden de los cauces, densidad de drenaje, torrencialidad))

Usos del suelo

CAUCE PRINCIPAL

Sinuosidad

Pendiente del Cauce (Valores Extremos, Taylor Schwarz

3. PRECIPITACIN

ASPECTOS CLIMTICOS GENERALES

Atmsfera

Humedad Atmosfrica

Radiacin solar

El viento y masas de aire

Equipos y Medicin de Fenmenos meteorolgicos

Temperatura y transporte de energa en la atmsfera

FORMACIN Y TIPOS DE PRECIPITACIONES

Precipitacin convectiva

Precipitacin Orogrfica

Precipitacin por Convergencia

MEDICIN DE LA PRECIPITACIN

Pluvimetros y Pluvigafos

Registros de precipitaciones

Anlisis de Pluviogramas

Hietogramas de lluvias

Obtencin de datos faltantes

Curva de masas

PRECIPITACIN MEDIA SOBRE UNA HOYA

Mtodo Promedio Aritmtico

Mtodo de los Polgonos de Thiessen

Mtodo de las Isoyetas.

ANLISIS ESTADSTICOS DE DATOS HIDROLGICOS

Presentacin y anlisis de los datos

Distribuciones de probabilidad de inters en hidrologa

Distribucin Normal o de Gauss

Distribucin de Gumbel o de valores extremos

Distribucin de Pearson Tipo III

OBTENCIN DE CURVAS DE INTENSIDAD DURACIN FRECUENCIA IDF

Series anuales y serie parciales

Ajuste de curvas I-D-F.

4. INFILTRACIN

ASPECTOS GENERALES Y DEFINICIONES

PARMETROS CARACTERSTICOS DE LA INFILTRACIN

Capacidad o tasa de infiltracin

Velocidad de infiltracin

MTODOS DE MEDICIN DE CAPACIDAD DE INFILTRACIN

Infiltrmetros

Separacin de Componentes del Hidrograma

Ecuacin de Kostiakov y de Horner

Mtodo de Horner y Lloyd

ndice de Infiltracin

MTODO DEL SCS PARA ABSTRACCIONES

Estimacin Del nmero de curva de Escorrenta (CN)

Evaluacin del Mtodo del Nmero de Curva de Escorrenta

5. ESCORRENTA SUPERFICIAL

DEFINICIONES Y FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESCORRENTA

TIPOS DE ESCURRIMIENTO

VARIABLES QUE CARACTERIZAN LA ESCORRENTA SUPERFICIAL

HIDROGRAMAS

MEDICIN DE CAUDALES

ESTIMACIN DE ESCORRENTA SUPERFICIAL A TRAVS DE DATOS DE LLUVIA

6. ESTIMACIN DE CRECIENTES

PERODO DE RETORNO

MTODOS DE PRONSTICO DE CRECIENTES BASADOS EN DATOS DE LLUVIA

FRMULAS EMPRICAS PARA CLCULO DE CAUDALES

GENERACIN SINTTICA DE CAUDALES

TEMAS DE ESTUDIO:

7. EVAPORACIN Y EVAPOTRANSPIRACIN

DEFINICIN Y FACTORES FSICOS

INFLUENCIAS METEOROLGICAS

FRMULA GENERAL DE LA EVAPORACIN

DETERMINACIN DE LA EVAPORACIN Y LA EVAPOTRANSPIRACIN

8. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS

HIDRULICA DE CANALES EROSIONABLES

TRANSPORTE SLIDOS

PARTE II: SOCAVACIN DE PUENTES

1. PRINCIPIOS BSICOS DE SOCAVACIN

GENERALIDADES Y DEFINICIONES

TIPOS DE SOCAVACIN

PARMETROS QUE INTERVIENEN EN LA SOCAVACIN

TEORA DE LA EROSIN

GEOMORFOLOGA DEL CAUCE

REGMENES DE LA CORRIENTE

2. ESTUDIOS REQUERIDOS PARA EL ANLISIS DE LA SOCAVACIN

ESTUDIOS HIDROLGICOS

ESTUDIOS HIDRULICOS

ESTUDIOS GEOLGICOS

ESTUDIOS GEOTCNICOS

ESTUDIOS TOPOGRFICOS

3. MTODOS PARA ESTIMAR LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACIN

SOCAVACIN GENERAL

SOCAVACIN LOCAL

4. TCNICAS PREVENTIVAS DE LA SOCAVACIN DE PUENTES

CONSIDERACIONES EN EL DISEO DEL PUENTE

INDICIOS DE SOCAVACIN

REVISIN DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACIN DE PUENTES EXISTENTES

