Hidrología_Hidráulica

7/21/2019 Hidrologa_Hidrulica

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Universidad Cesar Vallejo

Facultad de Ingeniera Escuela de Ingeniera Civil

CAPTULO VI

HIDROLOGIA Y OBRAS DE ARTE

Diseo para la Construccin de la Carretera del Casero Marinero

El Naranjo Bajo - anta !ita del Distrito de "aca#a$#a%&rovincia de C'ota % Departa$ento de Caja$arca(

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6.1 GENERALIDADES:

Las carreteras son vas de comunicacin necesarias e importantes para el desarrollo

socio-econmico de una Regin, porque permite relacionar actividades de diversa

ndole entre las localidades que una va conecta; de esa manera las regiones del

pas pueden utilizar, segn sus posibilidades, los recursos naturales que poseen,

sean estos agrcolas, pecuarios, mineros, energticos, forestales, tursticos, etc.,

recursos que pueden eplotarse con ma!or intensidad de contar con una carretera

en buenas condiciones de tr"nsito ve#icular ! un adecuado $%$&'() *' *R'+)'.

'n respuesta a ese requerimiento, una de las medidas para lograrlo es eecutar

diversas acciones sobre cada una de las estructuras de *R'+)' pro!ectadas.

6.2 DESCRIPCIN DEL PROYECTO:

*ado la necesidad de contar con una va de acceso al )neo orral /ieo, La

(unicipalidad *istrital de 'l 0rado, tiene la iniciativa de apo!ar a la presente tesis.

0arte de este pro!ecto consiste en evaluar el sistema de drenae a dise1ar en la

carretera ! especificar los cambios que deben realizarse para la correcta evacuacin

de los fluos de agua ! slidos que se espera se produzcan a un determinado nivel

de riesgo, ! que inciden sobre el tramo de carretera en estudio. )simismo, debe

evaluarse los da1os que pudieran provocar los canales ad!acentes a la carretera en

aquellos tramos en los cuales el caudal se #alla bastante primo a esta. 'l presente

'studio de 2idrologa pretende tratar estos problemas para plantear alternativas de

solucin mediante el dise1o de obras de drenae permitiendo un ciclo de vida un

poco m"s amplio de la carretera.

6.3 OBJETIVO:

*eterminar las obras de drenae transversal ! longitudinal ! proponer las medidas de

dise1o necesarias en base a la funcin #idr"ulica de cada una de estas obras.

6.4 ALCANCE:

Los alcances del estudio a eecutarse para la onstruccin de la carretera del )neo

(iraflores a orral /ieo, *istrito 'l 0rado, 0rovincia $an (iguel, *epartamento de

aamarca, son los siguientes3

)nalizar ! cuantificar los fenmenos concurrentes que afectan las obras de

drenae.



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'valuar los da1os que pudieran provocar los canales ad!acentes a la

carretera en aquellos tramos en los cuales el caudal se #alla bastante

primo a esta.

4bicar e identificar los lugares de la carretera donde se pro!ectar"n las

alcantarillas, inclu!endo las obras de proteccin necesarias para el adecuado

funcionamiento de stas.

*imensionamiento del sistema de drenae longitudinal, indicando las obras de

descarga necesarias segn la longitud de conduccin de las cunetas.

6.5 OBRAS DE DRENAJE:

$e efectu el recorrido del trazo del ee de la carretera ! se realiz el inventario de

las obras de drenae transversal ! longitudinal, el cual se conclu!e que en el 5667

son alcantarillas ! cunetas.

La informacin recopilada est" referida principalmente a la determinacin de las

obras de drenae.

6.5.1 Es!"#$ "% H#"&$'$()*:

'n la zona se cuenta con la estacin meteorolgica 84%L)&', de la cual se tomara

en cuenta la informacin para este estudio, dado que se requiere estimar el caudal

m"imo de dise1o en cada una de las cuencas colectoras que derivan #acia lasobras eistentes ! por pro!ectar. 'stas estimaciones requieren un tratamiento

distinto segn se trate de cuencas peque1as ! medianas, como es el caso de las

cuencas colectoras de las quebradas sub-afluentes.

