PROYECTO: "MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA

GERENCIA DE INFRAESTRUCTURA Y PLANEAMIENTO TERRITORIAL SUB GERENCIA DE ESTUDIOS Y OBRAS

DRENAJE Y ESTUDIO HIDROLGICO1.1. ESTUDIO HIDROLGICO.El Estudio Hidrolgico desarrollado tiene como objetivo evaluar y determinar el comportamiento, en condiciones extremas del aporte del pluvimetro y su traduccin a escorrenta superficial en las reas de drenaje. Esta zona por estar ubicada en la sierra, las lluvias son torrenciales y la topografa muy accidentada, pero del tramo en estudio es plana, por lo que los cauces formados en las diferentes progresivas.Se realiz la evaluacin individual de cada obra existente, desde el punto de vista estructural y de eficiencia hidrulica, calificndolo como bueno, regular y malo.

1.2. rea del estudio.Los trazos abarcan las reas que se encuentra comprendida en todo el tramo de la carretera.

1.3. Metodologa del estudio Recopilacin de Informacin BsicaCartografa.-La informacin cartogrfica obtenida es la Carta Nacional 1:75,000

PluviometraLa informacin pluviomtrica se obtuvo del Servicio Nacional Meteorologa e Hidrografa siendo el siguiente:

Estimacin del caudal de diseoProcesamiento, anlisis de precipitacin, clculo de descargas mximas de diseo, diseo hidrulico de obras de drenaje longitudinal y transversal, considerando los parmetros de diseo adecuados establecidos durante la evaluacin de campo.

Para la estimacin del caudal de Diseo se plantea el mtodo:

A.-Mtodo Racional.El cual est limitado a reas de cuencas no mayores a 20 km2, siendo u formulacin lo utilizaremos para el diseo hidrulico de cunetas y alcantarillas de desfogue.

Q = CiA/360Donde:Q = Caudal de diseo (m3/s.)C = Coeficiente de escorrentai = Intensidad de precipitacin (mm/hr)A = Area de Cuenca.(Ha)

El mtodo de clculo, supone que la mxima variacin del gasto correspondiente a una lluvia de cierta intensidad sobre el rea, es producida por la lluvia que se mantiene por un tiempo igual al que tarda el gasto mximo en llegar al punto de observacin considerado. Tericamente este periodo es el Tiempo de Concentracin, que se define como; el tiempo requerido por el escurrimiento superficial para llegar, desde la parte ms alejada de la cuenca hasta el punto que se consider como lmite de la misma.

B.-Mtodo de Mac-MathEste mtodo se aplica a las cuencas cuya rea es mayor a 50 Ha (Clculo de las descargas(Q) para diferentes Tr.) y lo utilizaremos para el diseo Hidrulico de las alcantarillas en quebradas con reas de influencia mayores a las 50 Ha.Una vez realizado el ajuste de las precipitaciones a la distribucin Gumbel del tipo I se procede a determinar las descargas con la siguiente ecuacin:

Donde:Q: Caudal mximo (m3/s)C: Coeficiente de escorrentaP: Precipitacin mxima en 24 horas(mm)A: rea de la cuenca(Has)S: Pendiente del curso principal(m/km)Donde los valores de P se obtienen del cuadro N 1-b Los valores de C son variables para cada una de las cuencas que se han analizado.

Procedimiento de clculo para el mtodo RacionalEl procedimiento que se seguir para hallar los parmetros necesarios y aplicar el Mtodo Racional ser el siguiente: Determinacin de los Parmetros Geomorfolgicos. Clculo del Tiempo de Concentracin Clculo de la Precipitacin para un determinado Tiempo de Retorno. Clculo de la Intensidad de Lluvia Estimacin del caudal de diseo.

Determinacin de los Parmetros Geomorfolgicos.-Los parmetros geomorfolgicos que son necesarios para el clculo del caudal de diseo son los siguientes:

Longitud del Cauce Mayor (l) Pendiente de la Cuenca (S) rea de la Cuenca (A)

Longitud del Cauce Mayor (l)Este parmetro fue medido directamente sobre el plano de la Carta Nacional: Esc.1/75,000, haciendo uso de un curvmetro. Su unidad esta dada en kilmetros.

Pendiente de la Cuenca (S)La pendiente de la cuenca se hallar aplicando el criterio del Rectngulo Equivalente, cuya hiptesis consiste en determinar la compacidad de la cuenca, que no es ms que la relacin existente entre el rea de la cuenca y una circunferencia de igual rea. Posteriormente la equivalencia se da, entre esta rea circular y un rectngulo, donde los lados menores opuestos tienen una diferencia de altura igual a la cota mayor menos cota menor de la cuenca y el lado mayor del rectngulo es la longitud equivalente con el cauce mayor.Por lo tanto se tiene:Coeficiente de Compacidad es:

Donde:Kc = coeficiente de Compacidad.p = Permetro de la Cuenca (Km.)A = rea de la Cuenca. (Km2)Parmetros de Rectngulo Equivalente:Lado Mayor (LM):

