2DO TRCARRETE

DRENAJE MAY HELEN REQUE CARRILLO

INTRODUCCIÓN

La importancia del drenaje en las carreteras esta en reducir al máximo posible la cantidad de agua que de una u otra forma llega al camino.Dar salida al agua que llega al caminoEvita la erosión superficial debido a la escorrentíaDespués de una precipitación de agua que escurre superficialmente se va uniendo, formando pequeñas lagunas que de acuerdo a la intensidad se constituirán en arroyos y finalmente ríos, los que pueden llevar sus aguas, al mar o a una depresión continental como son los lagos o lagunas.Disminuye la velocidad y reduce al mínimo la distancia que corre el agua.Transporta toda el agua que atraviesa el camino por medio de estructuras revestidas y descargala en un sitio que ha sido protegido.

Los tipos de drenaje vial se da de acuerdo a la ubicación de la obra de drenaje con respecto al eje del camino así tenemos:

DRENAJE EN PARALELO O LONGITUDINAL.Toma este nombre más o menos por ubicarse en paralelo al eje de camino, este tipo de drenaje tiene como captar los escurrimientos del drenaje para evitar que lleguen al camino o permanezcan en él de tal manera que no le causen desperfectosQuedan comprendidos las obras de este tipo:CunetasContra cunetasBarrillasCanales de encabezamiento.

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I. DRENAJE SUPERFICIAL

Tiene el fin de alejar las aguas de las carreteras, para evitar la influencia negativa de las mismas sobre su estabilidad y transitabilidad así como para limitar las operaciones de conservación.(3)

Las obras de drenaje superficial se proyecta a partir de los tres aspectos fundamentales, Diseño hidráulico, Diseño geométrico, Diseño estructural.La armonía y conjugación de estos tres aspectos, aseguran un diseño correcto de las estructuras de drenaje, además de que garantizan la vida útil de estas en particular y de la vía en general.El drenaje superficial generalmente está conformado por:- Alcantarillas.- Badenes y desviadores de agua.- Bombeo.- Cunetas.- Zanjas de coronación.- Pontones.

II. ALCANTARILLAS.

Las alcantarillas son obras de drenaje Transversal, que canalizan el agua de un lado de la vía hacia el otro, cualquiera que sea su procedencia, ayudando a controlar el flujo de agua y reduciendo la velocidad para aminorar la erosión.Las alcantarillas se proyectan a partir de tres elementos fundamentales, Diseño hidráulico, Diseño Geométrico, Diseño Estructural, una combinación adecuada de estos tres factores garantiza un diseño racional de estas obras de arte y el cumplimiento de su cometido a través del tiempo.La definición de alcantarilla abarca a todo tipo de conducto cerrado utilizado en el drenaje transversal de autopistas, carreteras y caminos. En ella se cumple que la relación entre la longitud hidráulica (L) y su apertura (A) es mayor que la unidad, lo cual da lugar a pérdidas de carga en la estructura y para vencer las pérdidas de carga es fundamental que la altura de agua, aguas arriba, sea mayor que la altura aguas abajo.

1. Partes de una Alcantarilla.

Los elementos que conforman una alcantarilla son los siguientes: El conducto o cañón.

Los muros de Cabecera.Los aletones.Losa Inferior y superior.Dispositivo de protección a la entrada.

En las Fig. N°. 01 se muestran estos elementos.

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Fig. N°. 01 PARTES DE UNA ALCANTARILLA

Muro de Cabecera

Aleton

Conducto

Terreno natural

ELEVACIÓN FRONTAL

Vía

Muro de Cabecera

Terraplén

Aleton

Conducto Losa

2. ISOMÉTRICO DE ALCANTARILLA

Los conductos o cañones pueden tener sección circular, rectangular, de arco y elíptica. El material utilizado en su construcción puede ser hormigón armado, barro vitrificado, hierro colado o acero corrugado, aunque en ocasiones se ha empleado la mampostería de piedra y la madera tratada.El muro de cabecera tiene como finalidad retener la tierra del talud del terraplén y evitar que se derrame en el conducto, obstruyendo, tanto la entrada como la salida. Su altura debe estar por encima de la parte superior del conducto, recomendándose como mínimo 0.30 m. se debe empotrar en