6.5.2 P&%+#,#*+#- P'!/#*':

$e procedi a recopilar la informacin tcnica disponible, informacin #idrolgica e

#idromtrica e informacin cartogr"fica del "rea del 0ro!ecto.

La informacin cartogr"fica recopilada inclu! las #oas 59 e : #epn ! 59 f :aamarca, de la arta eogr"fica, a escala 53566 666, producida por el %nstituto

eogr"fico +acional.

La informacin pluviomtrica e #idromtrica utilizada se bas en los registros del

$'+)(2%.



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6.6 DISE0O DE OBRAS DE ARTE



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6.6.1 D&%*% H$$*'

C!%*s:

uando las cunetas pasan del corte al relleno, se prolongan a lo largo del pie

de relleno deando una berma convencional entre dic#o pie ! el borde de la

cuneta para evitar que se remoe el relleno lo cual es causa de asentamiento.

D#s%$ "% +!%*s

0ara el dise1o de cunetas se #a tenido en consideracin dos criterios3

P%"#%%s. Las cunetas se dise1an de acuerdo a las consideraciones

indicadas en el ()+4)L *' *%$')= /=L4('+ *'

&R)+$%&=, con pendiente no menor al 6.97 para evitar problemas de

sedimentacin. eneral mente se dotara una pendiente igual a la subrasante.

D#%s#$*#%$ "% '*s +!%*s. 0or facilidad del proceso constructivo

para el presente pro!ecto las cunetas se dise1aran en forma de ?/@

AtriangularB, con las dimensiones que estipula el (anual de *ise1o de aminos

de >ao /olumen de &ransito.$e recomienda el uso de cunetas de seccin

6.C66.D9, que son las se1aladas para zonas lluviosas como es la sierra de

aamarca.

REGION PROUNDIDAD 78 ANCHO78

$eca 6.E6 6.96

Lluviosa 6.C6 6.D9

(u! lluviosa 6.96 5.66

Fuente3 manual para el dise1o de caminos no pavimentados de bao volumen de

transito

V%'$+#"*"%s *"#s#9'%s. La velocidad ideal es la que lleva el agua sin causar

obstrucciones ni erosin.

/elocidad m"ima3 GmHseg

/elocidad mnima3 6.I6mHseg


transito

-&!'* "% +'+!'$



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La frmula m"s usada para el c"lculo de canales es la Frmula de manning,

que consiguiente mente es aplicable al dise1o de cunetas.

*onde3

83 *escarga en mCHs

$3 pendiente de la cuneta en mHm

R3 radio #idr"ulico en m

n3 coeficiente de rugosidad

/3 velocidad de agua en mHs

)3 pendiente de la cuneta en mHm

R3 radio #idr"ulico en m

n3 coeficiente de rugosidad

/3 velocidad de agua en mHs

)3 "rea de la seccin de la cuneta en mE

0ara el presente pro!ecto se #a considerado3

TIRANTE TOTAL JK6.C9

RUGOSIDAD nK 6.6C9 Atierra con vegetacinB

TALUD K 6.D9

S; 7PENDIENTE DE LA CARRETERA8

AREA 7A8 z.!E 6.6ME

PERI


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4tilizando la frmula de (anning se tiene

8K 6.99 $5HE

La velocidad ideal es la que lleva el agua sin causar obstruccin ni erosin, por

lo que las admisibles est"n dadas entre los rangos3

/ mn K 6.I6 mHs / m" KG mHs

0ara c#equear las velocidades se utiliza la ecuacin3 8K /N)

/ mn O / cuenta O / m".

Frmula para calcular la descarga de la cuneta de acuerdo a la pendiente de la

carretera en el tramo correspondiente.

E%,'$:

4bicacin Pm. 6Q M99

0endiente de la cuneta 6.MD97

/elocidad m"ima3 GmHseg.

