DISEÑO FINAL hidrologia

MEJORAMIENTO CAMINOURUBÓ - PORONGO

CONSULTORA ENCIMA Pág. 1Empresa consultora de ingeniería

y medio ambiente

GobiernoMunicipal de Porongo

ESTUDIO A DISEÑO FINAL CARRETERA

URUBÓ - PORONGO



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ÍNDICE GENERAL

1. RESUMEN EJECUTIVO

1.1 Generalidades1.2 Introducción1.3 Antecedentes1.4 Objetivos del Proyecto1.5 Justificación del proyecto1.6 Descripción y Ubicación del proyecto1.7 Población Beneficiada con el Proyecto1.8 Geología del Lugar1.9 Clima1.10 Proyecto de pavimentación1.11 Presupuesto total del Proyecto1.12 Conclusiones y recomendaciones

2. DISEÑO GEOMÉTRICO ESTRUCTURAL

2.1 Introducción2.2 Estudio de Tráfico2.3 Categoría de la Vía2.4 Derecho de Vía2.5 Parámetros de Diseño2.6 Diseño Geométrico

2.6.1 Velocidad Directriz2.6.2 Niveles de Serviciabilidad y Capacidad2.6.3 Diseño en Planta

2.6.3.1 Peralte Máximo Admisible2.6.3.2 Coeficiente de Fricción Transversal2.6.3.3 Radios Mínimos de Curvas Circulares Horizontales2.6.3.4 Recomendaciones Generales para el Trazado en Planta

2.6.4 Parámetros de Diseño Vertical2.6.4.1 Pendientes Longitudinales Máximas2.6.4.2 Pendientes Longitudinales Mínimas2.6.4.3 Distancia de Visibilidad para el Frenado2.6.4.4 Curvas Verticales2.6.4.5 Radios Mínimos para Curvas Verticales2.6.4.6 Longitud Mínima en Curvas Verticales

2.6.5 Parámetros de la Sección Transversal2.6.6 Número de Carriles de Circulación2.6.7 Ancho de los carriles de Circulación2.6.8 Pendiente Transversal de la Calzada2.6.9 Pendiente Transversal del Terraplén2.6.10Capacidad de la Vía2.6.11Resumen de los Parámetros del Diseño Geométrico



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3. DRENAJE SUPERFICIAL DEL PROYECTO

3.1 Consideraciones Generales3.2 Análisis Hidrológico

3.2.1 Localización3.2.2 Características Hidrogeológicas3.2.3 Proceso de Estudio Geológico3.2.4 Estudio de Lluvias Máximas Existentes en el Área de Santa Cruz3.2.5 Estudios Existentes en el Área3.2.6 Análisis de problemática de las Lluvias máximas de Duración

Menor a una Hora3.2.7 Caracterización Morfológica

3.3 Análisis del Tiempo de Concentración3.4 Estimación del Caudal Máximo de Diseño

3.4.1 Perdidas3.4.1.1 Perdidas Según el Servicio de Conservación de Suelos S.C.S3.4.1.2 Coeficiente de Escurrimiento C

3.4.2 Estimación del Caudal Máximo de Diseño3.4.2.1 Hidrograma Unitario Triangular (S.C.S.) HUT3.4.2.2 Ecuación Racional

3.5 Configuración General del Sistema de Drenaje Superficial, Subterráneo yobras especiales

3.6 Consideraciones Sobre la Socavación y Arrastre3.7 Parámetros Técnicos para el Diseño hidráulico

3.7.1 Cunetas Laterales3.7.1.1 Definición3.7.1.2 Función3.7.1.3 Construcción

3.7.2 Alcantarillas3.7.2.1 Definición3.7.2.2 Selección del Tipo de Alcantarilla

3.8 Memoria de Cálculo de Alcantarillas

4. DISEÑO FINAL DEL PAVIMENTO

4.1 Consideraciones de Diseño4.2 Diseño del Paquete Estructural

4.2.1 Método AASHTO



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ANEXOS

I. ESTUDIO GEOTÉCNICO

II. ESTUDIO TOPOGRÁFICO

III. CONTEO DE TRÁFICO

IV. PLANOS DE PLANTA Y PERFIL

V. SECCIONES TRANSVERSALES

VI. PLANOS DE OBRA DE ARTE

VII. SECCIÓN TIPO

VIII. PRESUPUESTOS

IX. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

X. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES



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ESTUDIO A DISEÑO FINAL CARRETERAURUBÓ - PORONGO

1. RESUMEN EJECUTIVO

1.1 Generalidades

El estudio realizado, consiste en la elaboración del Diseño Final de Ingeniería Vial, al fin

de licitar la construcción de esta carretera, todas las actividades del diseño final están

sujetas a Normas para el diseño geométrico de la carretera, diseño estructural, diseño de

alcantarillas y otros, la consultora recomienda los criterios más aconsejables para este

proyecto.

1.2 Introducción

Debido a la importancia que tiene el desarrollo vial para la vinculación de los pueblos, así

como su desarrollo económico y social, cuyo objetivo primordial es de mejorar la calidad

de vida de los mismos, el Gobierno municipal de Porongo haciendo uso de sus

atribuciones y cumplimiento de sus funciones, definidas en la ley de descentralización

administrativa; ha incluido en su presupuesto un plan de desarrollo Vial que será realizado

en coordinación y participación de la prefectura del Departamento.

En este sentido el Gobierno Municipal, ha encargado la realización del presente diseño

Final de Ingeniería del Proyecto de mejoramiento a nivel de capa base del Camino Urubó

- Porongo de 15,657 km. de longitud, en una zona muy productora y de gran potencial

económico, turístico y social.

La urgencia de realizar la construcción del camino Urubó - Porongo se basa

principalmente en tratar de mejorar las condiciones de vida de las comunidades y grupos

de bajos ingresos, incorporándolos más efectivamente a la economía nacional.

El diseño posibilitará posteriormente buscar el financiamiento requerido para la ejecución

de los trabajos de mejoramiento y asfaltado del actual camino existente.



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1.3 Antecedentes

La Prefectura del Departamento, en base a los lineamientos de la estrategia

departamental de transporte, esta encarando diversos proyectos de construcción y

mejoramiento de carreteras que permitan la vinculación óptima entre las provincias del

departamento y con los otros departamentos.

Con la construcción del camino se abrirán nuevas expectativas para la producción

departamental, nacional y las exportaciones no tradicionales ya que permitirá acceder a

mercados externos en mejores condiciones de competitividad.

Factores propios de urgencia en la construcción de tramos carreteros:

La necesidad de integración física que tiene el departamento, internamente, como

con los departamentos vecinos del país.

La necesidad que tiene el país de mejorar las condiciones de infraestructura para

la exportación, por constituirse esta en base para la creación de nuevos ámbitos

de trabajo y producción en el contexto de la evolución de su economía, dando

lugar al incremento y diversificación de los productos de exportación tradicional, y

no tradicional.

La urgencia de mejorar las condiciones de vida de las comunidades y grupos de

bajos ingresos, incorporándolos más efectivamente a la economía nacional.

La necesidad de mejorar las condiciones de ocupación e integración territorial de

los comunarios de la zona.

El tratamiento de soluciones a todos estos aspectos y demandas, encuentra condiciones

más ventajosas al construirse este tramo carretero.



