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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA HIDRÁULICA

DRENAJE DE CARRETERAS Y AEROPUERTOS DISEÑO DE CUNETAS PARA EL DRENAJE DE UNA CARRETERA DE 14KM PRESENTADO POR EL ALUMNO:

VASQUEZ ZELADA, Hector

DOCENTE:

Ing. LUIS ANDRÉS LEÓN CHÁVEZ

CAJAMARCA-PERÚ 2018

CAPITULO I RESUMEN

el drenaje longitudinal tiene una carretera es muy importante por lo que se debe realizar de manera responsable siguiendo el siguiente procesa. Teniendo como información bacica el perfil longitudinal de la carretera y los datos hidrológicos que vienen a ser caudales se determinara los caudales específicos. Una teniendo esto de ubicaran los aliviaderos teniendo en consideración que deben tener una separación máxima de 500 metros según el reglamento, luego de esto se procederá a al dimensionamiento de las cunetas de acuerdo al caudal y pendiente utilizando la ecuación de Maninng, el cual evacuaran el agua a aliviaderos, alcantarillas o ríos.

CAPITULO II

OBJETIVOS GENERAL -

Diseño de cunetas para el drenaje de una carretera de 14km ESPECÍFICOS

-

Ubicación de alcantarillas y aliviaderos.

-

Determinar los caudales específicos para el diseño de las cunetas.

-

Dimensionamiento de las cunetas

CAPITULO III REVISIÓN LITERARIA DRENAJE LONGITUDINAL DE LA CARRETERA El agua que fluye a lo largo de la superficie de la plataforma, tanto de la propia carretera como de lo aportado por los taludes superiores adyacentes, debe ser encauzada y evacuada de tal forma que no se produzcan daños a la carretera ni afecte su transitabilidad. Para evitar el impacto negativo de la presencia del agua, en la estabilidad, durabilidad y transitabilidad, en esta sección se considerará los distintos tipos de obras necesarios para captar y eliminar las aguas que se acumulan en la plataforma de la carretera, las que pueden provenir de las precipitaciones pluviales y/o de los terrenos adyacentes. (MORALES.H. 2002) a) Período de retorno El periodo de retorno se define como el intervalo de recurrencia (T), al lapso promedio en años entre la ocurrencia de un evento igual o mayor a una magnitud dada. b) Riesgo de obstrucción Las condiciones de funcionamiento del drenaje longitudinal se verán afectadas por obstrucción debido al material sólido arrastrado por la corriente, por ello, debe efectuarse un adecuado diseño, que su vez permita realizar un adecuado mantenimiento. c) Velocidad máxima del agua La pendiente longitudinal (i) debe estar comprendida entre la condición de autolimpieza y la que produciría velocidades erosivas, es decir: 0.5 % < i < 2 %

La corriente no debe producir daños importantes por erosión en la superficie del cauce o conducto si su velocidad media no excede de los límites fijados en la Tabla Nº 1 en función de la naturaleza de dicha superficie. TABLA Nº 1: Velocidad máxima del agua

* Para flujos de muy corta duración Si la corriente pudiera conducir material en suspensión (limo, arena, etc.) se cuidará de que una reducción de la velocidad del agua no provoque su sedimentación, o se dispondrán depósitos de sedimentación para recogerlas, los cuales deberán ser de fácil limpieza y conservarse de forma eficaz. Cunetas Las cunetas son zanjas longitudinales revestidas o sin revestir abiertas en el terreno, ubicadas a ambos lados o a un solo lado de la carretera, con el objeto de captar, conducir y evacuar adecuadamente los flujos del agua superficial. Se proyectarán para todos los tramos al pie de los taludes de corte, longitudinalmente paralela y adyacente a la calzada del camino y serán de concreto vaciadas en el sitio, prefabricados o de otro material resistente a la erosión. Serán del tipo triangular, trapezoidal o rectangular, siendo preferentemente de sección triangular, donde el ancho es medido desde el borde de la rasante hasta la vertical que pasa por el vértice inferior. La profundidad es medida verticalmente desde el nivel del borde de la rasante al fondo o vértice de la cuneta. (GARBER.N. 2002) El encuentro de la superficie de rodadura con el talud interno de la cuneta, debe ser tal que la superficie de rodadura (concreto asfáltico, etc.) no cubra todo el espesor de pared de la cuneta, tal como se aprecia en la figura Nº. 1. La inclinación del talud interior de la cuneta (V/H) (1:Z1) dependerá, por condiciones de seguridad, de la velocidad y volumen de diseño de la carretera, Índice Medio Diario Anual IMDA (veh/día); según lo indicado en la Tabla Nº 2.