/elocidad mnima3 6.I6 mHseg.

8 unetaK 6.99N 6.66MD9A5HEB

8 cuneta K 6.6MmCHseg.

#equeando la velocidad3

/K8H)

/K 6.6MH6.6ME K 5.6D mHseg. =.P

6.6.2 D&%*% &*s/%&s*'

Los principales cruces de agua en una va terrestre la constitu!en los puentes,

las alcantarillas, badenes ! aliviaderos de cuneta, la frontera entre ambos tipos

de estructura no est" naturalmente definida.

0ara este pro!ecto se #a determinado el uso de alcantarillas tipo &(.

D#s%$ "% *'+**''*s:

A$egn (anual de *renae (&B.

'n los tramos en los que el caudal a evacuar sea ma!or que el caudal de la

cuneta, eiste la posibilidad de evacuar el eceso por medio de alcantarillas o

aliviaderos de cunetas; pero tambin puede #acerse a travs de zanas de

coronacin, las que a su vez controlan el efecto erosivo del agua de escorrenta

sobre los taludes de corte.



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'l tipo de alcantarilla deber" de ser elegido en cada caso teniendo en cuenta el

caudal a eliminarse, la naturaleza, la pendiente del cauce ! el costo en relacin

con la disponibilidad de los materiales.

La cantidad ! la ubicacin ser"n Sadas para garantizar el drenae, evitando laacumulacin ecesiva de aguas. )dem"s, en los puntos baos del perSl debe

pro!ectarse una alcantarilla de alivio, salvo solucin alternativa.

0ara el dise1o se utiliz las recomendaciones del manual para el dise1o de

carreteras no pavimentadas de bao volumen de tr"nsito. $e determin el

caudal de dise1o analizando los siguientes par"metros3

- R#%s($ "% %>+%"%+#*

$e consider un periodo de retorno de 96 a1os, ! una vida til de 56 a1os,

entonces el riesgo de ecedencia es de 5.EM7.

CUADRO N?6.1.R%'$= *' 'T'*'+%) A7B *4R)+&' L) /%*) U&%L 0)R)*%/'R$=$ 0'RV=*=$ *' R'&=R+=

P%$"$ "%R%$&$ A$s "% V#"* @#'7*$s8 1 2 25 5 1

56 I9.5C7 D.G7 ME.E7 MM.G7 MM.MM7

59 GM.G7 DG.G7 E.57 MI.E7 MM.M67E6 G6.5C7 IG.597 DE.EI7 ME.C57 MM.G57E9 CC.9E7 99.67 IC.MI7 D.657 M.C5796 5.EM7 CC.EG7 CM.I97 IC.97 I.DG7566 M.9I7 5.E57 EE.EE7 CM.967 IC.G67966 5.M7 C.ME7 G.7 M.C67 5.5G75666 5.667 5.M7 E.GD7 G.7 M.9E756666 6.567 6.E67 6.E97 6.967 6.D97


transito

- R#%s($ "% O9s&!++#-

'l riesgo de obstruccin de las obras de drenae transversal se puede ocasionar

fundamentalmente por vegetacin arrastrada por la corriente, para nuestro dise1o

se considera un R%'$= >)= de obstruccin.

- C'+!'$s "% "#s%$

0ara el c"lculo de alcantarillas, se utilizaron las siguientes formulas3



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- 0ara determinar los caudales se utiliz la formula racional, donde3

Q=C . I . A

3.6

8K caudal AmCHsBK oeficiente de 'scorrenta o 'scurrimiento AadimensionalB%K %ntensidad AmmH#B)K Wrea de la uenca AXmEB

- 0ara obtener el di"metro a partir de la frmula de (anning, donde3

D=(3.208Qn

s

1

2

)3 /8

*K *i"metro AmB8K caudal AmCHsBnK oeficiente de rugosidad AadimensionalB$K 0endiente AmHmB

- 0ara la obtencin de la velocidad, se tiene3

0ara tuberas que funcionan a tubo lleno, se podr" #acer uso de la

ecuacin de (anning, la cual toma la siguiente forma.