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1.4 Objetivo del Proyecto

La importancia del proyecto a nivel departamental, radica en el hecho de que se

constituye en un tramo importante de acceso a diferentes zonas productivas de la

provincia Andrés Ibáñez, puesto que permitirá la transitabilidad permanente y en óptimas

condiciones, a lo largo de todo el camino, fomentando así el comercio de la zona, del

departamento y del país.

Asimismo, se convierte en un factor permanente para el desarrollo de la zona de

influencia del proyecto, caracterizada por ser una zona de gran potencial agropecuario, y

turístico; ventajas que podrá ser explotadas con mayor acierto al concluirse la

construcción del proyecto.

Los documentos finales deberán permitir que la prefectura, cuente con un estudio técnico

– económico elaborado con los más adecuados métodos de diseño, análisis y evaluación

que demuestren objetivamente la convivencia de emprender el proyecto, a fin de

emplear sus recursos en la preparación de estudios consistentes, viables y elaborados de

acuerdo a planes y recomendaciones que realmente coadyuven en el proceso del

desarrollo regional y nacional.

Fundamentalmente, con el estudio se pretende:

Definir el trazado óptimo del camino, aprovechando al máximo la infraestructura

existente.

Establecer la mejor alternativa técnica de construcción, siguiendo y/o mejorando el

camino actual en términos de alineamiento y drenaje.

Determinar las mejores características técnicas, geométricas y estructurales,

desde los puntos de vista técnicos y económicos.

Definir el nivel de mejoramiento de la carretera.

Elaborar el diseño final y la justificación económica de una carretera que ofrezca

condiciones de transitabilidad durante todo el año.



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1.5 Justificación del Proyecto

Con la concreción del proyecto, fundamentalmente se pretende el desarrollo económico y

social de la región.

Ofrecer a los usuarios una vía en buenas condiciones de transitabilidad, capaz de

resolver los problemas generados por la baja capacidad vial.

Jerarquizar la red de la que forma parte el tramo vial en estudio.

Posibilitar la liberación y/o ahorro de recursos a través de la reducción de los

costos de transporte y mantenimiento.

1.6 Descripción y Ubicación del Proyecto

El camino Urubó - Porongo, se encuentra localizado en el departamento de Santa Cruz,

en la provincia Andrés Ibáñez abarcando casi toda la segunda Sección Municipal de la

Provincia “municipio Ayacucho”.

El municipio Ayacucho Limita al Norte con la provincia Sara, al Sur con los municipios de

La Guardia y El Torno, al Este con la capital de Santa Cruz de la Sierra y al Oeste con la

provincia Ichilo.

Geográficamente, el municipio Ayacucho - Porongo está ubicado entre los paralelos 17º

33´ y 17º 57´ de Latitud Sur y los meridianos 63º 12´ y 63º 30´ de Longitud Oeste y tiene

una altitud promedio aproximada de 425 m.s.n.m.

En su extensión, la vía atraviesa importantes comunidades de la provincia Andrés Ibáñez

del departamento de Santa Cruz, que tienen un gran potencial de producción agrícola y

turística.



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UBICACIÓN DEL PROYECTOCAMINO URUBÓ – PORONGO

MUNICIPIOAYACUCHOPORONGO



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1.7 Población Beneficiada con el Proyecto.

La población total del municipio Ayacucho, según el Censo Nacional de Población y

Vivienda efectuado por el Instituto Nacional de Estadística el 5 de agosto de 2001, era de

11.085 habitantes, que con respecto al total de la provincia Andrés Ibáñez (1.260.549

habitantes), significa un 0.9 %.

El año de 1992 la población del municipio de Porongo, era de 8.272 habitantes, logrando

un incremento poblacional en términos absolutos de 2.813 y en términos relativos del 34.0

%. Este resultado expresa para el período ínter censal (1992-2001), un ritmo de

crecimiento del 3.16% anual; por lo que para el año 2006 se estima que existe una

población de 12.690 según las proyecciones del Anuario Estadístico del INE 2005.

1.8 Geología del Lugar

Geológicamente el tramo estudiado se encuentra ubicado en la parte integral de la llanura

Chaco – Beniana, formada por llanuras aluviales, presentando una geomorfología

conformada por planicies y pendientes naturales poco pronunciadas, que drenan las

aguas a la Cuenca del Río Piraí.

1.9 Clima

El clima de la zona es tropical con invierno húmedo, tiene en promedio una temperatura

media anual de 22.6 ºC, presentando una temperatura máxima promedio anual de 27.6º C

y una temperatura mínima promedio anual de 17.7º C.

Estas temperaturas estimadas si las ponemos en relación de comparación con las

registradas en la provincia Andrés Ibáñez de 24.1º C la media, 28.8º C la máxima y 19.3º

C la mínima registrada en promedio para el período 1996-2000; podemos observar que

las temperaturas estimadas para el municipio de porongo son relativamente inferiores,

esto se debe fundamentalmente a las características propias del municipio, como son la

fisiografía, la latitud, altitud, topografía e hidrografía.



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1.10 Proyecto de Pavimentación

El Tramo de Pavimentación y mejoramiento vial denominado “Urubó – Porongo”, está

orientado a la construcción de una plataforma de rodadura, que permita mantener una

superficie de rodadura con un ancho adecuado (de acuerdo a las Normas de Diseño),

para brindar comodidad y seguridad a los usuarios, además de asegurar el transporte de

la producción de la zona tanto como la inclusión al progreso de la región a las

comunidades aledañas al tramo.

En general el diseño vial propuesto, se ha desarrollado siguiendo los alineamientos

horizontales y verticales de la carretera existente, mejorando el trazo en planta y perfil de

a vía, de acuerdo a los parámetros de velocidad directriz, ancho de plataforma, ancho de

bermas, radios mínimos y pendientes máximas establecidas según las Normas Bolivianas

para el Diseño de Carreteras.

En diseño geométrico de la carretera elaborado en gabinete, esta basado en los

levantamientos topográficos realizados sobre la vía en estudio necesarios para definir el

trazo de las “variantes de la vía” y de las obras a ejecutar en los “puntos críticos”

identificados a lo largo de toda la ruta en Estudio.

La planta y perfil longitudinal se realizará a una escala horizontal 1:2000 y a una escala

vertical 1:200 cubriendo aproximadamente 720 m. por plano, en estos planos se ubican

las áreas urbanas, áreas rurales, ubicación de alcantarillas, dirección del flujo en cunetas,

BM´s, progresivas, razante de la carretera, etc.

Las secciones de la carretera se presentan en el proyecto a escala horizontal 1:200 y

vertical 1:200, de la misma manera es importante indicar que para este proyecto en

particular se utilizó una sección tipo. (Ver anexos).

Las secciones transversales nos representan tramos homogéneos de la carretera, donde

se puede identificar si esta va en corte o en relleno, y si el trazo atraviesa zonas de

topografía plana u ondulada.



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1.11 Presupuesto total del Proyecto.

Alternativas Descripción de la Alternativa Costo Total $us.

Alternativa 1 Carretera con Concreto Asfáltico 5,362.805.38

Alternativa 2 Carretera con Hormigón Simple 5,520.510.08

Alternativa 3 Carretera con Capa Base 758.086.00

TRAMO ÚNICO: Comprende desde la progresiva 0+000 hasta la 15+657 Km.

