• Author / Uploaded
• xxx08xxx

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE HIDRAULICA

ANALISIS DE DRENAJE TRANSVERSAL Y LONGITUDINAL CARRETERA CENTRAL - TRAMO 1 Km

MATUCANA

SALIDA DE CAMPO N°1 HH433 – G

INTEGRANTES:



AMAYA OCHOA Ronal Alex

20091038K



ALVARADO VILLANUEVA Giordan Josue

20091064A



GARCÍA ROJAS Jhonatan Edwar

20092519B



UCHASARA HUARACHI Marylin Rubi

20092537K

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN 1.1 ANTECEDENTES ………………………………………………………………………………………………………………….………………………… 1.2 OBJETIVOS ………………………………………………………………………………………………………………….…………………………. 2. METODOLOGÍA 2.1 MARCO CONCEPTUAL ………………………………………………………………………………………………………………….……….. 2.2 EVALUACIÓN ………………………………………………………………………………………………………………….………………………… 3. ZONA DE ESTUDIO 3.1 UBICACIÓN ………………………………………………………………………………………………………………….………………………… 3.2 TOPOGRAFÍA ………………………………………………………………………………………………………………….………………………… 3.3 METEREOLOGIA ………………………………………………………………………………………………………………….……………………… 3.4 TRAZO DE LA CARRETERA …………………………………………………………………………………………………………….……….. 4. RECOPILACIÓN Y REVISIÓN DE INFORMACIÓN 4.1 FUENTES PRIMARIAS………………………………………………………………………………………………………………….…………….. 4.2 REVISIÓN Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN…………………………………………………………………….…………… 5. INVENTARIO DE ELEMENTOS EXPUESTOS 5.1 EXPOSICIÓN FÍSICA………………………………………………………………………………………………………………….………………… 5.2 OBRAS DE DRENAJE EXPUESTAS …………………………………………………………………………………….………………….. 6. EVALUACIÓN: PROPUESTA DE MEJORA 6.1 OBRAS DE DRENAJE ………………………………………………………………………………………………………………….………………. 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES …………………………………………………………………………………… 8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ………………………………………………………………………………………………………… ANEXOS. ANEXO A. MAPAS ANEXO B. FICHAS DE EVALUACION DE CAMPO

1. INTRODUCCIÓN 1.1 ANTECEDENTES El presente informe, está orientado al análisis de estructuras de drenaje, estas que son capaces de mitigar los efectos ocasionados por grandes concentraciones de agua, relacionadas a fenómenos meteorológicos, mediante un sistema de drenaje con un funcionamiento eficiente para la carretera comprendida entre Lima – Chosica – Matucana. Respecto a drenaje transversal, este sistema, comprende la proyección de puentes y pontones para dar continuidad al paso de ríos y arroyos que cruzan la vía proyectada. Además, se contempla la proyección de alcantarillas a lo largo de la vía, para drenar flujos de quebradas y pequeñas formaciones topográficas que acumulan agua. Respecto al drenaje longitudinal, este sistema comprende la proyección de cunetas que permitan captar, transportar y descargar convenientemente el agua proveniente de la vía y de taludes contiguos a la vía. Las recomendaciones, fundamentos técnicos y restricciones para el diseño de estructuras de drenaje de este informe, se basan en el Manual de “Hidrología, Hidráulica y Drenaje” hecho por el MTC.

1.2 OBJETIVOS El presente estudio tiene como objetivos generales:



Identificación de los distintos tipos de obras realizadas en la zona de estudio, tales como alcantarillas, cunetas, puentes, pontones, etc.



Elaborar un nuevo sistema de drenaje de la carretera Central ChosicaMatucana, logrando optimizar: servicios, recursos humanos y económicos; y así alcanzar el desarrollo de la región analizada para el tramo que sea necesario.



Presentación de los detalles constructivos en cada uno de las obras que se logran ver, mediante las fichas técnicas anexadas.



Evaluar la información disponible (cartas nacionales, imágenes satelitales, fichas técnicas, etc.) para realizar la nueva propuesta.



Presentación de los planos necesarios.

