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Expediente Técnico: Construcción de Pistas, Veredas, Desagüe Pluvial y Recuperación de Áreas Verdes en el Sector 2 del AA.HH. Túpac Amaru
ESTUDIO DE DRENAJE
1.0 INTRODUCCIÓN
Uno de los aspectos más importantes en el presente expediente técnico “CONSTRUCCIÓN DE PISTAS, VEREDAS, DESAGÜE PLUVIAL Y RECUPERACIÓN DE ÁREAS VERDES EN EL SECTOR 2 DEL AA.HH. TÚPAC AMARU”, es el estudio de drenaje el cual está orientado a determinar los caudales de diseño de las obras de drenaje transversal y longitudinal, ante condiciones de lluvias extremas que caen sobre el pavimento y posibles afluentes. En tal sentido el estudio hidrológico está enfocado a determinar la máxima precipitación pluvial de la zona del proyecto.
Además contaremos con la información de precipitaciones del departamento de Pasco con distintos periodos de retorno como se muestra en la siguiente tabla.
CUADRO Nº 1
Duración i1 i (mm/hr) i (mm/hr) i (mm/hr)
(d) min. Tr=5 Años Tr=20 Años Tr=50 Años
1 4.04 3.8107 3.8178 3.8219
7 4.04 0.2407 0.2634 0.2776
15 4.04 0.0699 0.0795 0.0858
30 4.04 0.0208 0.0247 0.0272
45 4.04 0.0099 0.0120 0.0134
60 4.04 0.0057 0.0070 0.0079
75 4.04 0.0037 0.0046 0.0052
90 4.04 0.0026 0.0032 0.0037
94 4.04 0.0023 0.0030 0.0034
105 4.04 0.0019 0.0024 0.0028
120 4.04 0.0014 0.0018 0.0021
135 4.04 0.0011 0.0014 0.0017
139 4.04 0.0010 0.0014 0.0016
150 4.04 0.0009 0.0012 0.0014
165 4.04 0.0007 0.0010 0.0011
180 4.04 0.0006 0.0008 0.0009
195 4.04 0.0005 0.0007 0.0008
210 4.04 0.0004 0.0006 0.0007
225 4.04 0.0004 0.0005 0.0006
240 4.04 0.0003 0.0004 0.0005
255 4.04 0.0003 0.0004 0.0005
270 4.04 0.0002 0.0003 0.0004
285 4.04 0.0002 0.0003 0.0004
300 4.04 0.0002 0.0003 0.0003
315 4.04 0.0002 0.0002 0.0003
330 4.04 0.0002 0.0002 0.0003
345 4.04 0.0001 0.0002 0.0002
360 4.04 0.0001 0.0002 0.0002Dada la importancia y categoría de la vía proyectada, se ha asumido un riesgo de falla del 20% y una vida útil entre 20 años para las estructuras de drenaje.
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 1
Expediente Técnico: Construcción de Pistas, Veredas, Desagüe Pluvial y Recuperación de Áreas Verdes en el Sector 2 del AA.HH. Túpac Amaru
Para fines de cálculo de los caudales de diseño de las estructuras de drenaje a proyectar en el presente Estudio, se ha establecido adoptar como período de retorno de dichas estructuras de acuerdo al criterio de 25 años para cunetas y demás obras menores.
2.0 OBJETIVO
El objetivo del estudio de Drenaje del tramo de vía en estudio, es el de controlar los problemas que generan los flujos de agua superficial al discurrir sobre la plataforma del pavimento, e infiltrarse causando deterioro y por ende acordar su periodo de vida útil.
La solución de drenaje del tramo de vía en estudio, es planteada de acuerdo a dos aspectos importantes como son el tipo de flujo de agua presente en la carretera (superficial) y el sentido de recorrido de dichos flujos de agua sobre la misma, ya sea longitudinal o transversal al eje de la superficie de rodadura.
El sistema de drenaje propuesto está constituido por obras de drenaje longitudinal y transversal. La ubicación y características de las obras de drenaje proyectadas se detallan en los planos que forman parte del presente expediente técnico.
El sistema de drenaje longitudinal proyectado se destina a la recolección del agua pluvial que incide directamente sobre la superficie de rodadura del pavimento. Dicho flujo superficial es ordenadamente evacuado con estructuras de drenaje que siguen el sentido longitudinal de la vía. Tales estructuras de drenaje para el Sistema de Drenaje Longitudinal son las denominadas, cunetas laterales.
Las cunetas laterales proyectadas son de sección triangular.
3.0 ANTECEDENTES
Según nuestro medio y teniendo en consideración los estudios hechos en el
presente proyecto como:
- El estudio previo de análisis de trafico
- El estudio previo de la mecánica de suelos el cual evalúa la resistencia del
terreno, esto nos da mucha confiabilidad y garantiza el diseño de la
estructura de la pavimentación.