ALTERNATIVA 1.- El tramo único con Concreto Asfáltico (CA)

ALTERNATIVA 2.- El tramo único con Hormigón Simple (HS)

ALTERNATIVA 3.- El tramo único con Capa Base

1.12 Conclusión y Recomendaciones.

Desde el punto de vista técnico económico, la ejecución del proyecto es plenamente

factible para la alternativa de construir el tramo mediante Capa Base, debido a las buenas

condiciones de acceso al lugar por estar ubicado a tan solo 18.00 Km. del centro de la

Ciudad de Santa Cruz; y finalmente debido a que existe en la región la disponibilidad de

los materiales y agregados para su construcción al contar con el Rió Piraí como

yacimiento principal de materiales de préstamo para la conformación del terraplén.

Los costos de construcción y mantenimiento son los más adecuados para el medio y para

el uso que se tiene previsto para esta carretera.

Las otras dos alternativas analizadas no son factibles desde le punto de vista económico

financiero sobre todo por el costo unitario lo cual significaría utilizar casi todo el

presupuesto del municipio como contraparte solo en esta obra , descuidando algunas

Áreas que pueden ser prioritarias.



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2. DISEÑO GEOMETRICO Y ESTRUCTURAL

2.1 Introducción

El diseño geométrico de una carretera es el proceso de relacionar los elementos físicos

del camino con las características operacionales de la vía que se requiere implementar.

Los criterios para el diseño geométrico de las carreteras se basan en principios de la

geometría y de la física, así como también de expresiones matemáticas según los

requerimientos de diseño del proyecto y del vehículo tipo, incluye no solamente cálculos

teóricos, sino también resultados empíricos deducidos de observaciones y análisis del

comportamiento de conductores, reacciones humanas y capacidad de las carreteras.

El diseño Geométrico del camino Urubó - Porongo fue elaborado de manera que ofrezca

condiciones de seguridad, comodidad y economía a los usuarios.

El Proyecto “Construcción camino Urubó – Porongo” cuenta con una longitud de 15,657

km., se inicia al final del Pavimento Rígido que parte del Puente Urubó, a 100 metros

antes de la entrada a la Urbanización “Jardines del Urubó”. Cuya progresiva adoptada

para el estudio del proyecto será la 0 + 000. Terminado el tramo en la Progresiva 15 + 657

en el Pueblo de Porongo exactamente al pie de la Plazuela del Cementerio Municipal.

Tramo diseñado por la consultora, objeto del presente estudio.

El trazado geométrico utiliza en su mayoría, el camino existente. Las zonas que atraviesa

la carretera son en general de topografía llana a semi ondulada, con presencia de

abundante vegetación en distintos tramos y pampas o praderas en otros.

2.2 Estudio de Tráfico

De acuerdo a los datos preliminares que el consultor ha determinado en el conteo del

tráfico actual del camino Urubó – Porongo, se ha determinado que el camino actualmente

tiene el siguiente tráfico promedio diario anual de TPDA actual = 978, Con una

proyección a diez años de TPDA futuro = 1062 vehículos / día >700 vehículos / día.Según el manual del Servicio Nacional de Caminos la carretera ingresaría a la categoría



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II, pero tratándose de tramos urbanos se adopta como categoría de diseño la categoría IIIy una velocidad de diseño menor a la especificada subdividida en dos: 60 km./hr y 40

Km./hr (para tramos urbanos). El estudio y diseño de ingeniería del proyecto cumplirá con

las características básicas de diseño geométrico estipulado para esta categoría según el

TPDA proyectado, Cuadro 2.2.

Cuadro 2.2

Tipo de vehículosEstacion No. Veh. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 1161 404.00 155.00 513.00 22.00 33.00 0.00 26.00 4.00 4.00 0.00 28.00 0.002 133 150.00 304.00 307.00 8.00 9.00 0.00 14.00 2.00 0.00 0.00 30.00 0.00Promedios 277.00 230.00 410.00 15.00 21.00 0.00 20.00 3.00 2.00 0.00 29.00 0.00

Composición (%) 28.32 23.52 41.92 1.53 2.15 0.00 2.04 0.31 0.20 0.00 2.97 0.00Sumas 917.00 36.00 25.00 29.00

Referencias.-Livianos Buses Camiones

1 = Automóviles-Vagonetas 4 = Micros(12-2 ASTS) 7 = Pequeño 11 = Motos2 = Camionetas (hasta 2 Ton.) 5 = Bus mediano (22-35 ASTS) 8 = Mediano 12 = Otros3 = Otros Livianos 6 = Bus grande (86 ASTS ó mas) 9 = Grande

10 = Con Acoplado

Código TPDA Factor n Año (1+i)^n Total Anual Acum.tipo año de carga

vehículo 2006 AASHTO 0.00 2006 1.000 12723.17 12,723.171 277 0.0002 1.00 2007 1.040 13232.10 25,955.272 230 0.0004 2.00 2008 1.082 13761.38 39,716.653 410 0.0132 3.00 2009 1.125 14311.84 54,028.484 15 0.0132 4.00 2010 1.170 14884.31 68,912.795 21 0.2664 5.00 2011 1.217 15479.68 84,392.476 0 0.9296 6.00 2012 1.265 16098.87 100,491.347 20 0.2664 7.00 2013 1.316 16742.82 117,234.178 3 2.4512 8.00 2014 1.369 17412.54 134,646.709 2 5.4123 9.00 2015 1.423 18109.04 152,755.74

10 0 4.9378 10.00 2016 1.480 18833.40 171,589.14Totales 978 11.00 2017 1.539 19586.74 191,175.88

12.00 2018 1.601 20370.21 211,546.0813.00 2019 1.665 21185.01 232,731.10

TPDA = 978 14.00 2020 1.732 22032.41 254,763.51Para i = 4.00% 15.00 2021 1.801 22913.71 277,677.22Factor dirección = 0.50 16.00 2022 1.873 23830.26 301,507.48Factor Carril = 0.95 17.00 2023 1.948 24783.47 326,290.95W = 1.80E+05 18.00 2024 2.026 25774.81 352,065.76

19.00 2025 2.107 26805.80 378,871.56

10.820.00

34.86

CALCULO DE EJES EQUIVALENTES S.CRITERIO AASHTO

5.590.005.337.35

0.060.095.410.20

Total 8.2 Tn.

Equiv.p/100

camion. en vía

PROYECCION DE TRAFICO EQUIVALENTE

Estación Urubó - PorongoCOMPOSICION DE TRAFICO



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2.3 Categoría de la vía

Cuadro 2.3 Categoría de la Vía para el Diseño de Carreteras

Categoría Características de la Vía Criterios de Clasificación

0 Doble calzadaDos o más carriles por dirección

TPDA mayor de 15000Función: movilidad

IA Doble calzadaDos o más carriles por dirección

TPDA mayor de 5000Función: movilidad

IB Calzada simpleDos carriles TPDA mayor de 1500

II Calzada simpleDos carriles TPDA mayor de 700

III Calzada simpleDos carriles TPDA mayor de 300

IV Calzada simpleDos carriles TPDA mayor de 200

El estudio y diseño de ingeniería del proyecto cumplirá con las características básicas de

diseño geométrico estipulado para esta categoría.