Tabla 2 INCLINACIONES MÁXIMAS DEL TALUD (V:H) INTERIOR DE LA CUNETA

La inclinación del talud exterior de la cuneta (V/H) (1:Z2) será de acuerdo al tipo de inclinación considerada en el talud de corte. FIGURA Nº 1: Sección Típica de Cuneta triangular.

a) Capacidad de las cunetas Se rige por dos límites: • Caudal que transita con la cuneta llena • Caudal que produce la velocidad máxima admisible Para el diseño hidráulico de las cunetas utilizaremos el principio del flujo en canales abiertos, usando la ecuación de Manning:

…………………………….(1) Donde: Q : Caudal (m3 /seg)

V : Velocidad media (m/s) A : Área de la sección (m2 ) P : Perímetro mojado (m) Rh : A/P Radio hidráulico (m) (área de la sección entre el perímetro mojado). S : Pendiente del fondo (m/m) n : Coeficiente de rugosidad de Manning Velocidades límites admisibles TABLA Nº 2: Velocidades límites admisibles

Para flujos de muy corta duración b) Dimensiones mínimas Las dimensiones serán fijadas de acuerdo a las condiciones pluviales. De elegir la sección triangular, las dimensiones mínimas serán las indicadas en la Tabla Nº 3.

FIGURA Nº 3 DIMENSIONES MINIMAS DE CUNETA TRIANGULAR TIPICA

Dimensiones mínimas de cuneta triangular típica. d) Revestimiento de las cunetas Las cunetas deben ser revestidas, para evitar la erosión de la superficie del cauce o conducto, productos de corrientes de agua que alcancen velocidades medias superiores a los límites fijados en la Tabla Nº 3; o cuando el terreno es muy permeable que permite la filtración hacia el pavimento, y consecuentemente su deterioro. El revestimiento de las cunetas puede ser de concreto, o de ser el caso de mampostería de piedra, previa verificación de velocidades de acuerdo a las pendientes finales del trazo geométrico. Se recomienda un revestimiento de concreto f´c = 175 kg/cm2 y espesor de 0.075m. (GARBER.N. 2002)

CAPITULO IV

PROCEDIMIENTO. Con el trazo de la carretera brindado por el docente se procede a determinar los caudales para el diseño su respectivo drenaje

1. Determinar los caudales específicos. 2. Encontrar lo caudales aportantes a cada cuneta. 3. Dimensionamiento de cada tramo de las cunetas

CAPITULO V CALCULOS Y RESULTADOS Caudales específicos TRAMO 0-P1 P1 P1-P2 P2 P2-P3 P3 P3-P4 P4 P4-P5 P5 P5-35

LONG.

ÁREA

CARRET. 1849.9948 0 4522.9228 0 3561.2226 0 1511.241 0 2775.9147

(Km2)

N°

Lcp

V

Tc

I

(m)

(m/s)

(min)

(mm/h)

C

S1 P1 S2 P2 S3 P3 S4 P4 S5 P5

1.236 2.308 4.646 43.176 1.556 0.237 1.918 8.596 0.489 4.199

1393.37 3188.44 3040.36 11163.34 3491.85 763.68 1823.38 5895.69 629.32 2915.63

0.35 0.30 0.25 0.25 0.20 0.20 0.20 0.30 0.18 0.30

66.35 177.14 202.69 744.22 290.99 63.64 151.95 327.54 58.27 161.98

30.8 16.94 15.61 8.98 12.52 31.59 18.6 11.65 33.34 17.89

0.30 0.25 0.30 0.22 0.30 0.25 0.25 0.25 0.30 0.25

357.4 S6

0.265

1175.15

0.30

65.29

31.11

0.25

Q

Qesp

OBSRVACION

m3/s 3.2 2.74 6.09 23.88 1.64 0.52 2.5 7.01 1.37 5.26 0.58

m3/s/m 0.002 2.740 0.001 23.880 0.0005 0.520 0.002 7.010 0.0005 5.260

CUNETA ALCANTARILLA CUNETA PUENTE CUNETA ALCANTARILLA CUNETA ALCANTARILLA CUNETA ALCANTARILLA

0.0016 CUNETA

Dimensionamiento de cunetas TRAMO Tramo 0-1

pág. 7

(m/m)

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n)

CAUDAL ESPECIFICO (m3/seg/m)