- Teniendo estas consideraciones ahora nos proponemos a realizar el estudio
de drenaje de acuerdo a las características de la zona debido a los agentes
atmosféricos y meteorología. el cual es de mucha importancia para
determinar el caudal transitable para un drenaje superficial en el caso de
lluvias fuertes.
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 2
Expediente Técnico: Construcción de Pistas, Veredas, Desagüe Pluvial y Recuperación de Áreas Verdes en el Sector 2 del AA.HH. Túpac Amaru
4.0 CARACTERISTICAS DE LA ZONA EN ESTUDIO
UBICACIÓN DEL PROYECTO
Región : Pasco
Localidad : Jr. San Martin de Porras, Calle 7 y Jr. Huaricapcha
AA. HH. : Túpac Amaru Sector 2 y 3
Provincia : Pasco
Distrito : Chaupimarca
ALTITUD
El proyecto se encuentra entre las altitudes de 4358.483 y 4369.977 msnm.
COORDENADAS
El proyecto está ubicado entre las siguientes coordenadas:
E= 363582.734; N= 8818339.369 E= 363689.102; N= 8818698.404
CLIMA
Existen dos variaciones o estaciones bien definidas
- Temporada de lluvia durante los meses de diciembre – marzo, caracterizado
por ser una época de alta precipitación pluvial.
- Durante los meses Abril – Noviembre presenta clima frígido (seco frio), el
cual es propicio para la ejecución de obras civiles.
5.0 TRABAJOS REALIZADOS
Teniendo en consideración los trabajos realizados como:
- Exploración del campo (mediante 2 calicatas) y una de cantera
- Ensayos de laboratorios que permiten característicos físicas y mecánicas
de cada muestra y obtención del CBR.
Procedemos al estudio del drenaje pluvial
5.1 SANEAMIENTO
Según información de parte de la Municipalidad Provincial hace constar que las
instalaciones de agua y desagüe se encuentran debidamente instaladas siendo
factible la ejecución del proyecto previa coordinación con las autoridades locales de
la zona.
Dichos calles cuenta con buzones y haremos necesario considerar las cotas de los
buzones según planos establecidos.
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 3
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5.2 DATOS DE ESTACIONES METEOROLÓGICOS
- Para nuestro estudio hemos considerados como datos referencial los datos
proporcionados por la DISA Pasco cuya precipitación mensual promedio en
las épocas de lluvias es 210 mm/mes <> 0.292 mm/h
- El tipo de precipitación está considerado como“ precipitación convectiva”
- Los datos antes mencionados se detallan en el siguiente cuadro.
CUADRO Nº 2
PROMEDIOS MENSUALES EPOCAS DE LLUVIAS
DATE WS PK RF BP EV RH TP
FechaVelocidad del Viento
Velocidad de Viento Max.
Precipitación
Presión Barométrica
Evaporación
Humedad relativa
Temperatura
m/s m/s mm milibar mm % ºC
ENERO 1.64 4.19 142.00 956.62 58.27 77.50 5.39FEBRERO 1.24 3.74 109.00 956.62 41.91 79.35 5.44
MARZO 1.46 3.96 210.00 956.62 64.36 79.70 5.14
ABRIL 1.31 3.80 58.00 956.62 64.82 77.69 5.20
MAYO 1.36 3.75 31.00 956.62 50.10 76.15 4.66Promedio 1.40 3.89 110.00 956.62 55.89 78.08 5.17
MAX 1.64 4.19 210.00 956.62 64.82 79.70 5.44
MIN 1.24 3.74 31.00 956.62 41.91 76.15 4.66
5.3 PRECIPITACIÓN CONVECTIVAS
Causada por el asenso del aire más liviano que el aire puro de los alrededores; es
puntual y su intensidad puede variar en lluvias ligeras y aguaceros.
6.0 DRENAJE
6.1 DRENAJE SUPERFICIAL
- viene hacer la forma adecuada para drenar aguas superficiales, en nuestro caso
sea previsto diseñar el pavimento con una inclinación promedio del 2.0 % de
tal manera que las aguas discurran así hacia las cunetas laterales.
- El objetivo principal es la eliminación de agua o humedad que en cualquier
circunstancia permite dañar al pavimento.
- El drenaje superficial está en la orientación Noreste a Suroeste.
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DESLIZAMIENTO
Los deslizamientos en la zona del proyecto no existen debido lógicamente a que la
partes laterales de la calle están pobladas y estas a su vez cuentan con veredas
perimétricas.
7.0 FILOSOFÍA DEL DISEÑO
El caudal máximo para nuestro diseño cuya proyección es fundamentada y está en
función de la precipitación (I) y el área de drenaje
- En nuestro proyecto hemos asumido los datos tabulados en el cuadro Nº 1 para
una altitud promedio de 4366.426 m.s.n.m.