2.4 Derecho de Vía

El camino en estudio, cuyas características geométricas de diseño se muestran en la

Planta Tipo, tiene un derecho de vía igual a 50 m. que cumple con lo estipulado por

normas, pero por las condiciones de asentamiento y población es limitativo, no permite

que el diseño vaya mas allá de lo que el Derecho de Vía ofrece, bloqueando mejoras o

ampliaciones superiores a las que hoy se consideran, debiendo en el futuro, para este

tramo buscar nuevas soluciones con previsiones que el caso aconseja.

Tramos urbanos de la vía 20 metrosTramos rurales de la vía 50 metros

2.5 Parámetros de Diseño

Los parámetros de control para el proyecto de una carretera están basados no solamente

en cálculos numéricos, sino también en otros factores tales como: funcionalidad de la



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carretera, costos de construcción, costos de operación vehicular, operaciones de

mantenimiento sencillas y de bajo costo etc., que son de gran importancia.

Tomando estos aspectos en consideración, el consultor ha efectuado un análisis

exhaustivo de las normas del Servicio Nacional de Caminos, como de diversas normas

vigentes tanto en Bolivia como en países vecinos, eligiéndose las Normas Bolivianas

como el principal criterio y complementándose, cuando fuera necesario, con otras normas

que ya han sido utilizadas en el país en otros estudios. Los parámetros de diseño

empleados en el proyecto se resumen en las Tablas 2.5.1 y 2.5.2 citadas a continuación:

TABLA 2.5.1PARÁMETROS PARA DISEÑO PLANTA Y PERFIL LONGITUDINAL

PARÁMETROSTIPOGRAFÍA

PLANA ONDULADA MONTAÑOSA

VELOCIDAD DIRECTRIZ (KM/H) 80 60 40PERALTE MÁXIMO (%) 6 8 10RADIO MÍNIMO ABSOLUTO (M) 229 115 47RADIO MÍNIMO DESEABLE (M) 252 125 47PENDIENTE MÁXIMA (%) 6 7 7DISTAMCIAS MÍNIMAS DE VISIBILIDADDE FRENADO (M) 130 80 45DE SOBREPASO (M) 560 420 270VALORES DE “K” PARA CURVAS VERTICALESCURVAS CONVEXAS (M) 90 42 15CURVAS CONCAVA 46 29 15

TABLA 2.5.2PARÁMETROS PARA DISEÑO GEOMÉTRICO SECCIÓN TRANSVERSAL

ELEMENTO DIMENSIÓNSUPERFICIE DE RODADURA (M) 6.0ANCHO DE BERMAS (terreno plano y ondulado) (M) (Adoptado) 1.5ANCHO DE BERMAS (terreno montañoso) (M) 2,0SOBREANCHO DE CURVAS (M) 0.4 – 2.05GALIBO VERTICAL (M) 5.5DERECHO DE VIA (M) 50



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2.6 Diseño Geométrico

El diseño geométrico de una carretera, como una parte del diseño de una infraestructura

de transporte carretero, responde al concepto de suministrar a la demanda una vía

adecuada para satisfacer sus requerimientos, minimizando de manera compatible el costo

total del transporte y los perjuicios que se pueden provocar al contorno sobre el cual se

localiza el proyecto.

2.6.1 Velocidad Directriz

Se define como la máxima velocidad segura a la que se puede transitar, sobre un camino

bajo condiciones de bajo trafico vehicular, con buen tiempo y habilidad de un conductor de

características medias con un vehículo en buenas condiciones. Naturalmente este

concepto excluye a los conductores temerarios. En el cuadro 2.6.1 se muestra las

distintas velocidades en función a la categoría de la vía y a la topografía del lugar.

Cuadro 2.6.1 Velocidad Directriz

Categoría TPDA Veh/día Topografía Velocidad Directriz km/hr.

0 >15000

Llano 120Ondulado 100

Montañoso 80

IA >5000


Montañoso 60

IB >1500


Montañoso 60

II >700


Montañoso 50

III >300

Llano 80Ondulado 60

Montañoso 40

IV <200

Llano 60Ondulado 40

Montañoso 30



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Por la importancia del proyecto en estudio, en función del tráfico vehicular esperado y las

características topográficas predominantes de región llana a semi ondulada y al tratarse

de zonas urbanas en gran parte del tramo, basándose en el Manual y Normas para el

Diseño Geométrico de carreteras del Servicio Nacional de Caminos, la velocidad

adoptada para el diseño del Proyecto, es la siguiente:

Velocidad Directriz= 60 Km./ hr y 40 Km./ hr (tramos urbanos)

2.6.2 Niveles de Servicio y Capacidad

El manual de capacidad de caminos define un concepto cualitativo, llamado nivel de

servicio, que procura evaluar la calidad de circulación de una corriente de transito. Esa

calidad de servicio refleja la incidencia de varios factores, entre los cuales se encuentran

la velocidad y el tiempo de viaje, las interrupciones o restricciones al transito, la libertad de

maniobra, la seguridad, la comodidad y la conveniencia y los costos de operación.

Se define seis niveles de servicio, desde A hasta F, del mejor al peor, que abarca toda la

gama de condiciones de operación del transito. Los niveles de servicio A, B, C, D y E,

corresponden a flujos interrumpidos; el nivel de servicio F a condiciones de flujo forzado.

Con las condiciones prevalecientes del transito y de la calzada, composición del tráfico y

características geométricas de la carretera, se estimó el volumen máximo de vehículos

que pueden circular en una sección o tramo de carretera en cada nivel de servicio.

La importancia del nivel de servicio y del volumen de servicio, en el diseño geométrico de

la carretera, reside en el nivel de servicio que se considera deseable para el VHD de un

año futuro del proyecto, lo cual condiciona la selección de la velocidad directriz, el

número de carriles y calzadas a construir.

2.6.3 Diseño en planta

Las consideraciones para el diseño en planta de una carretera, podemos indicar por

principio que están formados por líneas rectas enlazadas por arcos de círculos, los cuales

se adaptan a la topografía del proyecto y a los requisitos de diseño. Para un diseño

aceptable en planta de la carretera, se deberá considerar previamente los siguientes

parámetros que a continuación se les explicará:



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2.6.3.1 Peralte Máximo Admisible

El peralte es una inclinación que se da a la sección transversal de la carretera en los

tramos en curva horizontal, con la finalidad de contrarrestar el efecto de la fuerza

centrifuga que actúa sobre un vehiculo en movimiento.

La elección del peralte esta en función de la velocidad directriz, categoría de la vía,

condiciones climáticas de la zona y la topografía local. Los valores máximos

recomendados para el peralte se indican en el siguiente cuadro:

Cuadro 3.4.1 Peraltes máximos – S (max.) %

Criterio de aplicación S max. deseable S max. absoluto- Zonas rurales con hielo o nieve sobre la calzada- Carreteras de categoría 0 y AI- Zonas con desarrollo urbano adyacente

5 6

- Zonas llanas y onduladas, sin hielo o nieve 6 8- Zonas montañosas, sin hielo o nieve sobre la calzada 8 10

Para el presente proyecto en las curvas utilizaremos un peralte de: Smáx.=8%

Para los tramos rectos del proyecto se adoptará S = 2%, este peralte es escogido para un

adecuado escurrimiento de las aguas.