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el terreno natural debajo de la boca del conducto por razones de cimentación y de erosión.En el caso de las alcantarillas tipo cajón se distinguen la losa inferior y la losa superior. La losa inferior extiende hasta los extremos de los aletones, a los cuales va unido por su base. en el extremo de dicha losa se construye una pantalla o dentellón, cuyo objetivo es impedir que la terraplén, tanto a la entrada como a la salida, socave el terreno bajo la losa y se produzca un mal funcionamiento de la estructura o su rotura al cabo del tiempo.

Fig. N°. 02 ALCANTARILLA TIPO CAJON

Terraplén

Murete

Aletones

Losa Superior Conducto

Losa Inferior Dentellón

MURO DE CABECERAEl muro de cabecera tiene como finalidad retener la tierra del talud del terraplén y evitar que se derrame en el conducto, obstruyendo tanto la entrada como la salida.La altura del muro de cabecera debe estar4 por encima de la parte superior del conducto, recomendándose como mínimo 0.30m . Se debe empotrar en el terreno natural de bajo de la boca del conducto por razones de cimentación y erosión.En el caso de alcantarillas tipo cajón se distinguen la losa inferior y la losa superior. La losa inferior se extiende hasta los extremos de los aletones, a los cuales va unido por su base, en el extremo de dicha losa se construye una pantalla o dentellon, cuyo objetivo es impedir que el terraplén (tanto a la entrada como a la salida) socave el terreno bajo la losa y se produzca un mal funcionamiento de la estructura o su rotura al cabo del tiempo.

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MUROS DE CABECERA RECTOS

Son los muros de cabecera que no tienen aletones, se ubican a la entrada y salida de las alcantarillas, permite que no se produzca erosión y que el material del terraplén no invada el cauce. Se construyen de mampostería y/o concreto.Las dimensiones mínimas de este tipo de muros son:

ALETONESSon elementos que se colocan a la entrada y salida de las alcantarillas cuyo objetivo mejorar la captación y aprovechar la capacidad del conducto, así como para reducir la erosión del relleno y controlar el nivel de entrada de agua.

Cálculo y diseño de aleros:Para el cálculo y diseño de aleros, lo primero que se hace es buscar la longitud del ala necesaria y la altura de elevación del ala para luego hallar el perfil del tanteo y los chequeos respectivos.Para hallar la longitud del ala nos valemos de un método gráfico:

Donde:

H: Vista o Plano Horizontal.F: vista Frontal.: Ancho de camino. : Altura de elevación del cuerpo del estribo.

5

0

D’’

D’

h

F

H

a

1


: Ángulos formados por las alas y el camino.Talud del terreno o terraplén.

Los pasos que se siguen son: Dibujamos el ancho del camino con su correspondiente talud () e inmediatamente en el plano de planta colocamos las alas a un ángulo (Generalm.45°) del camino. Tomamos una longitud cualquiera del ala CD y bajamos el punto D al dibujo anterior encontrando los puntos D’ y B’’. Buscamos la distancia D’0 y si D’0 es mayor o igual que DE, la longitud asumida es correcta y la altura de elevación del ala en su extremo será D’D’’.Hallamos la longitud y la altura de la elevación de ala, podemos hacer un perfil de tanteo, ya que conocida la elevación conocemos la base aproximadamente con la formula para estribos.El perfil de tanteo se chequea para las condiciones de volteo, deslizamiento, compresiones y tracciones.

3. SECCIÓN LONGITUDINAL

La losa superior se construye con un murete, cuyo objetivo es impedir que el talud del terraplén derrame sobre el cauce.Existe un sistema de protección conocido con el nombre de RIP– RAP, el cual está constituido por fragmentos de rocas duras y angulosas, que no se disgrega en presencia del agua.Se muestra en la Fig. N°. 03, este sistema de protección, así como las dimensiones de estos fragmentos de roca en función del gasto de llegada a la obra de fábrica.