7.1 EVALUACIÓN DEL CAUDAL DEL DISEÑO
Para la determinación del caudal de diseño se ha tomado como base teórica el
método Racional ampliamente usado en los estudios de esta clase.
7.2 METODO RACIONAL
Establece que el caudal superficial producido por una precipitación es necesario
definir la frecuencia de la lluvia y su duración.
Q= CIA donde
Q = Caudal Superficial (m3/s)
C = Coeficiente escorrentía (adimensional)
I = Intensidad promedio de la lluvia (mm /hr)
A = Área de Drenaje (ha)
7.3 Coeficiente C
Equivalente al coeficiente del retorno (Cr) ya que no toda llega a un sistema de
evacuación pluvial, si no que aparte se pierde en evaporación de tensiones
superficial a través de cunetas.
7.4 INTENSIDAD DE LLUVIA
El valor obtenido a través de un estudio hidrológico que se realiza en una zona
permiten obtener curvas de intensidad, dirección y frecuencia.
Es inversamente proporcional al tiempo y directamente proporcional al tiempo y
directamente proporcional a la frecuencia par nuestro caso consideramos una
intensidad de I=210 mm/mes que equivales a I = 0.292 mm/hr valor asignado
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 5
Expediente Técnico: Construcción de Pistas, Veredas, Desagüe Pluvial y Recuperación de Áreas Verdes en el Sector 2 del AA.HH. Túpac Amaru
para nuestro calculo ya que el tipo de precipitación es “PRECIPITACIÓN
COMVECTIVA”.
7.5 AREA DE DRENAJE
Para determinar el área de drenaje del área de influencia del proyecto tómanos
como principio el área tributaria paralelo a las cunetas laterales del pavimento y el
área tributaria de la población paralelo a la vía que tenga incidencia en los cálculos.
7.6 DIRECCIÓN DE FLUJO EN AGUAS EN CUNETAS
- Las cunetas hacen la función de recoger el agua y esta a su vez fluir con
direcciones a través de dichas pendientes.
- Las cunetas serán proyectadas en base a: capacidad, forma, dimensión,
pendiente, conservación.
- Finalmente el paso transversal hacia una calle principal a través de rejillas de
perfiles metálicos convenientemente diseñados con una separación mínima 5
cm.
- Los datos y tablas utilizados para los cálculos se detallan a continuación:
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VALORES DE C
TABLA N° 3
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CARACTERISTICAS DE LA SUPERFICE C
- Pavimento Asfáltico.
- Pavimento de concreto
- Pavimento de adoquines
- Veredas y pasajes
- Tejados y azotea
- Patios y pavimentos
- Caminos de grava
0.70 – 0.95
0.80 – 0.95
0.70 – 0.85
0.70 – 0.85
0.75 – 0.85
0.85 - 0.30
PARQUES CON SUELO ARENOSO
- Planos hasta 2% de pendiente
- De 2% a 7%
- Más de 7%
0.05
0.1 – 0.15
0.15 – 0.20
PARQUES CON SUELO ARCILLOSO
- Hasta 2%
- 2 % - 7%
- Más de 7%
- Praderas
0.13 – 0.17
0.18 – 0.27
0.25
0.20
ZONIFICACIÓN
- Comercial en el centro de la localidad
- Comercial en otra ubicación
- Residencia uní familiar
- Residencia multifamiliar separadas
- Residencia multifamiliar agrupadas
- Residencia zona suburbana
- Residencia zona industrial
- Parques y comentarios
- Parques de diversión
0.70 – 0.95
0.50 – 0.70
0.30 – 0.50
0.40 – 0.60
0.60 – 0.75
0.25 – 0.40
0.50 – 0.80
0.10 – 0.25
0.20 – 0.35
VALORES DE C
TABLA N° 4
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DE ACUERDO A LA TOPOGRAFÍA DEL
TERRENOC
TipoOndulada
S = 5 – 10 %
Inclinada
5= 10-30 %
- Cultivos
- Cultivos y pastos
- Bozales
- Áreas desnudas
0.60
0.30
0.18
0.80
0.72
0.42
0.21
0.90
DE ACUERDO AL AREA DRENAJE
- zonas residenciales
- Multi familiares separados
- Unifamiliares
- Multifamiliares
0.40 – 0.60
0.30 – 0.50
0.60 – 0.75
ZONA RESIDENCIAL DE DEPARTAMENTOS
- Zonas industriales
- Poco densas
- Densas
- Asfalto
0.50 - 0.80
0.60 - 0.90
0.85
COEFICIENTE DE ESCORRENTIA TIPICOS
TABLA 5
TIPO DE SUPERFICIE C
- ZONAS COMERCIALES
- DESARROLLO RESIDENCIALES CON CASAS CONTIGUAS Y
PREDOMINIO DE ZONAS DURAS.