2.6.3.2 Coeficiente de fricción Transversal

Los valores de la fricción transversal entre los neumáticos y el pavimento, han sido

determinados empíricamente. El cual considera condiciones medias del vehículo

(neumáticos, etc.) de la calzada (rugosidad, etc.) y del conductor (habilidad, confort, etc.).

Si estos coeficientes no son superados, proporcionan la seguridad de que no se producirá

un desplazamiento del vehículo y de que el conductor como los pasajeros, no tendrán

sensaciones de incomodidad, cuando el vehiculo circule por la curva.

Para determinar el valor del coeficiente de fricción transversal, la norma AASHTO lo

determina mediante la siguiente fórmula:



y medio ambiente


f = 0.196 – 0.0007V f = Coeficiente de fricción transversal

f = 0.15 para V = 60 Km. / hr V = Velocidad directriz (km/hr)

f = 0.17 para V = 40 Km. / hr V = Velocidad directriz (km/hr)

2.6.3.3 Radios Mínimos de Curvas Circulares Horizontales

Una vez fijados el peralte y el coeficiente de fricción transversal, el radio mínimo de la

curva circular, calculado con el criterio de seguridad al deslizamiento según la norma

AASHTO responde a la siguiente expresión:

R min. =)(*127 max

2

fS

V

Donde:

R min. = Radio mínimo de curva (m)

S = Peralte Transversal (m/m)

f = Coeficiente fricción transversal (adimen.)

Aplicando la expresión anterior, podemos determinar el radio mínimo aplicable en el

presente proyecto, para tramos rectos se considera la velocidad de diseño V = 80 km/hr y

para los tramos curvos se estima que la velocidad se reducirá a 60 km/hr:

Para V = 60 km/hr f= 0.150 Smax = 6% Rmin = 135 m

Para V = 40 km/hr f= 0.170 Smax = 8% Rmin = 50 m

2.6.3.4 Recomendaciones Generales para el Trazado en Planta

Además de los valores cuantitativos calculados anteriormente, es importante considerar

las siguientes recomendaciones generales para el diseño en planta de la carretera, estas

recomendaciones están destinadas para mejorar en lo posible el confort y seguridad del

conductor:

a) En el trazado en planta debe evitarse el diseño de curvas con pequeña longitud.

b) El diseño de arcos demasiados largos deberá ser evitado, limitándose el largo de un

arco a 1500 metros.



y medio ambiente


c) Dos curvas circulares de distinto sentido de curvatura, deberán unirse con tramos

rectos de un largo tal, que permitan una transición del peralte suave entre

curvaturas.

d) Para velocidades de 60 km/hr, como es la velocidad de diseño del proyecto, se

deberá adoptar una recta conforme a la topografía, evitándose el uso de tangentes

demasiado cortas.

e) En lugares donde se tenga que proyectar dos curvas del mismo sentido de

curvatura, se procurarán por lo menos rectas largas de ciento cincuenta metros

aproximadamente, cuando se considera velocidades de diseño de 60 km/hr en el

tramo.

f) Para velocidades de 60 km/hr o menores, se adoptarán como mínimo las distancias

suficientes para permitir la transición suave del peralte.

g) En áreas planas se evitará los tramos rectos largos, introduciéndose curvas que

quiebren la monotonía captando la atención del conductor; recomendándose que

los tramos rectos no pasen de 5 km.

2.6.4 Parámetros del Diseño Vertical

Para el diseño vertical de la carretera su trazado vertical está compuesto por líneas rectas

con pendientes ascendentes o descendentes y unidas por arcos de curvas parabólicas.

Actualmente la rasante existente del camino, está en algunos tramos con el mismo nivel

que el terreno natural y en otros casos con niveles inclusive menores que el terreno

natural circundante, esta situación nos ocasiona problemas de drenaje a la vía. Por lo

tanto la rasante que se diseñe en el proyecto deberá corregir estos defectos,

adaptándolos a los requerimientos hidrológicos de drenaje.

En pendientes de mucha longitud, es conveniente diseñar una pendiente más fuerte al

principio de la subida y otra más suave al final, para aprovechar el impulso acumulado por

los vehículos en el tramo anterior.

Siempre que resulte posible, deben evitarse las curvas verticales del mismo sentido

separadas por una pequeña sección de pendiente uniforme.



y medio ambiente


2.6.4.1 Pendientes Longitudinales Máximas

La selección de las pendientes longitudinales máximas están relacionados con la

categoría de la vía, que se refleja directamente con el volumen y composición del tráfico

previo, la importancia de la carretera, la topografía de la franja del trazado y la altura del

terreno con respecto al nivel medio del mar. Valga destacar que según el sentido de las

pendientes, éstas pueden ser ascendentes de signo (+) y descendentes del signo (-).

En el cuadro No.2.6.4.1 se presentan las pendientes máximas según la categoría de la vía

y sus velocidades directrices:

Cuadro 2.6.4.1 Pendientes máximas en función de la categoría

Categoría de la Vía Velocidad directriz Km. / hr Pendientes máximas %0 120-80 3-5AI 120-70 3-6IB 120-70 3-7II 100-50 4-8III 80-40 6-8IV 80-30 7-10

Por el camino Urubó - Porongo, la vía está clasificada como Categoría III, por lo tanto se

recomienda adoptar las siguientes pendientes máximas:

Cuando la topografía de la carretera sea plana y la velocidad de diseño es de 60

km/hr, la pendiente que se adoptará será de 8%.

2.6.4.2 Pendientes Longitudinales Mínimas

La elección de pendientes mínimas se realiza con el objeto de asegurar el drenaje de las

aguas superficiales sobre la calzada.

Por lo general, es deseable que la carretera tenga una pendiente longitudinal mínima de

1 % en ciertos sectores críticos como son las zonas de transición del peralte.



y medio ambiente


2.6.4.3 Distancia de Visibilidad para el Frenado

La distancia de visibilidad para el frenado establece las condiciones mínimas de visibilidad

para el diseño del alineamiento vertical, de manera que este proporcione las condiciones

de confort y seguridad.

Esta longitud esta compuesta de las siguientes distancias:

a) Distancia recorrida por el vehículo desde el momento en que se hace visible el

obstáculo hasta el instante en que se aplican los frenos.

b) Distancia recorrida por el vehículo luego de aplicados los frenos y hasta el

momento en que se detiene totalmente.