Terraplén

Murete

Aletones

Protección 30-50cm

Conducto

Losa Inferior

Material Granular 4.5 – 5.5 m

Fig. N°. 03 SISTEMA DE PROTECCIÓN (RIP – RAP)

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Tabla N°. 01 Dimensiones de fragmentos de Roca en función del gasto de Llegada

Gastom/s

Longitud del revestimiento

L = mTipo

Dimensión Rip – Rap

mm.

Material Granular e=15 cm

0 – 0.85 2.50 I 200 – 300 NO0.85 – 2.50 3.50 I 200 – 300 NO2.50 – 6.20 4.50 II 300 – 400 SI6.20 – 16.80 6.50 II 400 - 500 SI

Se debe señalar que todo el conjunto de entrada y salida de las alcantarillas recibe el nombre de embocadura, y las alcantarillas tipo cajón la conforman el cajón y la embocadura, compuesta por los aletones y una losa inferior. (5)

4. Ubicación y longitud de Alcantarillas.

Cuando se proyecta una carretera es fundamental el control de drenaje de la misma, ya que la buena o mala apreciación que se haga de este problema, es que la carretera a construirse, durará o no el tiempo previsto en el período de diseño.Se trata de evitar que el agua pueda afectar el camino, para ello se deben realizar obras de drenaje con ubicación y longitudes necesarias para proteger la explanación y el firme de su acción y desviarla de la zona del camino.

5. Espesor Mínimo de Relleno sobre las Alcantarillas.

Las estructuras de drenaje son diseñadas para soportar las cargas vivas impuestas por el tráfico y la carga muerta del relleno de carretera. Cuando el relleno sobre la parte superior de la estructura exceda de 1.50 m., se podrá desestimar el efecto de la carga viva, debiendo considerárselo para espesores menores.Un método práctico que ha sido usado con éxito, exige un mínimo de relleno de tierra, equivalente a 1/2 diámetro de la tubería entre la parte superior de una alcantarilla de tubo y el fondo del pavimento o capa de base, con un relleno mínimo de 12 pulg. (30 cm.). Cuando se emplee tubería de resistencia extraordinaria o cuando la alcantarilla descansa debajo de un pavimento de concreto, se usará en todos los casos el mínimo de valor de 30 cm.Cuando se restrinja la altura libre, se diseñarán las alcantarillas de cuadro con sus losas superiores colocadas a nivel de la rasante de la carretera.

6. Profundidad Máxima de Relleno sobre Alcantarillas

La altura admisible de relleno sobre alcantarilla varía enormemente, dependiendo del peso unitario y de las características de suelo del material con que se hace el relleno, el grado de compactación del relleno, la clase de

(

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tubería (según sea flexible o rígida), la forma de colocación de tubería y que esté instalada en una zanja o proyectada sobre la superficie del terreno original. Las alcantarillas ubicadas debajo del camino, son instaladas generalmente antes de hacer el relleno y, con el fin de reducir la excavación estructural, se le coloca usualmente en forma tal, que no menos de la mitad de la alcantarilla se proyecta sobre el terreno original dentro del nuevo relleno.

a. Material para el Relleno.Debe preferirse materiales granulares, pues se drenan fácilmente, pero también se podrá usar los materiales del lugar, siempre que sean colocadas y compactados cuidadosamente, evitando que contenga piedras grandes, césped, escorias o tierras que contenga elevado porcentaje de material orgánico. También se debe evitar el material muy fino, pues puede filtrarse dentro de la estructura.Se ha demostrado que la densidad critica para el relleno es inferior a la densidad normal, 85% AASHO. El relleno debe compactarse hasta una densidad mayor que la critica, por lo tanto se recomienda la compactación a más de 85% como mínimo admisible, bajo cualquier circunstancia.