V=0.397D2 /3 s1/2

n

0or otro lado para tuberas que funcionan parcialmente lleno, se podr"

#acer uso de la siguiente ecuacin.

V=R

2 /3s1/2

n

*onde3

8K caudal AmCHsB

*K *i"metro AmB

/K /elocidad de fluo AmHsB

$K 0endiente AmHmB

nK oeficiente de rugosidad AadimensionalB



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'l c"lculo de "reas, se calcul de la siguiente manera.

A'+**''*

0or la escasa informacin pluviogr"fica, se tom en cuenta los valores de los

siguientes cuadros.

0or el reconocimiento ! consultas a los pobladores de la zona, se consider C

#oras de duracin de las precipitaciones.

4)*R= +YI.E. ='F%%'+&'$ *' *4R)%Z+ ALL4/%)$ '+&R' G 2=R)$ J 5

2=R)B

DURACIN DE LA PRECIPITACIN EN HORAS COEICIENTE

5 6.E9

E 6.C5

C 6.CG 6.GG

9 6.9

I 6.9I

6.IG

56 6.DC

Fuente3 (anual para el *ise1o de arreteras +o 0avimentados de >ao /olumen de

&r"nsito.

0ara el coeficiente de escorrenta se utilizaron los siguientes cuadros.



ABCDK uencade la alcantarilla.

AEDK uenca dela cuneta en *F.

GBCK uencade la cuneta enF.

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4)*R= +YI.C. /)L=R'$ 0)R) *'&'R(%+)R *'L ='F%%'+&' *'

'$=RR'+&V).

CONDICION VALORES

1. RELIEVEDEL TERRENO

P5K G6 P5K C6 P5K E6 P5K 56(u! accidentado )ccidentado =ndulado Llano

pendientesuperior pendiente entre

pendienteentre

pendienteinferior

al C67567 !C67 97 ! 567 al 97

2.PERastante0ermeable

(u!permeable

Rocasana

impermeable)rcilla

3.

VEGETACION

PCK E6 PCK 59 PCK 56 PCK 90oca >astante (uc#a

$in vegetacin (enos del 567

2asta el 967

de

2asta el M67

de la *e la superficie la superficie superficie

4. CAPACIDADDE

RETENCION

PGK E6 PGK 59 PGK 56 PGK 9

+inguna 0oca >astante (uc#a

Fuente3 (anual para el *ise1o de arreteras +o 0avimentados de >ao /olumen de

&r"nsito.

4)*R= +YI.G. ='F%%'+&' *' '$=RR'+&V).

Fuente3 (anual para el *ise1o de arreteras +o 0avimentados de >ao /olumen de&r"nsito.

on los cuadros mostrados, obtenemos los valores de3

PKD9 K6.I9 %KC. mmH#r )cuencaKE.96 XmE

Q=C. I . A

3.6

=0.65x 3.8x2 .50

3.6

=2.07m3 /s



78

1234 C

566 6.6

D9 6.I9

96 6.96

C6 6.C9

E9 6.E6


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D=(3.208x 2.07x 0.024

0.025

1

2

)3/8

=1.01m

$egn el (anual de 2idr"ulica de )cevedo +etto ! uillermo )costa, para una

tubera funcionando a medio tubo, tenemos3

)ltura de tiranteK6.9*, Radio 2idr"ulicoK6.9rK6.E9*K6.5Dm

V=R

2 /3s1/2

n=0.17

2 /3x0.025

1/2

0.024=2m/s

&otal "rea requerida para drenar la cuenca.

A=Q

V=2.07

2=1.04m2

4tilizaremos 5 tubera de G[[, con la capacidad de desfogue de 5.5D mE.*e igual manera, se realiz el c"lculo de alcantarillas para las diferentes cuencasque desfogan a la va.Los detalles de las alcantarillas se muestran en los planos correspondientes.



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