8a estación plu(iomtrica utiliada para este estudio ue considerada en unción a la cercanía con el .mbito del 'royecto3 8a estación 9beria se ubica a <0300 [m del 9nicio del "amino +ecinal y ue la ?nica considerada3 Esta estación actualmente est. operati(a y administrada por el %er(icio Nacional de eteorología e 4idrograía- %EN7493
7 continuación se describen las obras de drena*e consideradas en el estudio3
99&2&9 C57ET*&
En el presente tramo en estudio se cuenta con cunetas en algunos tramos y cruces en otros, por lo tanto se est. proyectando la construcción de las mismas a todo lo largo de la carretera3
8as cunetas tendr.n en general sección triangular y se proyectar.n para todos los tramos al pie de los taludes de corte3
8as dimensiones han sido i*adas de acuerdo a las condiciones plu(iomtricas y en base a tabla N°2$ del manual de 4idrología y drena*e del !"3
CUADRO N -
En base a las Normas para el Dise&o de "aminos pa(imentados, se ha deinido el dimensionamiento de la "uneta, para Región uy llu(iosa y es de 03>6 m3 de ancho y 036 m3 de proundidad, para permitir una e(acuación adecuada del agua de llu(ia, tanto de la plataorma como de los taludes
G$&i,o N<2
Dete(i!$,i#! de% C$ud$% de Diseo de Cu!et$s
'ara determinar el caudal de dise&o de las cunetas se ha utiliado el todo Racional3 7simismo, para el caso de cunetas se ha asumido un caudal para una (ida ?til de 20 a&os3 8os espaciamientos m.imos para la entregas de cunetas se ha considerado en promedio 260 m entre cada alcantarilla de ali(io3 'ara cada caso, en el dise&o hidr.ulico de estas estructuras se ha tomado en cuenta un borde libre en las onas con riesgo de producirse obstrucciones debido a materiales desliados o desplomados desde los taludes de corte3
Dónde5
Zm V Descarga m.ima proyectada en m<#seg3 Zd V Descarga de dise&o de la obra en m<#seg3
11.9.9 ALCANTARILLAS:
E%e,,i#! de% ti/o de $%,$!t$i%%$ Ti/o ) se,,i#!
8os tipos de alcantarillas com?nmente utiliadas en proyectos de carreteras en nuestro país son marco de concreto, tuberías met.licas corrugadas, tuberías de concreto y tuberías de polietileno de alta densidad3
8as secciones m.s usuales son circulares, rectangulares y cuadradas3 En ocasiones especiales /ue así lo ameriten puede usarse alcantarillas de secciones parabólicas y abo(edadas3
En carreteras de alto (olumen de tr.nsito y por necesidad de limpiea y mantenimiento de las alcantarillas, se adoptar. una sección mínima circular de 03;0m @<:HB de di.metro o su e/ui(alente de otra sección, sal(o en cruces de canales de riego donde se adoptar.n secciones de acuerdo a cada dise&o particular3
8as alcantarillas tipo marco de concreto de sección rectangular o cuadrada pueden ubicarse a ni(eles /ue se re/uiera, como colocarse de tal manera /ue el ni(el de la rasante coincida con el ni(el superior de la losa o deba*o del terrapln3 Jeneralmente, se recomienda emplear este tipo de alcantarillas cuando se tiene la presencia de suelos de undación de mala calidad3
Es importante instalar alcantarillas permanentes con un tama&o lo suicientemente grande como para desalo*ar las a(enidas de dise&o m.s los escombros /ue se puedan anticipar3
En cauces naturales /ue presentan caudales de dise&o importantes donde la rasante no permite el emplaamiento de una alcantarilla de dimensión considerable, se suelen colocar alcantarillas m?ltiples, sin embargo, este dise&o debe tener en cuenta la capacidad de arrastre del curso natural @paliada, troncos y material de cauceB y su pendiente longitudinal para e(itar obstrucciones, recomend.ndose utiliar obras con mayor sección trans(ersal libre, sin subdi(isiones3