b. Colocación del Relleno alrededor de la Estructura.El relleno colocado bajo los costados y alrededor del conducto, se debe poner alternativamente en ambos lados en capas de 15 cm. para permitir un perfecto apisonamiento. El material se coloca en forma alternada para conservarlo siempre a la misma altura en ambos lados del tubo.El apisonado se puede hacer con equipo manual o mecánico; rodillos o compactadores vibratorios, siempre con mucho cuidado asegurando que el relleno quede bien compactado.

c. Mantenimiento.El mantenimiento de las T.M.C se debe realizar en 03 áreas determinadas: Aguas Arriba, Dentro de la Estructura, Aguas Abajo. Aguas Arriba.- Debe realizarse un adecuado encauzamiento de la quebrada y que esta esté completamente limpia de piedras y maleza, con un eje lo más recto posible, a fin de que el curso discurra libremente y sin arrastre de materiales que obstruyen el ingreso, evitando inundaciones que puedan dañar la plataforma. Dentro de la Estructura.- el mantenimiento consiste en una limpieza periódica, de por lo menos una vez al mes y antes del periodo de lluvias, etc., a fin de eliminar los materiales acarreados (piedras, palos, etc.) por la corriente. Aguas Abajo.- Siguiendo el eje de la estructura, se recomienda una limpieza de la vegetación y otros materiales que impidan la salida libre del cauce, en una longitud equivalente a 5 veces el diámetro de la estructura colocada.

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Por lo menos una vez al año Aguas Arriba y Aguas Abajo se debe efectuar un replanteo de la pendiente por posibles depósitos que lo hayan alterado. …..7

7. Consideraciones Ambientales en la instalación y uso de Alcantarillas.

A continuación se presenta algunas consideraciones ambientales, que se deberá seguir con unas pocas reglas de sentido común, tales como:

A fin de evitar la socavación, se deberán usar disipadores de energía, como una cama de piedra en la salida y en la entrada de las alcantarillas, asimismo, se deben de retirar todo tipo de obstáculos, para que no se produzca el represamiento y el probable colapso del camino (efecto barrera-presa).

En toda alcantarilla tipo tubo se construirá muros de cabecera (cabezales) con alas, en la entrada y salida, para mejorar la captación y aprovechar la capacidad de la tubería, así como para reducir la erosión del relleno y controlar el nivel de entrada de agua.

Una manera de evitar la obstrucción prematura es proyectando la alcantarilla con sección razonablemente mayor que la requerida.

Los arcos de bóveda construidos de concreto o mampostería ofrecen una alternativa razonable a los arcos de metal, los que también se deben proteger en las salidas con camas de empedrado, para evitar la socavación.

Una práctica alterna para proteger un relleno cuando la alcantarilla resulta insuficiente, es la instalación de un badén de desborde revestido a la orilla del relleno.Este tipo de estructura de rebosadero es particularmente importante cuando se produce embalse por obstrucción de la alcantarilla, evitando que el agua corra por la vía con el consiguiente daño.

En caso de existir peces, cuando la profundidad de agua es mínima, se recomienda ubicar la alcantarilla a un mínimo de 15 cm. bajo el nivel del lecho natural. En caso de utilizarse estructuras tipo caja, en vez de dejar el fondo plano, se recomienda hacer en el centro un canal trapezoidal de un ancho mínimo de 60 cm. y una profundidad mínima de 15 cm.

Fondo o lecho Natural

15 cm. min. 15 cm. min Canal trapezoidal

60 cm. min ALCANTARILLA CIRCULAR ALCANTARILLA TIPO ARCO

7

(

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III. CUNETASSon estructuras de drenaje que se usan para facilitar el escurrimiento superficial de la calzada y de los taludes de corte de acuerdo a las secciones tipos de vía, las cunetas pueden ser, cunetas de base y de coronación.

Estructura hidráulica descubierta destinada generalmente al transporte de aguas de lluvia, de las áreas techadas ubicado en ambos lados de la calle.

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CARACTERÍSTICAS MINIMAS DE LAS CUNETAS

CARACTERÍSTICAS PROFUNDIDAD ANCHO DE LA REGION “ P “ (m) “a” (m).....................................................................................................................