MANTENIMIENTO Y OBRAS DE PROTECCIN

5. TCNICAS DE REHABILITACIN DE PUENTES AFECTADOS POR SOCAVACIN

ALTERNATIVAS DE ATENCIN A UN PUENTE

PASOS PARA LA REHABILITACIN DE PUENTES

REPARACIN DE FUNDACIONES

SEGUIMIENTO A ESTRUCTURAS REHABILITADAS

MEDICIN DE SOCAVACIN DE PUENTES.

PARTE III. OBRAS DE DRENAJE VIAL

1. FUNDAMENTOS DEL DRENAJE VIAL

Funciones de las obras de drenaje

Tipos de obras de drenaje2. DRENAJE DE LA CORONA

Definiciones y criterios3. DRENAJE SUPERFICIAL

Canales Abiertos: Cunetas, zanjas de drenaje, zanjas de coronacin y canales colectores

Obras de disipacin de Energa: Bajantes, lavaderos

Alcantarillas, pontones y puentes4. DRENAJE SUBTERRNEO O SUBSUPERFICIALDrenes laterales, o subdrenes interceptores (material de filtro, geotextiles)

Drenes transversales de penetracin

Drenes verticales

Colchones de drenaje

Pantallas de drenaje

Trincheras estabilizadoras

Galeras filtrantes

5. OTRAS OBRAS DE DRENAJE.Drenaje de muros de contencin y estribos de puentes

Obras de drenaje urbano: Sumideros

LECTURAS MNIMAS

INSTITUTO NACIONAL DE VAS DE COLOMBIA. Manual de drenaje para carreteras. Bogot, INVAS, 2009.

DAZ ORJUELA, Bernardo. Hidrologa e Hidrulica Fluvial. Bogot, U. Javeriana, 2003.

FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION. Evaluating Scour at Bridges. Washington, FHWA HEC, 2001

LEMOS R., Rodrigo. Drenaje Vial superficial y subterrneo. Popayn, UNICAUCA, 1.999. 205 pg.

MATERN Hernn y JIMNEZ Henry. Hidrologa Bsica. Tomos I, II y III. Cali, UNIVALLE, 1986.

PREZ BUITRAGO, Gonzalo e HIGUERA SANDOVAL, Carlos Hernando. Socavacin de Puentes. Anlisis, prevencin y rehabilitacin. Tomos y II. Popayn, Unicauca, 1.989.

SECRETARA DE OBRAS PBLICAS DE ANTIOQUIA. Obras de drenaje y proteccin para carreteras. Medelln, SOP.

BIBLIOGRAFA E INFOGRAFA

AGUIRRE, Julin. Hidrulica de Canales. Bogot, Universidad de los Andes, 1.974.

APARICIO MIJARES, Francisco Javier. Fundamentos e Hidrologa de Superficie. Mxico, Limusa, 2001. 303 pg,

ARMCO INTERNATIONAL CORPORATION. Manual de Drenaje y Productos de Construccin. Middletown, Ohio, ARMCO, 1.958. 542 pp

CARCIENTE, Jacob, GARCA BRAVO, Graciela y SERRANO PREZ, Zulema. Drenaje de Carreteras. Manual de Estructuras tpicas. Caracas, Vega, 1977

CHOW, Ven Te, MAIDMENT, David y MAYS, Larry. Hidrologa Aplicada. Bogot, McGraw Hill, 1993. 583 pg.

CHOW, Ven Te. Hidrulica de Canales Abiertos. Bogot, McGraw Hill, 1987. 667 pg.

EMPRESA COLOMBIANA DE PETRLEOS. Manual de proteccin geotcnica y ambiental. Bogot, RepresaR Publicidad, 1.990. 105 pg.