CAPITULO

2 METODOLOGÍA

APLICACIÓN DEL NUEVO DISEÑO DE DRENAJE Dependiendo al estado actual de la carretera Central Chosica – Matucana, según lo descrito en el presente informe, para el estado del pavimento, se presenta como sigue en el cuadro 01: Cuadro Nº 01. Condición actual del pavimento Tramo de carretera

Progresiva (Km.)

Condición de la carretera

Carretera Central - Cruce Alcantarilla

56 + 566

buenas condiciones

Carretera Central – Puente Esperanza

57 + 180

buenas condiciones

Carretera Central – Puente Collana

76 + 000

condiciones moderadas

Carretera Central

22

Carretera Central

-

implantación de un nuevo trazo

Carretera Central

15

requiere un nuevo trazo

Carretera Central

15

alto grado de deterioro

Carretera Central

7

requiere proyecto completo de ingeniería

buenas condiciones

La clasificación es:



Una condición “buena” o moderada del pavimento se asocia a un sistema de drenaje eficiente donde la necesidad se limita a limpieza y mantenimiento de las estructuras existentes.



Una condición “precaria” o de “alto grado de deterioro” del pavimento se asocia a un sistema de drenaje vial inexistente, insuficiente, ineficiente o deteriorado.



El requerimiento de la mejora para ciertos tramos implica un sistema de drenaje completo para la carretera diseñada

DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS DE DRENAJE El dimensionamiento de las obras de drenaje, está basado en los resultados de campo recopilados en una previa visita de la zona de estudio. Además, Para cada tipo de estructura diseñada, se dan alcances sobre los periodos de retorno adecuados que deben adoptarse como mínimo. 

PERIODO DE RETORNO ADOPTADO:

Los periodos de retorno recomendados dependiendo del tipo de estructura a proyectar (MTC, 2008), se detallan a continuación: -

Cunetas, zanjas y alcantarillas de alivio: periodo de retorno no menor a 10 años. Alcantarillas de paso para cañadas y arroyos pequeños: periodo de retorno no menor a 50 años. Puentes y pontones: periodo de retorno no menor a 100 años.

Figura N° 1 Puente Esperanza

CAPITULO

3 ZONA DE ESTUDIO

3.1 UBICACIÓN La carretera Central, está ubicada en el distrito de Chosica, Provincia Lima, Departamento de Lima, ubicada geográficamente en la región Costa en las coordenadas 76°22’35” y 76°24’07” de longitud Oeste del Meridiano de Greenwich; 11°46’38” y 11°50’20” de latitud Sur.

Figura N° 2 Mapa de Ubicación

El tramo analizado se dio desde la progresiva 56+566 Km hasta el 79+420 km de la carretera central, teniendo una longitud de 22,854 km con una pendiente promedio de 7% aproximadamente.

3.2 TOPOGRAFÍA La vía entre Chosica y Matucana, se desarrolla en zonas de topografía plana en toda extensión de las pampas. A partir de ese punto, la topografía se vuelve accidentada pasando por las localidades de San Bartolomé, donde la geometría de la carretera presenta gran cantidad de curvas de volteo. Altimétricamente la carretera se desarrolla en el primer sub-tramo por zonas de gran altitud (sierra baja) de 1,800 a 3,000 m.s.n.m. para lego descender hacia la ciudad de Chosica que se encuentra a 1,530 m.s.n.m. aproximadamente.

Figura N° 3 Cálculo de la Pendiente del tramo analizado

3.3 METEREOLOGIA El clima característico de la zona alta y en la parte baja va de templado a cálido con presencia de fuertes precipitaciones pluviales. Temperatura Las temperaturas medias anuales registradas son 19.8°C en Chosica y 14.5°C en Matucana, respectivamente. Las temperaturas medias mensuales varían de 14.1°C a 15.2°C en la estación Matucana. Humedad La humedad media anual tiene rangos de 71% en Chosica y 67% en Matucana. Velocidad y dirección del viento La velocidad del viento mensual fluctúa en un rango de 13.0 km/día a 17.2 km/día en Matucana. Observándose una constante dirección de viento SO en Matucana. Evaporación La evaporación medio anual varía principalmente con las horas de sol y la humedad relativa. La mayor evaporación es 4.6 mm/día y ha sido registrada en Matucana, mientras que la menor evaporación varía entre la estación Chosica y Santa Eulalia.