Durante el frenado del vehículo, existen unos coeficientes de fricción longitudinal, que se

adoptan según el cuadro No. 2.6.4.3

Cuadro 2.6.4.3 Coeficientes de fricción entre los neumáticos y el pavimento

V (km / hr) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120F1 0.40 0.37 0.35 0.33 0.31 0.30 0.29 0.28 0.27 10.2

Los valores mínimos de la distancia de visibilidad de frenado se aplican en las

intersecciones, curvas horizontales y curvas verticales. El cálculo de la distancia de

visibilidad para el frenado, se la realiza mediante la siguiente expresión:

Df =)(2546.3 1

2

if

VtV

Df= Distancia mínima de frenado (m)

V = Velocidad directriz (km/h)

t = Tiempo de percepción y reacción (seg.) (t=2.5 seg.)

f1= Coeficiente de fricción longitudinal (Adimensional)

i = Pendiente longitudinal de la rasante (m/m) (es negativa si es de bajada)



y medio ambiente


En el cuadro se encuentran las distancias mínimas de frenado usadas el actual proyecto:

Cuadro 2.6.4.3´ Distancias mínimas de frenado según la velocidad directriz

V (Km./h) f 1 Dist. De Frenado (m)

60 0.15 85.0040 0.17 45.00

2.6.4.4 Curvas Verticales

Las curvas verticales producen un cambio gradual de la inflexión entre dos rasantes

rectilíneas contiguas de distinta pendiente, pudiendo presentarse dos casos:

a) Curvas Verticales Convexas

b) Curvas Verticales Cóncavas

La curva vertical obedece a una parábola de 2º grado, debido a que se obtiene una

variación uniforme de la pendiente y a que ofrece facilidades al momento de ejecutar el

replanteo en el tramo de diseño. Las curvas verticales solo se proyectan cuando la

diferencia algebraica entre dos pendientes es mayor a 0.5%, debido a que diferencias

menores no son percibidas por los conductores y además se pierden durante la obra.

El cálculo de los parámetros mínimos de las curvas verticales, debe realizarse teniendo

en cuenta criterios de seguridad, estética, comodidad y confort. Existen tablas para la

determinación de los parámetros mínimos de curvas verticales, en función de la velocidad

directriz y la diferencia algebraica de pendientes. Las parábolas utilizadas se definen por

su parámetro “K” radio de curvatura en el vértice, la longitud de la parábola con valores

aceptables se calcula con la siguiente expresión:

L= K.A

L= longitud de la curva vertical o proyección horizontal del desarrollo de la parábola en mt.

K= Parámetro de la parábola, en mt. Es la distancia horizontal, requerida para que se

produzca un cambio gradual de pendiente de un punto a otro a lo largo de la curva.



y medio ambiente


A=ί1- ί2= Valor absoluto de la diferencia algebraica de las pendientes, en mt./mt.

2.6.4.5 Radios Mínimos para Curvas Verticales

En la tabla se presentan los radios mínimos recomendados por la AASHTO, esta

especificación está en función de la velocidad de diseño.

Cuadro 2.6.4.5 Radios Mínimos para Curvas Verticales

Velocidad de Diseño Km./hrRadios Mínimos (metros)

Curva Convexa Curva Cóncava

110 8,000 4,500

80 3,000 3,000

60 1,600 1,500

30 750 500

Para la velocidad de diseño de 60 Km. / hr de la tabla determinamos por interpolación:

Curvas Convexas Radio Mínimo = 1,600 mCurvas Cóncavas Radio Mínimo = 1,500 m

2.6.4.6 Longitud Mínima en Curvas Verticales

De la misma manera la norma AASHTO recomienda que el largo mínimo de las cuervas

verticales, sea de acuerdo a la siguiente fórmula:

L mín. = 3 V Lmín= Largo mínimo en pies

V = Velocidad de diseño en millas / hr.

Para el proyecto del camino Urubó - Porongo, en la que se ha considerado la velocidad de

diseño de 60 Km/Hr, la longitud mínima de la curva vertical será de 34 metros.

Longitud mínima de las curvas verticales = 34 m.



y medio ambiente


2.6.5 Parámetros de la Sección Transversal

Los parámetros que se determinan para una sección transversal de una carretera,

dependen del tipo de carretera y del tráfico que circula, estos elementos influyen en las

características operativas, estéticas y de seguridad que se adopten para la misma.

2.6.6 Número de Carriles de Circulación

El número de carriles de circulación está condicionado principalmente por el volumen de

tráfico que tendrá la vía y por la categoría del tramo. Debido al tráfico existente y futuro

del camino Urubó - Porongo, se la clasifica con la categoría III. Según tabla 2.3

2.6.7 Ancho de los Carriles de Circulación

El ancho de los carriles de circulación proviene del ancho del vehículo tipo más un sobre

ancho de seguridad; este ancho de seguridad está condicionado por la velocidad directriz,

la categoría de la vía y del sentido de circulación. Los valores recomendados para el

ancho de los carriles de circulación, de acuerdo a la categoría de la vía y a su velocidad

directriz se muestran en el siguiente cuadro:

Cuadro 2.6.7 Ancho de los Carriles de Circulación

Categoría Velocidad Directriz (km/h) Ancho del carril (m)

0 120-80 3.65 – 3.50AI 120-70 3.65 – 3.50IB 120-70 3.65 – 3.50II 100-50 3.65 – 3.35III 80-40 3.50 – 3.00IV 80-30 3.35 – 3.00

En el proyecto se ha considerando un ancho de seguridad para el paso de los vehículos,

el tráfico liviano de la ruta y la categoría, adoptamos los siguientes valores:

Ancho del carril = 3. m Ancho de la calzada= 6. m.



y medio ambiente


2.6.8 Pendiente Transversal de la Calzada

El objetivo principal para que la calzada tenga una pendiente transversal, es el de

asegurar un adecuado escurrimiento de las aguas superficiales, con el propósito de evitar

que la infiltración afecte la estructura del pavimento con sus respectivas capas

estructurales y para disminuir la formación de láminas de agua que pueden ser peligrosos

durante la circulación de los vehículos.

La pendiente transversal de la calzada puede diseñarse en dos formas básicas: como una

sección compuesta por dos sentidos de la pendiente con el punto más alto situado en el

centro de la calzada (tramo recto) o como una sección con pendiente única en un solo

sentido (tramos curvos).

La elección de la pendiente transversal, está en función de los siguientes parámetros:

Cuadro 3.6.3 Pendiente Transversal de la calzada (%)

Tipo de pavimento Zona Húmeda Zona secaPavimento de hormigón 2,0 – 1,5 2,0 – 1,5

Pavimento flexible 2,5 – 2,0 2,0

Tratamientos bituminosos superficiales 3,0 – 2,5 2,5 – 2,0

Calzadas no pavimentadas 4,0 – 3,0 3,5 – 3,0

Como en el proyecto la calzada no será Pavimentada, por lo tanto se adopta:

Pendiente Transversal de la calzada o de bombeo = 3.0%

2.6.9 Pendiente Transversal del Terraplén

La pendiente recomendada para los taludes del terraplén, son determinados en base a

ensayos de suelos, con el objetivo de adoptar pendientes que garanticen la estabilidad de

los mismos y eviten la erosión.



y medio ambiente


El relevamiento geológico de superficie en el camino Urubó – Porongo, conjuntamente a

la lectura de las muestras obtenidas a diferentes profundidades y los resultados del

laboratorio de mecánica de suelos, permiten afirmar la participación de los siguientes tipos

de suelo: arcillas inorgánicas, limos inorgánicos, arenas limosas, y arenas finas. Por

lo tanto su pendiente transversal será:

Pendiente Transversal del Terraplén 1: 2

2.6.10 Capacidad de la Vía

La capacidad de la vía se la define como el número máximo de vehículos que pueden

pasar por un tramo dado de la vía, durante un lapso de tiempo, con las condiciones

prevalecientes de la vía y del tráfico.