- DESARROLLOS RESIDENCIALES MULTIFAMILIARES CON
0.90
0.75
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 9
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BLOQUE CONTIGUOS Y ZONAS DURAS ENTRE ELLOS.
- DESARROLLO RESIDENCIAL UNIFAMILIAR CON CASAS
CONTIGUAS Y PREDOMINIO DE JARDINES
- DESARROLLO RESIDENCIAL CON CASAS RODEADAS DE
JARDINES MULTIFAMILIARES APRESIABLEMEMNTE SEPARADAS.
- AREAS RESIDENCIALES CON PREDOMINIO DE ZONAS VERDES
Y CEMENTERIOS TIPO JARDINES.
- LADERAS DESPROVISTAS DE VEGETACIÓN
- LADERAS PROTEGIDAS CON VEGETACIÓN
0.75
0.55
0.45
0.30
0.60
0.30
PROCEDIMIENTO DE LOS CALCULOS REALIZADOS
RESUMEN
Para el cálculo del caudal de diseño y del diseño geométrico de las cunetas y
alcantarilla se uso el programa para cálculos hidrográficos (HIDROESTA) y el CIVIL
DESING respectivamente.
CALCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 10
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Haciendo uso del paquete informático HIDROESTA y seleccionando el método
racional que considera los siguientes parámetros y ecuación de diseño introducimos
los datos del cuadro Nº 1
METODO RACIONAL
C : Constante de acuerdo a la tablas.
I : Intensidad, tomando I (mm/hr)
A : Área en Ha
Q : Caudal (m3/seg)
Ventana mostrando las principales herramientas del programa informático
HIDROESTA
Ventana mostrando el ingreso de datos del cuadro Nº 1 y obteniendo resultados del
tiempo de concentración (Tc) e intensidad (I)
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 11
C I AQ =
360
C I AQ =
360
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Luego procedemos a calcular el coeficiente de escorrentía ponderado como se
muestra en la siguiente ventana para ello introducimos las aéreas tributarias por
lado contribuyente y los tipos de suelos obteniendo un coeficiente de escorrentía
ponderado de Cp.= 0.70 y un área total de 89.06 has.
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 12
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Una vez obtenido estos datos calculamos el caudal tributario máximo, estos
resultados se muestra en la siguiente ventana mostrando un caudal máximo de
0.019 m3/s que sería lo mismo que 19 litros por segundo, adema se muestra el
coeficiente de escorrentía ponderado de 0.70 y una intensidad máxima de 0.11
mm/hr.
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 13
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Con el caudal máximo obtenido procedemos a calcular las dimensiones del canal
pluvial para ello asemos uso como indicado anteriormente el programa de computo
CIVIL DESING. En este paquete se realizaran cálculos interactivos modificando datos
de sección para así obtener una sección óptima para la evacuación de aguas
pluviales como se muestra a continuación.
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 14
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Los datos introducidos al programa son los taludes de la parte derecha e izquierda
del canal que estamos diseñando, también se ingresa el coeficiente de rugosidad de
Manning el tirante de agua y la altura del canal, como se muestra en la ventana
anterior y los resultados en la ventana siguiente, el cual garantizan la optima
evacuación e aguas pluviales. Además obtenemos la curva de función del canal.
\
En la ventana siguiente se muestra como mencionamos anteriormente la curva de
funcionamiento del canal. Deducimos de esta que el canal con un tirante máximo
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 15
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puede evacuar hasta 37.5 litros por segundo de aguas pluviales que es superior
desde luego al caudal máximo de diseño.
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
1. En todo el estudio de drenaje lo más importante es la obtención de los
parámetros de diseño las cuales definen secciones respectivas de las
cunetas.
2. El uso de las cunetas permite conducir volúmenes de aguas que fluye por
estas a través de las lluvias caídas por precipitación y de los bordes
perimetrales.
3. Necesariamente las características topográficas y agentes meteorológicas,
tipo de suelo y uso de un valor “C” de acuerdo al material, influye en la
filosofía del diseño.
4. Todo estudio de drenaje permite mejorar las condiciones sanitarias y
pluviales de los techos, además se obtendrá ahorros de operación durante
la ejecución del proyecto.
5. El empleo de paquetes informáticos así como de los algoritmos
eficientemente desarrollados que utilizan estos permiten al diseñador
establecer un criterio para su diseño.
6. La dirección del flujo a través de las cunetas conducen los caudales en
función a sus pendientes.
7. Se debe contar con un EMISOR al final de los colectores para descargar el
cauce natural sea un río o laguna.
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 16
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8. En todo diseño del drenaje se debe establecer un criterio en el cual el
diseñador asumirá valores y ara un análisis comparativo de las formulas
matemáticas establecidas y de las normas
Memoria de Calculo: Evacuación Pluvial 17
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