Matucana

Chosica

Santa Eulalia

Figura N° 4 Estaciones Hidrometereologicos de la zona de estudio - SENAMHI

Chosica

Matucana

19.8°C

14.5°C

71%

67%

Velocidad y dirección del viento

-

13.0 - 17.2 km/día

Evaporación

-

4.6 mm/día

Temperatura Humedad

3.4 TRAZO DE CARRETERA Predominantemente el trazo entre la zona de Chosica – Matucana presenta buenas características geométricas con curvas circulares, las mismas que presentan peraltes y sobreanchos adecuados.

Figura N° 5 Tramo analizado (inicio - final) de un 1 Km

Geométricamente la carretera presenta buenas características, gracias a las mejoras realizadas en determinados sectores, sobre todo en las zonas afectadas por la presencia de erosión en algunas zonas siendo mínimas.

Figura N° 6 Carretera Central - 79 km se aprecia reparaciones para que las precipitaciones no erosionen la carretera mediante infiltración.

CAPITULO

4 RECOPILACIÓN Y REVISIÓN DE INFORMACIÓN

4.1 FUENTES PRIMARIAS Para el desarrollo del estudio de evaluación del sistema de drenaje en el tramo de la carretera central se procedió a la recopilación y revisión de la siguiente información primaria:   

 

Estudio Integral de los Recursos Hídricos de la cuenca del rio. Informe sobre el estudio hidrológico de identificación de zonas de riesgo. Cartas Nacionales IGN (1/100,000) con sistema de coordenadas UTM referidas al Datum WGS 84. Cuadrángulo de Chosica (Hoja 24J) y Cuadrángulo de Matucana (Hoja 24K). Registro hidrometereologicos del SENAMHI. Imágenes Satelitales

4.2 REVISION Y ANALISIS DE LA INFORMACION En el ámbito territorial correspondiente a la cuenca del rio Rímac, donde se ubica la ciudad de Matucana y Chosica, se observan las siguientes características.

4.2.1 SOBRE LA GEOLOGIA Las rocas existentes en la cuenca del Río Rímac han sufrido diferentes fases tectónicas habiéndolas fallado, fracturado y plegado. Los procesos geológicos que le han causado más daños a la cuenca son las llocllas – huaycos (flujos de detritos) y los desbordamientos del rio Rímac. Estos fenómenos inciden principalmente en la carretera central. En los meses de fuertes precipitaciones pluviales (Enero, Febrero, Marzo), estos fenómenos provocan el caos, tanto en el abastecimiento alimenticio a los mercados de Lima, así como el desabastecimiento de combustible a los pueblos de la Sierra Central. Estos fenómenos se acentúan durante los eventos del Fenómeno de El Niño.

Huaycos – Llocllas Los efectos de estos fenómenos no solo son locales, ya que generan situaciones de riesgo, tales como represamientos momentáneos, inundaciones y erosión de riberas.

Figura N° 7 La Quebrada de Paihua es uno de los lugares mas críticos en la localidad de Huaripachi, ya que es muy frecuente los derrumbes y deslizamiento en el lugar.

El termino lloclla en quechua significa masa de agua y material rocoso mezclado en movimiento. Huayco en quechua significa quebrada. Las variables que determinan la ocurrencia de los huaycos en la cuenca del rio Rímac son: precipitaciones pluviales abundantes, presencia de grandes masas de materiales sueltos en las vertientes y lecho de las quebradas, aridez del lugar y las fuertes pendientes tanto de las quebradas como de los terrenos. Las acciones preventivas para mitigar este proceso son: Forestación, Construcción de diques reguladores, canalizar y limpiar periódicamente el cauce de la quebrada.

CAPITULO

5 INVENTARIO DE ELEMENTOS

5.1 PUENTES Los puentes analizados se encuentran ubicados en una zona de topografía variable y muy pronunciada, ondulado a montañoso, teniendo una zona accidentada.

5.1.1 PUENTE ESPERANZA Ubicada en el kilómetro 57+180, tiene un área de cuenca de 26.6 km2 con una longitud promedio de 9.42 km.