La capacidad de las vías se determina mediante la comparación de la misma con otra que

cuenta con las condiciones ideales tanto de calzada como de tránsito. La capacidad de

una vía con condiciones ideales es de 2000 vehículos por carril y por hora. Para la

determinación de la capacidad de la vía, es necesario aplicar diferentes factores o

parámetros de ajuste. La expresión que sirve para determinar la capacidad es:

C = 2000. N. W.Tc

C = Capacidad de la vía (Veh./hr)

N = Número de carriles (en un sentido)

W = Factor de ajuste conforme al ancho del carril y la distancia a obstáculos de la vía.

Tc = Factor de ajuste por la presencia de camiones.

Para el proyecto del camino Urubó - Porongo, la cual es una carretera rural con poco flujo

de tráfico excepto en épocas de cosecha y los días feriados al tratarse de, la

determinación de la capacidad de la vía será:

- N = 1 carriles de circulación por sentido.

- W = 1.00

- Tc = 0.65 (65% de camiones)

C = 1300 veh/hr



y medio ambiente


Para el camino Urubó - Porongo, el tráfico futuro estimado que se cálculo es de 1062

vehículos / día (a diez años) y si consideramos que este tráfico futuro se mantiene por 12

horas consecutivas, se tendría que la capacidad máxima de la vía para el proyecto seria

de 88 vehículos / hr, una cantidad muy inferior a la capacidad de la vía determinada en el

diseño; inclusive si por alguna circunstancia se duplicará el tráfico, la capacidad de la vía

podría aun soportar este tráfico. Con estos argumentos concluimos que los parámetros de

diseño asumidos en el proyecto son correctos.

C = 1300 veh / hr > 88 veh / hr

2.6.11 Resumen de los Parámetros del Diseño Geométrico de la Vía

Nombre del Parámetro de Diseño Unidad Especificación del ParámetroClasificación de la carretera Categoría III

Características de la calzada Calzada Simplemente con dos carriles

Vehiculo Tipo H 15 30,000 Lb = 14 Tn.

Derecho de víaTramos UrbanosTramos Rurales

MM

20.0050.00

Velocidad de Diseño Km. / hr 60 y 40

Parámetros de Diseño en PlantaPeralte Máximo Admisible SmaxRadio Mínimo en curvas circulares

V = 60 Km./hr y Smax = 8 %V = 40 Km./hr y Smax = 8 %

%

MM

8

135.0050.00

Parámetros de Diseño VerticalPendiente Longitudinal MáximaPendiente Longitudinal MínimaDistancia de visibilidad de frenadoRadios mínimos de curvas verticales

R min. Curvas ConvexasR min. Curvas Cóncavas

Longitud Mínima en curvas verticales

%%M

MMM

60.285.00

1,6001,50028.00

Parámetros de la Sección TransversalAncho de la calzadaPendiente Transversal de la calzadaPendiente Transversal del TerraplénPendiente Transversal de la Cuneta

M%

6.003.01:21:2



y medio ambiente


3. DRENAJE SUPERFICIAL DEL PROYECTO

3.1 Consideraciones Generales

El presente informe ha sido preparado con el objetivo de mostrar el diseño final de las

obras de drenaje del camino Urubó - Porongo, también contiene los criterios que sirvieron

de base para el diseño de ingeniería de alcantarillas y cunetas. El estudio hidrológico es

muy importante para la determinación de los caudales de diseño, la ubicación y tipo de las

obras de drenaje.

3.2 Análisis Hidrológico

El fin primordial del estudio es la determinación de los caudales que permitan el diseño de

las obras que conforman el sistema de drenaje (alcantarillas y cunetas). En ambas

necesidades el caudal que atravesará la sección de drenaje será producto,

principalmente, de la escorrentía superficial proveniente de la precipitación pluvial que

acontezca en la cuenca de drenaje donde esté ubicada la mencionada sección y por otra

parte, igual de importante, el caudal sólido que conduzca la corriente de agua. Caudal

líquido y caudal sólido, son funciones directas de las características morfométricas de la

cuenca y de las características del régimen pluvial que gobiernan en ella.

Interesa sobre todo las condiciones naturales de drenaje, la cobertura vegetal, las

condiciones de pendiente, la constitución de los suelos, el uso actual y futuro, el área de

drenaje, sin que el ordenamiento señalado muestre algún nivel de importancia, puesto

que todos ellos actuarán por si o en conjunto cuando se tenga que dar un escurrimiento

del agua sobre el suelo.

3.2.1 Localización

El Proyecto se localiza al Oeste de la ciudad de Santa Cruz, en ladera de la serranía

pasando el río Piraí, geográficamente se ubica entre coordenadas Norte (468000 a

478000) y Este (8026000 a 8036000) y en el terreno se inicia a la salida de la

urbanización “Jardines del Urubó” y hasta el ingreso de la población Porongo.



y medio ambiente


3.2.2 Característica Hidrogeológica

Morfológicamente gran parte de las cuencas (desde el Urubó hasta las cercanías de la

población de Porongo) se dirigen hacia el Nor-Oeste como cabecera del río Pereolocito

que desemboca sus aguas al Río Piraí al norte en el canal Latino y solo la fracción de

cuencas cercanas a Porongo desembocan directamente al Río Piraí. En general los

cauces se denotan de baja pendiente, tipo intermitente con carga sedimentológica y en el

sector intermedio (cinturón eólico) hay un intenso transporte de sólidos (arena media y

fina) debido al efecto eólico.

3.2.3 Proceso del Estudio Hidrológico

Para el dimensionamiento de las obras de drenaje se requiere conocer los caudales pico

o máximos, asociados con su probabilidad de ocurrencia (periodo de retorno), y por las

características hidromorfológicas de los cauces intermitentes, dichos caudales deberán

necesariamente generarse sintéticamente a partir de modelos matemáticos

lluvia/escorrentía, por lo que es necesario desarrollas las siguientes actividades:

Recopilación, revisión y evaluación de datos hidrológicos básicos (lluvias máximas,

imágenes satelitales, carta geográfica del IGM, etc.).

Recopilación, revisión y evaluación de estudios hidrológicos realizados en el área y

que tiene relación con el presente Proyecto.

Análisis de las precipitaciones máximas diarias en las estaciones de Santa Cruz y La

Guardia, su proyección estadística para periodos de recurrencia prefijados de 10, 20,

50 y 100 años.

Esquematización de las cuencas de aporte con base a imágenes satelitales,

restitución de la carta geográfica IGM, todo en programa ArcViev (ESRI).

Definición de parámetros físicos y meteorológicos de cada una de las cuencas: área

de drenaje (A), Índice de escorrentía (CN), condiciones de humedad antecedente

(AMC), tiempo de concentración (Tc), longitud (L), distribución temporal y promedio de

la precipitación en el área del proyecto.

Generación sintética de caudales por el método del hidrograma triangular de la SCS y

contrastado con el modelo de la ecuación racional.



y medio ambiente


En el presente informe, el Consultor muestra el análisis realizado de la variable lluvia, la

cual es uno de los parámetros más importantes de la modelación hidrológica; la

metodología sigue, de alguna manera, las premisas establecidas en anteriores estudios

realizados para proyectos tanto en la ciudad de Santa Cruz como en la ruta hacia La

Guardia, a fin de considerar las premisas establecidas en las mismas.