Seca 0.20 0.50Lluviosa 0.30 0.50Muy Lluviosa 0.50 1.00

1. TALUDES EN CUNETAS

Como talud, se define la relación de la proyección horizontal y la proyección vertical de las paredes del canal.La inclinación de las paredes laterales depende de la clase de terreno donde esta alojado el canal. Mientras más inestable sea el material menor será el ángulo de inclinación de los taludes y mayor debe ser Z.

VALORES DEL TALUD SEGÚN EL MATERIAL

Material Talud- Roca en buenas condiciones 0- Arcillas compactas o conglomerados 0.75- Arcillas con grava, suelo franco 1.00- Suelo franco con grava 1.50- Arena y grava, y arena bien granulada 2.00- Arena fina y limo (no plástico) 3.00

2. COEFICIENTE DE RUGOSIDADEl coeficiente de rugosidad “n”, es un parámetro que determina el grado de resistencia que ofrecen las paredes y fondo del canal o cuneta al paso del agua.Mientras más áspera o rugosa sean las paredes y el fondo del canal, más dificultad tendrá el agua para desplazarse, por lo tanto mayor será el valor de “n”. En conclusión, no siempre estará claro y no es un tema sencillo seleccionar el valor definitivo de rugosidad, ni tampoco definir que correcciones se deben introducir al valor inicial tomado, únicamente queda efectuar un mantenimiento normal de manera que se pueda mantener en valor de “n” dentro de los limites razonables.

Los valores del coeficiente de rugosidad (n) propuesto por Horton, para ser utilizados son los que se muestran en el CUADRO siguiente:

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COEFICIENTE DE RUGOSIDAD

Material “n”

- Tubos de barro para drenaje 0.014

- Superficie de cemento pulido 0.012

- Tubería de concreto 0.015

- Canales revestidos con concreto 0.016

- Superficie de mampostería con cemento 0.020

- Acueductos semicirculares, metálicos lisos 0.012

- Acueducto semicirculares metálicos corrugados 0.025

- Tuberías de plástico corrugados ADS 0.012

- Canales de tierra alineados y uniformes 0.025

- Canales en roca, lisos y uniformes 0.033

- Canales en roca con salientes y limosos 0.040

- Canales con lecho pedregoso y bordes de tierra enhebrados 0.035

- Canales con plantilla de tierra y taludes ásperos 0.033

IV. ZANJAS DE CORONACIÓN Y CUNETAS.

Son canales que se construyen para evitar el efecto erosivo del agua de escorrentía sobre los taludes de corte y además reducir la colmatación de las cunetas con sedimentos provenientes de los mismos taludes de corte.

Min 1. 00 min. 2. 00

0.5 0. 5 Talud de Corte

Zanja de Coronación Cuneta Superficie de Rodadura

Su finalidad es interceptar el agua de lluvia que escurre por la ladera, para conducirlo hacia zonas bajas donde no va ha crear problemas, generalmente el uso de contra cunetas está indicado a terrenos montañosos o en lomeríos.En cualquiera de los casos debe tenerse una información sobre la naturaleza geológica y cobertura vegetal del terreno, ello con la finalidad de construir contracunetas que sean de utilidad.

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Cuando el material es el que asienta las contracunetas es permeable y deleznable, se recomienda impermeabilizarlo.

IV.1 CONSIDERACIONES AMBIENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE ZANJAS DE CORONACIÓN.

Las zanjas de coronación generalmente son de forma trapezoidal y se ubican a unos 10 a 20 mt. del camino, las pendientes de estos canales no deberán ser mayores de 2%, con fines de evitar arrastres del mismo material conformante de la zanja de coronación; En caso contrario, si las descargas se realizan por terrenos de fuerte pendiente, estas zanjas deberán ser revestidas con emboquillado de piedra en forma escalonada. Las aguas acumuladas se descargarán en la quebrada más cercanas, para lo cual se deberán colocar estructuras disipadoras de energía, tipo cama de empedrado. A fin de que estas zanjas no sufran erosión, a medida que serpentean alrededor de las laderas, se deberá revegetar los costados superior e inferior de estos canales.