En el caso del proceso constructi(o de tuberías para alcantarillas m?ltiples, se recomienda /ue la separación de los tubos, medida entre las supericies eternas, deber. ser tal /ue acilite la compactación del material de relleno igual a la mitad del di.metro de la tubería con un m.imo de 130 m y 03$ m como mínimo3
7simismo, en cauces naturales con caudales de dise&o considerables, pendiente longitudinal reducida y transporte de paliada como es el caso de cursos naturales
con la mayor sección hidr.ulica posible /ue dependiendo del aspecto económico podr.n utiliarse alcantarillas tipo arcos parabólicos o abo(edadas3
M$tei$%es
8a elección del tipo de material de la alcantarilla depende de (arios aspectos, entre ellos podemos mencionar el tiempo de (ida ?til, costo, resistencia, rugosidad, condiciones del terreno, resistencia a la corrosión, abrasión, uego e impermeabilidad3 En conclusión no es posible dar una regla general para la elección del tipo de material a emplear en la construcción de la alcantarilla, sino /ue adem.s de los aspectos mencionados anteriormente depende del tipo de suelo, del agua y principalmente de la disponibilidad de materiales en el lugar3
Re,o(e!d$,io!es ) &$,toes $ to($ e! ,ue!t$ /$$ e% diseo de u!$ $%,$!t$i%%$
7 continuación se presentan algunas recomendaciones pr.cticas y actores /ue inter(ienen para el dise&o adecuado de una alcantarilla3
• Ktiliar el período de retorno para el dise&o, seg?n lo establecido en el
Numeral <3: del "apítulo 999 del anual3
• 'ara asegurar la estabilidad de la carretera ante la presencia de
asentamientos pro(ocados por iltraciones de agua, la alcantarilla debe asegurar la impermeabilidad3
7simismo, dentro de los actores se mencionan los siguientes5
• "omo actores ísicos y estructurales, tenemos5 la durabilidad, altura de relleno
disponible para la colocación de la alcantarilla, cargas actuantes sobre la alcantarilla y calidad y tipo de terreno eistente3
• Dentro de los actores hidr.ulicos, tenemos5 el caudal de dise&o, pendiente del
cauce, (elocidad de lu*o, material de arrastre, pendiente de la alcantarilla y rugosidad del conducto3
• tros actores importantes /ue deben ser tomados en cuenta para la elección
del tipo de alcantarilla, son la accesibilidad a la ona del proyecto y la disponibilidad de materiales para su construcción3
Diseo *id8u%i,o
El c.lculo hidr.ulico considerado para establecer las dimensiones mínimas de la sección para las alcantarillas a proyectarse, es lo establecido por la órmula de Robert anning\ para canales abiertos y tuberías, por ser el procedimiento m.s utiliado y de .cil aplicación, la cual permite obtener la (elocidad del lu*o y caudal para una condición de rgimen uniorme mediante la siguiente relación5
Do!de:
Z 5 caudal @m<#segB3
+ 5 (elocidad media de lu*o @m#sB3 7 5 .rea de sección hidr.ulica @m2B3
' 5 perímetro mo*ado @mB3 R 5 radio hidr.ulico @mB3
% 5 pendiente de ondo @m#mB3
'ara el presente proyecto se ha decidido utiliar las !uberías et.licas "orrugadas !33"3 ' :=, de sección circular, en (ista /ue orece (enta*as en cuanto a su transporte, colocación y puesta en ser(icio /ue son las siguientes5
- Economía en el transporte por su acarreo en li(ianas secciones de
círculo
- .cil manipuleo por personas no especialiadas
- No re/uiere cimentación
- Rapide de instalación y puesta en uso3
- Jran resistencia y capacidad para absorber sobrecargas, (ibraciones y
asentamientos dierenciales3
- Durabilidad probada
- %u instalación es a*ena a condiciones clim.ticas3
8as características m.s importantes de las alcantarillas !" se muestran a continuación5
/$ente> Manual de 0idrología $ drena%e del MTC.
