DISEO Y RELACIN DE OBRAS DE ARTE Y DRENAJE

6.1 Diseo de Obras de Arte

Cunetas.-

Tiene la finalidad de recoger las aguas superficiales, transportadas y eliminarlas rpidamente para evitar el deterioro de la plataforma rehabilitada.

Las cunetas sern de seccin triangular, ubicndose a uno o ambos lados de la va, para tramos de ladera o corte.

Capacidad de las Cunetas.-

Su dimensionamiento es fijado de acuerdo a las condiciones pluviomtricas de la zona. Se ha establecido la capacidad de las cunetas de acuerdo a la formula de Manning:

Qe = (1/n) * A * R2/3 * S1/2

Donde:

n = Coeficiente de rugosidad; = 0.027 (Tierra)

De los planos de perfil obtenemos la pendiente mnima y mxima.

S mn.= 0.62%

S mx.= 14.96%

Sd = 7.79%

Luego tenemos: Qe = 0.2004 m3/s.

Finalmente consideraremos un factor de seguridad, asumiendo que la cuneta trabajar al 75% con la finalidad de evitar el rebalse del agua.

Qe = 0.75 * 0.2004 m3/s

Qe = 0.1503 m3/s

Calculo del Caudal a Drenar.-

Se tendr en cuenta las siguientes consideraciones:

- En las zonas lluviosas la longitud mxima permitida para el desfogue de las aguas que discurren por las cunetas es de 200 a 300 metros de longitud. Se plantea como una longitud mxima de 500 metros, debido a circunstancias econmicas y topogrficas.

- El rea a drenar tiene una longitud transversal de 250 metros.

- Teniendo que el Q mx. = 1.27 m3/s/Km2.

- Se usar la siguiente formula:

Qt = Q mx. Unitario * A

De donde reemplazando los valores se tiene:

Qt = (0.50 m3/s/Km2) * (0.500 * 0.250 Km2)

Qt = 0.062 m3/sQdrenar = 0.062 m3/s < Qe = 0.1503 m3 /s ..OKVerificacin de velocidad:

A = 0.09 m2, entonces = 0.75 * 0.09 = 0.07 m2

Qdrenar = 0.062 m3/s

Luego:

Vd = Qdrenar / A = 0.89 m/s

Vmin = 0.60 m/s < Vd = 0.89 m/s < V max = 6 m/s.OKAlcantarillas de AlivioEn lo referente a Alcantarillas, estamos utilizando alcantarillas TMC MP-68 con dimensiones de acuerdo al caudal requerido.

Diseo HidrulicoComo es sabido el rgimen de escurrimiento para la zona en estudio sigue el patrn de comportamiento proveniente de lluvias temporales pero con fuerte intensidad, para ello es necesario prever la erosin hdrica de la plataforma a fin de mantener la transitabilidad de la va y prolongar su tiempo de uso.

Calculo del Caudal a DrenarSe tendr en cuenta las siguientes consideraciones:

- Se plantea el diseo para el caso desfavorable y en que las circunstancias econmicas y topogrficas no lo permitan, teniendo una longitud mxima de 350 m.

- El tramo en estudio cuenta con una intensidad = (100/24) mm/Hr. y una longitud transversal a drenar de 250 m.

- Se usar la formula: Q = C * I * A/360

Clculo del caudal por precipitacin pluviomtrica en taludes, se tiene;

I = (100/24) mm/Hr. Intensidad de precipitacin

A = 8.75 Ha.

C = coeficiente de escorrenta = 0.50, para Zona con vegetacin reno arcilloso.

Reemplazando los valores en la formula racional, se tiene:

Qt = 0.051 m3/s

Clculo del caudal por precipitacin pluviomtrica que escurre por la calzada, se tiene;

I = (100/24) mm. /Hr Intensidad de precipitacin

A = 350*2 = 0.07 Ha.

C = coeficiente de escorrenta = 0.62, para pavimento tipo afirmado.

Reemplazando los valores en la formula racional, se tiene:

Qp = 0.0005 m3/s

Caudal total a drenar:

Qdrenar = Qt + Qp

Qdrenar = 0.0515 m3/s

Qdrenar = 0.0515 m3/s < Qe = 0.2004 m3/sVerificacin de velocidad:

A (75%) = 0.07 m2

Qdrenar = 0.0515 m3/s

Luego:

Vd = Qdrenar / A

Vd = 0.75 m/s

Vmin = 0.60 m/s < Vd = 0.75 m/s < V max = 6 m/s.OKEsta ltima expresin garantiza evitar posteriores problemas de sedimentacin y erosin.

Sustento Hidrulico:Caudal a drenar:

Qdrenar = 0.0515 m3/s

Qdrenar Alc = 0.0434 m3/s

Dimensionamiento de AlcantarillasPara este tipo de estructuras hidrulicas, igualmente se ha determinado los caudales hidrulicos en base a los parmetros hidrolgicos e intensidades mximas de diseo. Teniendo como restriccin la disponibilidad de agregados para concreto en la zona, es que las alcantarillas son diseadas de metal tipo TMC MP-68, con cabezales de entrada y salida de concreto fc=175 kg/cm2 en tal razn el coeficiente de rugosidad que corresponde segn especificaciones adjuntas, ser de 0.024 y la pendiente del cauce de 0.02.

Este valor se adopta en razn de favorecer una velocidad de flujo cercana a lo recomendado en las especificaciones tcnicas, logrndose de esta manera impedir la obstruccin de la alcantarilla por fenmenos de sedimentacin colmatacin, debido a las corrugaciones. El problema que puede presentarse a la salida de la alcantarilla, por efecto de la velocidad, ser amortiguado por un colchn de piedra grande dispuesto en forma adecuada (disipadores de energa).

Clculo de la Capacidad Hidrulica de la AlcantarillaQe = (1/n) * A * R2/3 * S1/2Donde:

n = 0.024

= 24 = 0.6096 m

A = 0.7442*D2 = 0.02766 m2

P = 2.498*D = 1.52278 m.

R = A/P = 0.01816 m.

S = 2 % = 0.02

Propuesta

Reemplazando, se tiene el cuadro siguiente:

Qdrenar Alc < Qcap AlcOK