PROTECCIÓN CONTRA LA EROSIÓN MEDIANTE TÉCNICAS VEGETATIVAS

Flujo de agua superficial

Sedimento

Socavación

Zanja de coronación deemboquillado de piedra

EROSION EN LAS ZANJAS DE CORONACIÓN

VEGETACIÓN ESTABILIZANDO LOS COSTADOSDE LA ZANJA DE CORONACIÓN

Flujo de aguas superficial

Zanja de coronación

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MEMORIA DE CALCULOS

I. CONSIDERACIONES DE DISEÑO

1) CLASIFICACION DE LAS CARRETERAS

- Según la jurisdicción es del sistema vecinal.- Según el servicio de carreteras es de 3ra clase.

2) DETERMINACION DELA ANCHO DE LA CALZADA

- La velocidad Directriz determinada las características con alineamiento vertical, horizontal así como también peralte de las curvas y la visibilidad

- Para el cálculo del ancho de la calzada se utilizara las normas peruanas para el diseño de carreteras:

a. ESPECIFICACIONES TECNICAS

- Velocidad directriz: Vd= 30Km/h.- Carretera de sistema: Vecinal.

b. CALCULO DE ANCHO DE LA CALZADA EN TANGENTE

- Ancho de la superficie de rodadura = 5.5 m- Ancho de bermas (2*0.75 m) = 1.50 m - Ancho de la calzada en tangente = 7.00 m

c. CALCULO DEL ANCHO DE CALZADA: EN CURVA # 07

- Radio = 101.02 m- Ancho de la superficie de rodadura = 5.50 m- Ancho de bermas (2*0.75) = 1.50 m- Ancho de Sobre ancho = 0.49 m- Ancho de la calzada = 7.49 m- Peralte 6 % (0.06 * 7.49) = 0.45 m

d. CALCULO DEL ANCHO DE CALZADA: EN CURVA # 08


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e. CALCULO DEL ANCHO DE CALZADA: EN CURVA # 09


f. TALUD :

- Corte (para tierra suelta): V: H 1: 1

- Relleno (Tierras varios): V: H 1:1.5

g. BOMBEO: 3 %

Para carretera con Pavimento tipo intermedio o de bajo costo además teniendo en cuenta que esta en Zona lluviosa

h. INTENSIDAD MAXIMA:

Se tendrá en consideración para efectos de cálculo un tiempo de concentración de 10min. Para un tiempo de retorno de 17 años.

I máx. (10min) = 361.02 mm/h

i. VALOR DE COEFICIENTE DE ESCORRENTIA ( C )

Fluctúa entre: 0.10 y 0.2Cp = 0.175

diseño de cunetas

CUNETA N° 01: Km. 03 + 140 – Km. 03+400

Lado izquierdo

Asumimos el valor de 50 mts. De longitud de fondo.

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Δh1 = 50 (250 – 249.57) 0.70Δh1= 30.71 Y1 =249.57 + 30.71 = 280.28

Δh2 = 50 (251 – 249.27) 0.70Δh1= 2.88 Y1 =249.27 + 2.88 = 252.15

PENDIENTE:S = 249.27-249.57 = 0.12% 260LONGITUD:L = (30.71)2 + (50)2

L = 0.0365 MILLAS

TIEMPO DE CONCENTRACIONTc = (11.9 L3/ΔH)0.385

ΔH = (30.71+2.88)/2 =32.15*3.28 = 55.114 piesTc = (11.9 (0.0192)3/(55.114))0.385

Tc = 0.01209 HorasTc = 0.01209 Horas*60 min = 0.725 min.

0.7 min < Tc min =10 min.Nota: el tiempo de concentración de 10 minutos se utiliza ya que el valor encontrado es menor a este.