11.9. BADENES.
8as estructuras tipo badn son soluciones eecti(as cuando el ni(el de la rasante de la carretera coincide con el ni(el de ondo del cauce del curso natural /ue intercepta su alineamiento, por/ue permite de*ar pasar lu*o de sólidos espor.dicamente /ue se presentan con mayor intensidad durante períodos llu(iosos y donde no ha sido posible la proyección de una alcantarilla o puente3
8os materiales com?nmente usados en la construcción de badenes son la piedra y el concreto, pueden construirse badenes de piedra acomodada y concreto /ue orman parte de la supericie de rodadura de la carretera y tambin con pa&os de losas de concreto armado3
8os badenes con supericie de rodadura de pa&os de concreto se recomiendan en carreteras de primer orden, sin embargo, /ueda a criterio del especialista el tipo de material a usar para cada caso en particular, lo cual est. directamente relacionado con el tipo de material /ue transporta el curso natural3
%e recomienda e(itar la colocación de badenes sobre depósitos de suelos inos susceptibles de ser aectados por procesos de soca(ación y asentamientos3
El dise&o de badenes debe contemplar necesariamente la construcción de obras de protección contra la soca(ación y u&as de cimentación en la entrada y salida, así como tambin losas de aproimación en la entrada y salida del badn3
Dependiendo del tipo de material de arrastre /ue transporte el curso natural donde se ubicar. el badn, se pueden adoptar dise&os mitos, es decir badn O alcantarilla, /ue permitan e(acuar lu*os menores en pocas de estia*e y a su (e lu*os de materiales sólidos en períodos etraordinarios, sin embargo, estos dise&os deben ser estudiados minuciosamente para poder ser empleados, mediante un estudio integral de la cuenca /ue drenar. el badn, ya /ue el material transportado puede originar represamientos, poniendo en riesgo su estabilidad y permanencia3
8a (enta*a de las estructuras tipo badn es /ue los traba*os de mantenimiento y limpiea se realian con mayor eicacia, siendo el riesgo de obstrucción muy ba*o3
Co!side$,io!es /$$ e% diseo a) M$tei$% s#%ido de $$ste
El material de arrastre es un actor importante en el dise&o del badn, recomend.ndose /ue no sobrepase el perímetro mo*ado contemplado y no aecte los lados adyacentes de la carretera3 Debido a /ue el material sólido de arrastre constituido por lodo, paliada u otros ob*etos lotantes, no es posible cuantiicarlo, se debe recurrir a la eperiencia del especialista, a la recopilación de antecedentes y al estudio integral de la cuenca, para lograr un dise&o adecuado y eica3
Es importante /ue el badn proyectado cuente con obras de protección contra la soca(ación, a in de e(itar su colapso3 %eg?n se re/uiera, la protección debe realiarse tanto aguas arriba como aguas aba*o de la estructura, mediante la colocación de enrocados, ga(iones, pantallas de concreto u otro tipo de protección contra la soca(ación, en unción al tipo de material /ue transporta el curso natural3 7simismo, si el estudio lo amerita, con la inalidad de reducir la energía hidr.ulica
del lu*o a la entrada y salida del badn, se recomienda construir disipadores de energía, siempre y cuando estas estructuras no constituyan riesgos de represamientos u obstrucciones3
El dise&o del badn tambin deber. contemplar u&as de cimentación tanto a la entrada como a la salida de la estructura, dichas u&as deber.n desplantarse preerentemente sobre material resistente a procesos erosi(os3
, Pe!die!te %o!4itudi!$% de% +$d!
El dise&o hidr.ulico del badn debe adoptar pendientes longitudinales de ingreso y salida de la estructura de tal manera /ue el paso de (ehículos a tra(s de l, sea de manera conortable y no impli/ue diicultades para los conductores y da&o a los (ehículos3
d Pe!die!te t$!s"es$% de% +$d!