CAUCAL DE DISEÑO (m3/seg)

0.100

0.013

0.001730

0.830

LONGITUD

PENDIENTE

(m) 480

DIMENSIONES CALCULADAS B(m) 0.674

H(m) 0.405

AREA DE LA SECCION DE (m2) 0.136

VELOCIDAD (m/seg) 6.0

DIMENSIONES ADOPTADAS B(m) H (m) 0.70

0.40

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académica Profesional de Ingeniería Hidráulica Tramo 1-2 Tramo 2-3 Tramo 3-4 Tramo 4-5

0.229

29.45

0.120

0.013

0.001730

0.051

0.137

0.016

3.0

0.20

0.10

51.32

0.120

0.013

0.001730

0.089

0.282

0.169

0.024

4.0

0.30

0.20

0.135

0.299

0.180

0.027

5.0

0.30

0.20

0.255

0.401

0.241

0.048

5.0

0.40

0.20

77.85 147.2

0.200 0.150

0.013 0.013

0.001730 0.001730

Tramo 5-6

178.45

0.150

0.013

0.001730

0.309

0.431

0.259

0.056

6.0

0.40

0.30

Tramo 6-7

279.72

0.100

0.013

0.001730

0.484

0.551

0.330

0.091

5.0

0.60

0.30

Tramo 7-P1

172.03

0.120

0.013

0.001730

0.298

0.443

0.266

0.059

5.0

0.40

0.30

Tramo P1-8

500

0.100

0.013

0.001346

0.673

0.623

0.374

0.117

6.0

0.60

0.40

Tramo 8-9

500

0.100

0.013

0.001346

0.673

0.623

0.374

0.117

6.0

0.60

0.40

0.596

0.576

0.345

0.099

6.0

0.60

0.30

Tramo 9-10

442.9

0.120

0.013

0.001346

Tramo 10-11

500

0.110

0.013

0.001346

0.673

0.612

0.367

0.112

6.0

0.60

0.40

Tramo 11-12

500

0.090

0.013

0.001346

0.673

0.636

0.381

0.121

6.0

0.60

0.40

0.673

0.636

0.381

0.121

6.0

0.60

0.40

Tramo 12-13

500

0.090

0.013

0.001346

Tramo 13-14

133.24

0.150

0.013

0.001346

0.179

0.352

0.211

0.037

5.0

0.40

0.20

Tramo 14-15

253.63

0.140

0.013

0.001346

0.342

0.454

0.272

0.062

6.0

0.50

0.30

Tramo 15-16

400.4

0.120

0.013

0.001346

0.539

0.554

0.332

0.092

6.0

0.60

0.30

Tramo 16-17

252.8

0.110

0.013

0.001346

0.340

0.474

0.284

0.067

5.0

0.50

0.30

Tramo 17-18

67.56

0.140

0.013

0.001346

0.091

0.276

0.166

0.023

4.0

0.30

0.20

Tramo 18-19

424.5

0.110

0.013

0.001346

0.572

0.576

0.345

0.099

6.0

0.60

0.30

Tramo 19-P2

422.99

0.100

0.013

0.001346

0.570

0.585

0.351

0.103

6.0

0.60

0.40

Tramo P2-20

500

0.160

0.013

0.000461

0.230

0.382

0.229

0.044

5.0

0.40

0.20

Tramo 20-21

181.04

0.200

0.013

0.000461

0.083

0.250

0.150

0.019

4.0

0.30

0.20

0.117

0.284

0.170

0.024

5.0

0.30

0.20

Tramo 21-22

254.46

0.200

0.013

0.000461

Tramo 22-23

500

0.120

0.013

0.000461

0.230

0.403

0.242

0.049

5.0

0.40

0.20

Tramo 23-24

465.87

0.120

0.013

0.000461

0.215

0.392

0.235

0.046

5.0

0.40

0.20

0.214

0.614

0.368

0.113

2.0

0.60

0.40

Tramo 24-25

465.1

0.011

0.013

0.000461

Tramo 25-26

500

0.100

0.013

0.000461

0.230

0.417

0.250

0.052

4.0

0.40

0.30

Tramo 26-27

500

0.100

0.013

0.000461

0.230

0.417

0.250

0.052

4.0

0.40

0.30

0.149

0.348

0.209

0.036

4.0

0.30

0.20

0.339

0.491

0.295

0.072

5.0

0.50

0.30

Tramo 27-P3 Tramo P3-28

pág. 1

324.24 204.88

0.110 0.090

0.013 0.013

0.000461 0.001654

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académica Profesional de Ingeniería Hidráulica Tramo 28-29 Tramo 29-30 Tramo 30-P4

