INFORME DE DRENAJE

ESTUDIO DEFINITIVO DE MEJORAMIENTO DE CARRETERA NAZCA ABANCAY Y CUSCO TRAMOS CHALHUANCA PUENTE ANTARUMI Y PUENTE ANTARUMI ABANCAY

KM 100 + 280 KM 100 + 360

antecedentes

AREA DE ESTUDIO

La carretera Chalhuanca - Abancay se encuentra ubicada en la zona nor-central del departamento de Apurmac, comprendiendo las provincias de Chalhuanca y Abancay. Polticamente pertenece a la regin Inca. La zona de estudio se encuentra ubicada entre las progresivas 15 + 000 y 16 + 000. y altutinalmente corresponde a la regin Suni.

La via se presenta en corte a ladera (vase el Perfil Longitudinal), sin embargo en este sector encontramos zonas en corte cerrado. Es importante sealar que casi el total del trazo de la carretera se encuentra siguiendo el curso del ro Chalhuanca y posteriormente sigue el curso del ro Pachachaca antes de desviarse con direccin a la ciudad de Abancay.

DESCRIPCION DE LA PROBLEMATICA

El objetivo del estudio de Drenaje Transversal en el rea dada es el de controlar el problema que genera la presencia de un elemento artificial (carretera) en el cauce natural de la quebrada, proyectando una estructura de cruce que debe cumplir con las siguientes condiciones

Metodologia del diseo de Sistema de Drenaje

Sitios donde se requiere captar los fluidos

Las lneas de subdrenaje o drenes deben correr de tal manera que intercepten el agua lo ms perpendicularmente posible.

Para el caso de los subdrenes en vas donde la pendiente longitudinal sea mayor que la pendiente de bombeo, es conveniente colocar subdrenes transversales. Esto debido a que el agua se mover en direccin a la suma vectorial o resultante de las pendientes.

Mientras ms cortas sean las lneas de flujo menor va a ser el tiempo en que una estructura de pavimento permanezca saturada, razn por la cual se recomienda colocar geotextil en el contacto de estructura de pavimento subrasante.

Adems el geotextil cumple la funcin de separar los materiales seleccionados de la estructura con el suelo de subrasante, impidiendo la contaminacin.

La profundidad del subdren debe ser tal que la lnea superior de flujo generada por el abatimiento del nivel fretico no toque la estructura de pavimento.

ESTIMACION DEL CAUDAL DE DISEO

Los posibles caudales de aporte que conforman el caudal final, los cuales pueden afectar la estructura de pavimento son:

El caudal generado por la infiltracin del agua de lluvia: el agua de lluvia cae directamente en la carpeta de pavimento. Una parte de sta inevitablemente se infiltra en la estructura del pavimento debido a que las carpetas de pavimento tanto rgidos como flexibles no son impermeables.

El caudal generado por elabatimiento del nivel de aguas subterraneas. En sitios donde se encuentre nivel fretico a una altura tal que afecte la altura de pavimento, es necesario abatir este nivel de manera que no genere inconvenientes por excesos de agua.

El caudal proveniente de escorrenta superficial. Este caudal puede ser eliminado por mtodos de captacin de manera tal que se minimice la entrada a la estructura de pavimento.

Caudal por infiltracin

Donde

IR :Precipitacin mxima horaria de frecuencia anual, registrada en la zona del proyecto.

B:Para subdrenes longitudinales B es la semibanca de la va (ancho de la va entre 2) Para el caso de subdrenes transversales B es la distancia entre subdrenes.