EAGLEPOINT. Mdulos de WATERSHED MODELING y WATER SURFACE PROFILINGGAVILN LEN, Germn Eduardo. Gua de laboratorio de Hidrulica de Canales Abiertos. Bucaramanga, UIS, 2001. 100 Pg.

GARCA LPEZ Manuel. Socavacin de Cimentaciones de Puentes. Instituto de Vas U.CAUCA

GAVILN LEN, Germn Eduardo. Manual de Diseo de drenajes Superficiales y Subsuperficiales en Carreteras. Bucaramanga, UIS, 2001. 143 Pg.

GILES, Ronald, EVETT, Jack y LIU, Cheng. Mecnica de los Fluidos e Hidrulica. Madrid, McGraw Hill, 1994. 420 pg.

GUEVARA LVAREZ, Mara Elvira. Socavacin de Puentes. Popayn, UNICAUCA, 2001.

INGEROUTE MISIN FRANCESA. Drenaje superficial y proteccin contra la erosin en las carreteras. Bogot, MOP, 1.974. 48 pg.

INGEROUTE MISIN FRANCESA. El drenaje interno de las carreteras. Bogot, MOP, 1.974. 26 pg.

MAZA LVAREZ, Jos Antonio. Introduction to river engineering. Mxico, UNAM, 1.988.

MARTN VIDE, Juan Pedro. Ingeniera de ros. Mxico, Alfaomega, 2.003. 331 pg.

MARTN VIDE, Juan Pedro. Ingeniera Fluvial. Bogot, ECOE, 1.997. 291 pg.

MINISTERIO DE OBRAS PBLICAS Y TRANSPORTE DE COLOMBIA. Manual de navegacin fluvial, proteccin de orillas y obras de encauzamiento. Procesos fluviales. Bogot,, MOPT, 1990.

MONSALVE SENZ, Germn. Hidrologa en la Ingeniera. Bogot, ECOE, 1999. 377 Pg.

MONTEALEGRE LEN, Fernando Augusto y TORRENTE, Armando. Hidrologa I. (Generalidades, Precipitacin y Caudal). Hidrologa II (caractersticas Hidrolgicas de una Cuenca, Evaporacin y Transpiracin. Estadstica aplicada a la Hidrologa). Palmira, UNAL, 1.988. 129 y 162 pg.

MONTOYA MARTNEZ, Javier. Estudio Hidrulico en Sitios de Ponteaderos. Aplicacin del WSPRO del EAGLE POINT. Tunja, UPTC, 1.998

MORENO PECERO, Gabriel. Drenaje y Subdrenaje en Obras Viales. II Simposio Colombiano de Geotcnica e Ingeniera Geolgica.

PINTO SANDOVAL, Jos Joaqun y VILLAMIL HERNNDEZ, William Alfonso. Hidrulica e Hidrologa aplicadas al diseo de puentes con aplicaciones a un caso prctico. Bogot, UNAL, 1.989.

SUREZ DAZ, Jaime. Control de Erosin en Zonas Tropicales. Bucaramanga, UIS, 2001

SUREZ DAZ, Jaime. Diseo de obras en Gaviones. Bucaramanga, UIS,1995

TRANSPORTATION AND ROAD RESEARCH LABORATORY. A Design Manual for Small Bridges. Londres, TRL,

TRUEBA CORONEL, Samuel. Hidrulica. Mxico, CECSA, 1.954. 446 pg.

US ARMY CORPS OF ENGINEERS. USACE. River Analysis system HEC-RAS. Hydraulic Reference Manual, Users Manual, Application Guide. Version 4.0, march 2008.INFOGRAFIA

http://www.fhwa.dot.gov/engineering/hydraulics/highwaydrain/index.cfmhttp://www.fhwa.dot.gov/engineering/hydraulics/index.cfmhttp://www.fhwa.dot.gov/engineering/hydraulics/bridgehyd/index.cfmhttp://biblioteca.uniandes.edu.co/Tesis_2004_primer_semestre/00002930.pdf

http://www.cismid-uni.org/articulos/obraspluviales.pdf

Programa elaborado por: Ing. MSc. Gonzalo Prez Buitrago.

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