0.564

279.53

0.080

0.013

0.001654

0.462

0.339

0.096

5.0

0.60

0.30

500

0.100

0.013

0.001654

0.827

0.673

0.404

0.136

6.0

0.70

0.40

0.827

1.002

0.601

0.301

3.0

0.60

0.40

500

0.012

0.013

0.001654

Tramo P4-31

500

0.090

0.013

0.001654

0.827

0.687

0.412

0.141

6.0

0.70

0.40

Tramo 31-32

500

0.090

0.013

0.001654

0.827

0.687

0.412

0.141

6.0

0.70

0.40

Tramo 32-33

500

0.100

0.013

0.001654

0.827

0.673

0.404

0.136

6.0

0.70

0.40

Tramo 33-34

357.21

0.100

0.013

0.001654

0.591

0.593

0.356

0.106

6.0

0.60

0.40

Tramo 34-35

474.026

0.100

0.013

0.001654

0.784

0.660

0.396

0.131

6.0

0.70

0.40

Tramo 35-P5

500

0.100

0.013

0.001654

0.827

0.673

0.404

0.136

6.0

0.70

0.40

0.800

0.678

0.407

0.138

6.0

0.70

0.40

Tramo P5-36

pág. 2

492.8

0.090

0.013

0.001623

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA

Escuela Académica Profesional de Ingeniería Hidráulica

CAPITULO VI CONCLUSIONES -

Se logró se logró diseñar las cunetas la mencionada carretera

-

Las ubicaciones de los aliviaderos se realizaron con un alejamiento máximo de 500 metros entre ellos.

-

Los caudales específicos para el diseño de cunetas esta comprendidos entre 0.00043 y 6.78 m3/s/m

-

Se dimensionaron las cunetas que podemos observar con dimensiones de h=20cm y B=30cm de forma triangular obedeciendo así las dimensiones minias y las maimas de h=40 cm B =70 c

CAPITULO VII BIBLIOGRAFIA. 

Mansen, A. (1993). Diseño de Drenaje Transversal, 2da Ed. Lima. Editorial Linares Ancón. Págs. 30-38.

   

Chow V. T. (1982).“Hidráulica de Canales Abiertos”. Editorial Diana. México. Arturo Rocha Felices (1998) “Introducción a la Hidráulica Fluvial” Primera Edición. UNI Lima. Hugo A. Morales Sosa (2006) “Ingeniería Vial I”1ra Ed. Dinamarca. Editorial Buho Nicolas J. Garber (2002) “Ingeniería de Transito y Carreteras”3ra edición, Mexico. Editorial THOMSON.

LINKOGRAFIA -

Diseño-y-construcción-de-alcantarillados-1ra-Edición.pdf: https://www.ecoeediciones.com/wp-content/uploads/2015/08/Dise%C3%B1o-yconstrucci%C3%B3n-de-alcantarillados-1ra-Edici%C3%B3n.pdf

Drenaje-en-Carret-y-Aeropuertos.pdf

pág. 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académica Profesional de Ingeniería Hidráulica

https://www.scribd.com/document_downloads/direct/130373262? extension=pdf&ft=1514334721<=1514338331&user_id=342291585&uahk=mfpT 3_etnwKIKBhEVr4i7hH125M

-

El proceso de Escorrentía o Escurrimiento. https://civilgeeks.com/2011/09/08/el-proceso-de-escorrentia-o-escurrimiento/

-

Palacios, D. (02 de Junio de 2013). Manual de Drenaje Invías para Ingenieros, Quito. Ecuador. Disponible en: http://www.dspace.uce.edu.ec/bitstream/25000/1547/1/T-UCE-0011-57

-

Cueva, J. (22 de Enero de 2005). Obras de Drenaje en Caminos y Aeropuertos. Lima, Perú. Disponible en: http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/tipeo_drenaje_i_parte.pdf

-

Cornejo, H. (03 de Octubre de 2014). Diseño Hidráulico de Sistemas de Evacuación. Lima, Perú. Disponible en: http://www.cuevadelcivil.com/2011/03/alcantarillas-puentes.html

OTROS 

Ministerio de Transportes y Comunicaciones. (2010). Manual de Drenaje, Hidrología e Hidráulica.



pág. 1

Hugo Amado Rojas rubio (2008), Estructuras Hidráulicas

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CAPITULO VIII ANEXOS

pág. 2