L:Longitud del tramo de drenaje

Fi:Factor de infiltracin (Tabla 1)

FR:Factor de retencin de la capa granular, refleja el hecho de que la capa granular dada su permeabilidad entrega lentamente el agua al subdrn. (Tabla 2)

TIPO DE CARPETAFi

Carpetas asflticas muy bien conservadas0.3

Carpetas asflticas normalmente conservadas0.4

Carpetas asflticas pobremente conservadas0.5

Carpeta de Concreto de cemento Portlad0.67

Tabla 1:Valores recomendados para FITIPO DE BASEFR

Bases bien graduadas en servicio 5 aos o ms1/4

Bases bien graduadas en servicio menos de 5 aos1/3

Bases de graduacin abierta en servicio 5 aos o ms1/3

Bases de graduacin abierta en servicio menos 5 aos 1/2

Tabla 2:Valores recomendados para FRCAUDAL POR ABATIMIENTO DEL NIVEL FREATICO

Donde:

K:Coeficiente de permeabilidad del suelo adyacente

I:Gradiente hidrulico

Nd:Cota Inferior del Subdren

Nf:Cota superior del nivel fretico.

Aa:Area efectiva para el caso de abatimiento del nivel fretico

B:Para subdrenes longitudinales, B es la semibanca de la va. Para el caso de subdrenes transversales, B es la distancia entre subdrenes.

L:Longitud del tramo de drenaje.

Es de recordar que los subdrenes se deben construir para que intercepten el agua lo ms perpendicularmente posible. Lo anterior quiere decir que en tramos de diseo de subdrenes en donde las pendientes longitudinales sean mayores que que las pendientes de bombeo es ms eficiente colocar subdremes transversales.

Qf = qINFILTRACION + qNF

DETERMINACION DEL TIPO DE GEOTEXTIL A EMPLEAR EN EL FILTRO

EL filtro evita una excesiva migracin de partculas de suelo y simultaneamente permite el paso del agua, lo anterior implica que el geotextil debe tener una abertura aparente mxima adecuada para retener el suelo, cumpliendo simultaneamente con un valor mnimo admisible de permeabilidad, que permita el paso del flujo de una manera eficiente. Para llegar a la seleccin del geotextil no solo hay que tener en cuenta lo anterior sino adems la resistencia a la colmatacin, supervivencia y durabilidad.

Retencin:asegura que las aberturas sean lo suficientemente pequeas para evitar la migracin del suelo hacia el medio drenante o hacia donde se dirige el flujo.

Permeabilidad:Debe permitir un adecuado flujo del agua a travs del geotextil considerando su habilidad para esto.

Colmatacin

:Es el resultado del taponamiento de algunos de sus vacos por la penetracin de partculas de suelo fino, con una incidencia en la reduccin de la permeabilidad, por lo tanto el geotextil deber tener un nmero mnimo de vacos o una alta porosidad.

Supervivencia:El geotextil deber tener unos valores mnimos de resistencia mecnica con el objetivo de soportar las actividades de instalacin y manipulacin. Estas propiedades son : resistencia a la tensin, resistencia al punzonamiento, resistencia al estallido, resistencia al rasgado.

Durabilidad

:Es la resistencia que debe tener un geotextil en el tiempo, bien sea por ataque qumico, biolgico o por intemperismo.

La metodologa del diseo consiste consiste en revisar cuales de los gotextiles satisfacen las caractersticas hidrulicas y mecnicas que resulten de la revisin de criterios de diseo y tasa de flujo que se presentan a continuacin:

CRITERIO DE RETENCION

De acuerdo con lo establecido en Geotextile Engineering Manual de la Federal Highway Administration (FHWA) y basados en los criterios de retencin de Cristopher y Holtz (1989), Carroll (1983), un geotextil debe cumplir con la siguiente condicin:

TAA< D85 x B

TAA:Tamao de abertura aparente, dato suministrado por el fabricante. Corresponde a la abertura de los espacios libres (en milmetros).

D85:Tamao de partculas en milmetros, cuando al tamizar un suelo pasa el 85% de ste.

B:Coeficiente que vara entre 1 y 3. Depende del tipo de suelo a filtrar, de las condiciones de flujo y del tipo de geotextil.

Para arenas, arenas gravosas, arenas limosas y arenas arcillosas (con menos del 50% que pasa el tamiz N200) B es funcin del coeficiente de uniformidad Cu, de la siguiente manera:

Cu(2 (8: Use B=1

2(Cu(4; Use B=0.5 x Cu

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