INTENSIDAD MAXIMADel resultado del trabajo escalonado:TR = 17 añosTc = 10 minImax = 361.04 mm/ hora = 36.104 cm/hora

Area Proyectada

Δh2

Y1

Y2

251

250

249.27

249.57260 m

Δh1

0.70

50 m

49.3

30 m

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CALCULOS DEL ANÁLISIS:

a) Considerando una Zona muy lluviosa:

* Profundidad = 0.50 m* Ancho = 1.00 m* Pendiente Máxima = 6% = STalud

1

1.5

1 fb

1.5 X Y

0.5

0.4

b) Relacionando con el talud

1.5 = 1 X 0.40X = 0.6m

Y = 10.4 0.50Y = 0.8m

c) Nuevo diseño con las medidas calculadas

1 m 1 0.1 1.5 0.6 0.8

0.5

0.4

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d) Según formula de Manning

Q = A * R 2/3 * S 1/2 n

A = 1.4 * 0.4 / 2 = 0.28 m2

Rh = A (conducto)/p (mojado) Rh = A = 0.28 = 0.17 Pm 1.62

N = 0.017

S = 0.06

Q = 0.28 * (0.17) 2/3 * (0.06) 1/2 0.017

Q = 1.24 m3/s

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4.4. DISEÑO HIDRÁULICO DE ALCANTARILLAS.

A continuación se presenta los pasos a seguir:

1 Se calcula el caudal con la fórmula del método racional

Q=27.52 x C x I x A en m3/seg.

2 Se considera una sección para máxima eficiencia hidráulica, en el que el tirante

debe ser el 90% del diámetro de la tubería Y/D=0.90

3 Con este valor se va al anexo I – Fórmula de Manning en conductos serrados y

obtenemos el diámetro y el área en función de R.

4 Con estos valores, mas los datos obtenidos por cálculo se remplazan en la

fórmula de Manning, para encontrar R.

Q = A R 2/3 S 1/2 ……. ( m3/seg. ) n

5 Encontrado R se remplaza en el paso 3 y obtenemos el diámetro de la tubería.

NOTA: paa el calculo de la alcantarilla N°01 se calculara con la mitad del caudal para diseñar un conducto de dos cañones, ya que si lo hacemos con todo el caudal el diámetro de la alcantarilla no permitirá cumplir con el mínimo de relleno.

4.5 DISEÑO DE SANJA DE INTERSECCIÓN

DATOS:Ubicación:

km 00+00 – km 00+200Caudal de diseño: 0.08m³/sn: 0.025s: 0.05

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Para M.E.H. y Minima infiltración:

B/Y = 3(1+Z² - Z)

Y = _____b______ = _____0.50_______ = 0.40m

3(( 1+Z² )1/2 - Z) 3((1+1²)1/2 - 1)

P = b+2y 1+Z² = 0.50 + 2*0.40* 1+1² = 1.63m

T = b+2YZ = 0.50+2*0.40*1 = 1.30m

A = (b+T)*Y/2 = (0.50+1.30)*0.40/2 = 0.36 m²

R = A/P = 0.36/1.63 = 0.22m

Q = A*R 2/3 *S 1/2 = 0.36*0.22 2/3 *0.0212 1/2 = 0.76 m³/s n 0.025

Q > Qdiseño …… CORRECTO

H = Y +Y/3 = 0.40+0.40/3 = 0.55m

V = Q/A = 0.76/0.36 = 2.11 m/s > 0.63m/s …… CORRECTO

4.6 DISEÑO DE ZANJA DE CORONACIÓN

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El diseño se hara para el tramo mas critico

DATOS:Ubicación:

km 00+446 – km 00+480Caudal de diseño: 3.72m³/sn: 0.015s: 0.05

Para M.E.H. :

B/Y = 2(1+Z² - Z)

Y = _____b______ = _____0.50_______ = 0.60m

2(( 1+Z² )1/2 - Z) 2((1+1²)1/2 - 1)