"on la inalidad de reducir el riesgo de obstrucción del badn con el material de arrastre /ue transporta curso natural, se recomienda dotar al badn de una pendiente trans(ersal /ue permita una adecuada e(acuación del lu*o3
%e recomienda pendientes trans(ersales para el badn entre 2 y <I3
e Bode %i+e
El dise&o hidr.ulico del badn tambin debe contemplar mantener un borde libre mínimo entre el ni(el del lu*o m.imo esperado y el ni(el de la supericie de rodadura, a in de e(itar probables desbordes /ue aecten los lados adyacentes de la plataorma (ial3
Jeneralmente, el borde libre se asume igual a la altura de agua entre el ni(el de lu*o m.imo esperado y el ni(el de la línea de energía, sin embargo, se recomienda adoptar (alores entre 03<0 y 0360m3
Diseo *id8u%i,o
'ara el dise&o hidr.ulico se idealiar. el badn como un canal trapeoidal con rgimen uniorme3 Este tipo de lu*o tiene las siguientes propiedades5
• 8a proundidad, .rea de la sección trans(ersal, (elocidad media y gasto son
constantes en la sección del canal3
• 8a línea de energía, el e*e hidr.ulico y el ondo del canal son paralelos, es
decir, las pendientes de la línea de energía, de ondo y de la supericie del agua son iguales3 El lu*o uniorme /ue se considera es permanente en el tiempo3 7un cuando este tipo de lu*o es muy raro en las corrientes naturales, en general, constituye una manera .cil de idealiar el lu*o en el badn, y los resultados tienen una aproimación pr.ctica adecuada3
8a (elocidad media en un lu*o uniorme cumple la ecuación de anning, /ue se epresa por la siguiente relación5
Donde5
Z 5 caudal @m<#segB3
+ 5 (elocidad media de lu*o @m#sB3 7 5 .rea de sección hidr.ulica @m2B3
' 5 perímetro mo*ado @mB3 R 5 radio hidr.ulico @mB3 % 5 pendiente de ondo @m#mB3 n 5 "oeiciente de anning3
11.9.- PUENTES:
As/e,tos 4e!e$%es8os puentes son las estructuras mayores /ue orman parte del drena*e trans(ersal de la carretera y permiten sal(ar o cruar un obst.culo natural, el cual puede ser el curso de una /uebrada o un río3
8os par.metros hidr.ulicos asociados al dise&o de puentes son los siguientes5
Pe&i% de &%u'o
El peril de lu*o permitir. obtener el ni(el alcanado por el agua para el caudal de dise&o3 El c.lculo del peril de lu*o deber. incluir la presencia del puente proyectado, debido a /ue cuando el lu*o interact?a con la estructura, se produce una sobreele(ación del ni(el de agua a la entrada del puente y una depresión del ni(el de agua en la salida, este comportamiento es normal ya /ue el agua debe ganar energía potencial a in de /ue pueda atra(esar por la sección contraída3 Kna (e conocido los ni(eles de agua, el especialista puede establecer la altura mínima /ue orecer. el puente3
So,$"$,i#!
8a soca(ación es un enómeno hidrodin.mico /ue es la causa m.s recuente de alla /ue aecta las cimentaciones de los puentes3 Dicho enómeno es una combinación
de distintos procesos, unos /ue se producen a largo plao y otros transitorios por el paso de a(enidas3
El proceso de soca(ación en un puente se analia como erosión potencial total y es de car.cter estimati(o, la cual combina la soca(ación producida en la sección del puente y sus inmediaciones, causada por el estrechamiento del cauce debido a su construcción y la soca(ación local /ue se produce en las inmediaciones de los pilares y estribos rodeados por la corriente del río3 %in embargo, cabe indicar /ue estos procesos de soca(ación son inherentes a la presencia del puente sobre el curso natural, por/ue eisten otros procesos de soca(ación /ue ocurren de manera independiente a la presencia del puente y son la soca(ación general y la soca(ación en cur(as /ue tambin deber.n ser tomados en cuenta al momento de la estimación de la soca(ación potencial total3
CONCLUSIONES
El sistema de drena*e desarrollado est. basado en no intererir con los lu*os
naturales supericiales, ya /ue estos han sido analiados, tomando en cuenta, no solamente sus (alores o par.metros hidr.ulicos, sino tambin su comportamiento integral, en especial con el arrastre de materiales en suspensión3 'or lo /ue el sistema de drena*e propuesto de la carretera est. constituido por obras de drena*e trans(ersal @alcantarillas y badnB, obras de drena*e longitudinal @"unetas lateralesB3
El consolidado de las obras de arte es el siguiente5
o %e han proyectado la construcción de 0= alcantarillas de paso !" <:H3 o %e han proyectado la construcción de 0< alcantarillas de ali(io !" <:H3 o %e construir.n 0; badenes, los cuales se ha delimitado su .rea de cuenca
y se ha determinado su Z ma3
o %e ha proyectado la construcción de 06 puentes de los /ue tambin se ha
delimitado su .rea de cuenca y se ha determinado su Z ma3
o 8as dimensiones de las cunetas ser.n de 13>6 0360 mts en todo el tramo
de la carretera3
El antenimiento periódico obligatorio de las estructuras de drena*e @en especial
antes y despus de las llu(iasB para garantiar el adecuado uncionamiento del sistema de drena*e3