Lado Menor (Lm):

Pendiente de la Cuenca (S)

Donde:

C = H =Cota mayor - Cota menor (De la cuenca en estudio.)Clculo del Tiempo de Concentracin. (Tc) Como se desprende de la formulacin terica el mtodo racional, tiene su sustento en el tiempo de concentracin, por lo que hemos prestado especial atencin en su clculo. Se ha seleccionado para el clculo del tiempo de concentracin la formulas planteadas por Kirpich y por Frmula de U.S. Corps of Engineer cuyas frmulas se detallan a continuacin, escogiendo el resultado mas conservador

Kirpich

Donde:L = Longitud del cauce (m.)S = Pendiente de la Cuenca (m/m.).

Frmula de U.S. Corps of Engineers

Donde:L = Longitud del cauce (Km.)S = Pendiente de la Cuenca (m/m.).

Clculo de la precipitacin para un determinado tiempo de retorno.(p)Por tratarse de una obra vial cuya vida til est propuesta para 20 aos, por lo tanto, el tiempo de retorno para el diseo de las estructuras de drenaje transversal, se ha considerado para veinte (20) aos.

Clculo de la Precipitacin de DiseoLa estimacin de la precipitacin de Diseo (datos obtenidos del Senamhi en los cuadros N1a, se efectu haciendo uso de las siguientes funciones de distribucin: Gumbell tipo I

Clculo de la Intensidad de Lluvia ( i )La intensidad de lluvia o de precipitacin resulta de dividir el valor de la precipitacin seleccionada para la funcin de distribucin escogida y para un tiempo de retorno establecido, entre el valor del tiempo su concentracin afectado de un exponente.La intensidad de lluvia queda expresada como:

Donde: P = Es la precipitacin estimada para un tiempo de retorno o frecuencia considerada. (mm)Tc =Tiempo de Concentracin.(hr)

Estimacin del Caudal de Diseo ( Q )Se aplic la formulacin del mtodo racional. Se considera coeficiente de escorrenta igual a 0.43 porque la superficie del rea del estudio se presenta con pendiente entre 2 a 7 % y suelo cubierto de Tierras de cultivo para de retorno de 20 aos.

Caracterstica de la superficiePerodo de retorno

25102550100500

reas de Cultivos

Plano, 0-2%0.310.410.360.400.430.470.57

Promedio, 2-7%0.350.380.410.440.480.510.60

Pendiente superior a 7%0.390.420.440.480.510.540.61

Pastizales

Planos, 0-2%0.250.280.300.340.370.410.53

Promedio, 2-7%0.330.360.380.420.450.490.58

Pendiente superior a 7%0.370.400.420.460.490.530.60

Bosques

Planos, 0-2%0.220.250.280.310.350.390.48

Promedio, 2-7%0.310.340.360.400.430.470.56

Pendiente superior a 7%0.350.390.410.450.480.520.58

ALCANTARILLASSe inventariaron y evaluaron las alcantarillas existentes determinndose la construccin de nuevas alcantarillas de alivio a cada 800 m, con esto poder encausar las agua de las cunetas hacia afuera de la plataforma de la carretera, estas alcantarillas son de mampostera de piedra y concreto ciclpeo los muros, as mismo la rasante de estas alcantarillas se encuentra por debajo de la rasante de la carretera, siendo necesario su sustitucin de acuerdo a las caractersticas del proyecto.Los caudales de diseo, han sido calculados con la intensidad de lluvia proporcionados por la Hidrologa para un periodo de retorno de 20 aos.

CUNETAS REVESTIDASSe refiere al drenaje transversal por efectos del bombeo de la capa de rodadura, que descargan en cunetas. Se ha realizado el estudio para la construccin de cunetas longitudinales en el borde interior de todos los tramos en media ladera y a ambos lados en los sectores excavados en corte cerrado.

DIMENSIONES DE LA CUNETACUNETA TRIANGULAR 0.70 x 0.30Estando ubicado este proyecto en la zona sierra central del pas, tomaremos una seccin triangular de diseo que corresponde a una regin lluviosa.Por lo verificado, se establece como diseo de la cuneta en todo el tramo, de las siguientes dimensiones, que tiene un FS = 3.00.

Profundidad:0.30 m

Ancho:0.70 m

Ancho el talud:0.30 m

El mismo que tiene las siguientes caractersticas: Caudal = 0.3997 m3/seg Velocidad = 4.4412 m/seg. Espejo de Agua (T) = 0.6000 m. Area Hidrulica (A) = 0.09000 m2 Radio Hidrahulico (R) = 0.1061 m. Nmero de Froude (F) = 3.6612 Permetro = 0.8485 m. Energa Especfica = 1.3038 m-Kg/Kg.

PROYECTO: MEJORAMIENTO DE LA TROCHA CARROZABLE DE CUENCA TOTORA JATUNPAMPA DEL DISTRITO CUENCA - HUANCAVELICA

A

p

K

C

2821

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