Figura N° 8 Delimitación de la cuenca que se presenta en el puente esperanza

El cauce presenta una sección muy erosionada en el curso del rio, por lo que podemos notar que es joven además de traer poca agua y tiene una pendiente muy pronunciada.

Figura N° 9 Sección promedio del cauce

Viendo que la cuenca presenta material de bolonería de 1” – 5” de diámetro, además de presentar vegetación en la zona. En cuanto al sistema de drenaje que este presenta se considera un buen sistema no ha presentado inconvenientes.

Figura N° 10 Sistema de drenaje del puente esperanza

En los taludes presentados en los márgenes del cauce, son muy empinados por lo que se pudo ver la erosión que causa el agua en este caso fue por el deposito que se presentó aguas arriba del puente.

Zona erosionada por presencia de hileras de agua

Figura N° 11 Taludes empinados, tienen una alta vulnerabilidad

5.1.2 PUENTE COLLANA Con una longitud de 150 metros, este puente posee una carga máxima de 48 toneladas.

Figura N° 12 Vista del puente Collana - Cesel

Vemos que este puente presenta un sistema de drenaje transversal del tipo triangular.

Figura N° 13 Cuneta triangular - presenta una acumulación de basura el cual refleja que su mantenimiento no es muy frecuente.

Avanzando hacia el puente podemos notar una transición, que en su posterioridad viene acompañado de una descarga hacia el puente.

5.1 ALC

Figura N° 14 El puente esperanza cuenta con una descarga de cuneta, teniendo como material el hormigón

El puente, tiene una protección de emboquillado , viéndose dicha protección en lugares cercanos al puente y en la parte aguas arriba solo presenta rocas.

Protección con rocas sin ningún tipo de cementante

Protección de emboquillado - RIP

Figura N° 15 Se muestra de manera ilustrativa la protección que presenta el puente

QUEBRADA PAIHUA El tramo de la carretera Central en el kilómetro 76+000, se presenció la retención de sedimentos que se presenta a lo largo del cauce y como hay muchas zonas vulnerables de una magnitud alta de riesgo, a fin de prever su adecuado funcionamiento para reducir la velocidad y el caudal de los flujos en su desplazamiento, ante eventos extraordinarios. Recomendamos una estructura de protección de taludes para que no siga con la acumulación de sedimentos o reduzca de forma considerable dicho volumen; con el fin de canalizar el cauce además de una limpieza frecuente por parte de los pobladores.

Figura N° 16 Mapa de Ubicación - Quebrada de Paihua

Como se denota en la figura el material de la quebrada sus partículas tiene un comportamiento caótico en su composición, lo que denota un material de huayco.

Figura N° 17 Identificación de Peligros

CAPITULO

6 EVALUACIÓN: PROPUESTA DE MEJORA

4.1 FUENTES PRIMARIAS Para el desarrollo del estudio de evaluación del sistema de drenaje en el tramo de la

CONCLUSIONES En la salida de campo se priorizaron los de mayor importancia, aquellos que podrían afectar considerablemente, la carretera. La mayoría son de reparaciones menores que podrían seguir las instituciones pertinentes. Se requiere hacer consciencia en la comunidad para que no destruyan ni obstaculicen las obras de drenaje principalmente las cunetas que las rompen para evacuar las aguas de sus propiedades, dejándolas vulnerables a erosionarse ya que no le dan el acabado necesario para evitar esto. Deben resolver necesariamente el problema de tajo abierto debido a que en muchas zonas de la carretera hay lavados de carros que utilizan el agua de rio, por lo que constantemente están en presencia de agua; esto en su posterioridad se puede agravar teniendo la posibilidad de un fallo por infiltración de aguas. Debido a la diversidad de lluvias que se presentan en nuestro territorio, las soluciones también tienen una gran variedad de alternativas, teniendo cálculos y diseños diferentes en las distintas zonas de la carretera. Si bien las diferentes posibilidades de diseño de drenaje ya están dadas, es necesario diseñar el sistema de drenaje para cada tramo que se definirá de acuerdo al medio físico que la rodea, ya que serviría de mucho para evitar problemas posteriores.

ANEXO A MAPAS TEMÁTICOS

ANEXO B FICHAS TENICAS

ANEXO C FOTOS