P = b+2y 1+Z² = 0.50 + 2*0.60* 1+1² = 2.20 m

T = b+2YZ = 0.50+2*0.60*1 = 1.70m

A = (b+T)*Y/2 = (0.50+1.30)*0.40/2 = 0.66 m²

R = A/P = 0.66/2.20 = 0.30 m

Q = A*R 2/3 *S 1/2 = 0.66*0.30 2/3 *0.0.05 1/2 = 4.41 m³/s n 0.015


H = Y +Y/ 3 = 0.60+0.60/3 = 0.80m

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4.7 DISEÑO DE CUNETAS

El diseño se hara para el tramo mas critico

DATOS:Ubicación:

km 00+200 – km 00+400Caudal de diseño: 0.08 m³/sn: 0.015s: .02102

Para M.E.H. :

Z = 1

P = 2y * 1+Z² = 2*0.30* 1+1² = 0.85 m

T = 2YZ = 2*0.30*1 = 0.60m

A = T*Y/2 = 0.60*0.30/2 = 0.09 m²

R = A/P = 0.09/0.85 = 0.11 m

Q = A*R 2/3 *S 1/2 = 0.09*0.11 2/3 *0.02102 1/2 = 0.20 m³/s n 0.015



IV. DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE

Las obras de drenaje que se diseñan en una calle urbana son las alcantarillas tipo cajón, puentes alcantarilla, badenes y cunetas.

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Estas estructuras permiten el drenaje de las aguas pluviales.

1. CRITERIOS GENERALES PARA EL DISEÑO

Los criterios generales a tomar en cuenta en el diseño de los diferentes elementos estructurales que conforman la red de drenaje, para el caso del presente informe, se considera como sección de diseño, la rectangular, con revestimiento de concreto, habiéndose tomado las consideraciones a fin de evitar el problema de la sedimentación y erosión, dado a la gran cantidad de sólidos que arrastra el agua de lluvia procedente de las zonas altas, ubicada en la zona del proyecto.

2. DISEÑO HIDRÁULICO DE CUNETAS Y ALCANTARILLAS.El diseño hidráulico de obras de este tipo consiste en calcular el área necesaria para dar paso al caudal de agua que se concentra en su entrada, para ello se requiere del estudio previo que abarca la precipitación pluvial, área, pendiente y la formación geológica y uso del terreno aguas arriba de la alcantarillas..Al realizar el diseño hidráulico para el presente informe, se ha efectuado mediante el uso del Programa H CANALES, versión 2.0 de Windows 95, Software desarrollado por el ing. Máximo Villón Bejar, programa que es una herramienta de mucha importancia en el diseño de canales y otras estructuras hidráulicasEn el pre dimensionamiento de las cunetas, se han formado los valores indicados en el ítem 2.4.15 que corresponde al ancho de la solera, se asumió

este valor, tomando en cuenta que serán construidos con una sección abierta y en el sentido longitudinal de las veredas de la calle.Con el valor del talud “Z” que es igual a cero, por ser una sección rectangular, el caudal “Q” en m3/seg, el valor inicial (dato de ingreso) de la pendiente “S” en m/m y el coeficiente de rugosidad “n” es igual a 0.014 para este caso, tomado del ítem 2.4.14, iniciando el proceso iterativo encontrando el valor del tirante “Y” en metros. Con el valor de “Y” se encuentra un valor de “S” del fondo de cuneta obteniendo un nuevo valor del tirante hasta que la diferencia sea menor de 0.001 para la pendiente, siendo este el valor final de la pendiente y el valor final del tirante.La velocidad se calcula utilizando la ecuación de Manning

V=1 / n * R2/3 * S1/2

Para el caso de la velocidad se ha tomado en cuenta que este valor cumpla con que, el mínimo valor debe ser 0.30 m/seg para evitar la sedimentación y como máximo valor de 6.00m/seg para evitar la erosión, en las paredes, así como en el piso de las cunetas.En la determinación del borde libre en cunetas es recomendable utilizar un valor mayor o igual a 1/3 del tirante( Y ) ó en todo caso tomar el valor igual a 0.30m.

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3. DISEÑO ESTRUCTURAL DE CUNETAS Y ALCANTARILLAS

En el Diseño Estructural se está generalizando el ancho de 1.00 m. Que viene a ser el ancho promedio y para una altura de 1.00 m.

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0.15

0.15

1.00

0.150.15 1.00

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