3.2.4 Estudios de lluvia máximas existentes en el área de Santa Cruz

Tipo de lluvia.- En el sector del Proyecto las lluvias se caracterizan por ser convectivas o

de verano formadas por un proceso de convección de masa de aire húmedo y

generalmente son de gran intensidad, corta duración y restringida arealmente. Por la

montaña lateral, las lluvias tienen alguna influencia del factor orográfico, cuya

característica es que son lluvias frecuentes.

En el área del proyecto las lluvias son medidas por SEARPI y SENAMHI con pluviómetros

(registros cada 24 horas en Santa Cruz y La Guardia) y pluviógrafos (registro continuo de

lluvia, solo en Santa Cruz); con éstos datos es posible caracterizar la altura de lluvia,

duración, intensidad, y probabilidad (frecuencia o periodo de recurrencia).

3.2.4.1 Estudios existentes en el área

A continuación se resume las ecuaciones de lluvia deducidas en los diferentes estudios

realizados para el área de Santa Cruz y que tienen relación con el Proyecto.

a) La ecuación de Kocks: I= 1114 Y0.155 / [(D+20)0.77]

Donde: I= Intensidad de lluvia en mm/hr

Y= periodo de recurrencia en años

D= duración de la tormenta (minutos)

b) SEARPI (DHV-87): I= (50+12 Ln(Y)) / H0.77



y medio ambiente


c) Ecuación de Romeling (1992) del estudio del SISTEMA TRONCAL DE DRENAJE

URBANO para la ciudad de Santa Cruz (Alcaldía Municipal de Santa Cruz de la Sierra):

I = 900 Y0.155 / [(D+20)0.63] en mm/hora

d) Ecuación del canal sobre el 4to. Anillo (1992), Informe Técnico Diseño Final de Connal

Srl (CORDECRUZ):

ht,T = A t0.173 (1+0.998 LogT) para 3<t<24

ht,T = B t0.469 (1+0.998 LogT) para 1<t<3

Donde ht,T = altura de lluvia máxima de duración t y periodo de recurrencia T

A y B constantes definidos por la magnitud de lluvia propia de cada zona climática.

La intensidad de lluvia It,T se determina dividiendo los valores de ht,T por el tiempo

de concentración.

e) Ecuación de lluvia para t<1 hr del Proyecto Doble Vía Santa Cruz – La Guardia, de

Connal Srl ((en diciembre/1998)1 para lluvias cortas (< 1 hora de duración) necesario para

el diseño de drenaje urbano; en dicho estudio:

Para tc< 1 hr: htT= -0.0144 tc2 + 1.8513 tc + 9.9718, modelo Gumbel-Chow

r=0.9962)

Para tc>1 hr: htT = 110.6 (tc / 16.5)0.49 (1+ 0.7131 log T), modelo de Fuller,

T=periodo de retorno (en años)

f) Ecuaciones de lluvia actualizadas para el camino Urubó Porongo, con una serie de

datos, para duraciones menores a 1 hora y periodos de retorno de 10, 20 y 50 años son:

ht10=-0.0152tc2 + 1.9625 tc +10.644 (R2=0.9963)

ht20=-0.0172tc2 + 2.2174 tc +12.027 (R2=0.9963)

ht50=-0.0197tc2 + 2.5494 tc +13.827 (R2=0.9963)

En el estudio, los caudales se determinan con la fórmula racional Q=CIA usando la ecuación delluvia propios a la intensidad de lluvia máxima (ItT=htT/tc) para 5 y 10 años de periodo de retornoestablecida según datos de las estaciones pluviográficas y pluviométricas de Santa Cruz y LaGuardia (registro de 10 años).



y medio ambiente


g) Ecuación IDF de SENAMHI para la ciudad de Santa Cruz (El Trompillo)

TR= 50 años I = 6974 / (D+20)0.77

TR= 20 años I = 5404 / (D+20)0.74

TR= 10 años I = 5522 / (D+20)0.77

TR= 5 años I = 4790 / (D+20)0.78

i) Comparación de las curvas de lluvia

En el gráfico adjunto se muestra la variación comparativa de las diferentes ecuaciones de

lluvia elaboradas para el área de Santa Cruz, denotándose el desfase de la curva de

SENAMHI respecto al resto de los estudios.

C O M P AR AC IÓ N D E IN T E N S ID AD E S D E P R E C IP IT AC IÓ ND U R AC IÓ N Y P E R IO D O D E R E T O R N O D E 5 AÑ O ST iem p o

(m in )

K o o ks (H AM -

S C )

S earp i

(D H V )

R o m elin g

(H AM -S C )

C an al

4ºan illo -

C o n n al 1992

D o b le V ía

S C L G -

C o n n al 1997

C arretera

U ru b ó -

P o ro n g o

S E N AM H I

cu rvas ID F

p ara S C15 111.92 126.73 122.98 136.06 136.52 153.12 299.2030 85.05 96.30 98.23 116.65 104.22 109.37 226.5445 69.49 78.68 83.26 95.48 85.06 81.78 184.6160 59.22 70.00 73.05 82.87 69.17 63.80 157.01

120 38.49 43.58 51.35 55.14 101.47180 29.25 33.11 41.01 43.45 76.83

C O M P AR AC IÓ N D E C U R V AS D E IN TE N S ID AD D E LLU V IAD E E S TU D IO S R E ALIZAD O S E N ÁR E A D E S AN TA C R U Z

TR =5 AÑ O S

50.00

70.00

90.00

110.00

130.00

150.00

170.00

10 20 30 40 50 60

D uración (m in )

Inte

nsid

ad (m

m/h

r)

C ana l 4ºan illo -C onna l1992K ooks (H A M -S C )

S earp i (D H V )

C arre te ra U rubó-P orongo

D ob le V ía S C LG -C onna l1997R om eling (H A M -S C )

S E N A M H I curvas ID Fpara S C



y medio ambiente


j) A continuación se indican los registros históricos de lluvias máximas, tanto en intensidad

como también en altura de precipitación, las mismas que sirven para calibrar las

ecuaciones de lluvia:

D= 30 min. I= 120 mm/hr (03/enero/1977)

D= 1 hr I= 68.9 mm/hr (14/Feb/1982)

D= 2 hr I= 65.0 mm/hr (03/enero/1977)

D= 24 hr I= 14.3 mm/hr (03/enero/1977)

La lluvia excepcional fue la registrada el 03/enero/1977, cuya magnitud en

24 horas fue de 342 mm, le sigue en intensidad la de noviembre de 1975

de 139 mm en 24 hr.

3.2.4.2 Análisis de probabilística de las lluvias máximas de duración menor a 1 hora

Para el análisis estadístico de las lluvias, se considera como una variable aleatoria X (p.e.

valor máximo de precipitación anual) la cual es descrita por una distribución de

probabilidad (por ejemplo Gumbel, Lognormal, etc.) que determina la posibilidad de que

una observación “x” de la variable caiga en un rango especificado de X (p.e 50 mm). El

conjunto de observaciones x1, x2, ……xn de la variable se denomina muestra de una

población infinita; el conjunto de todas las muestras posibles que puedan extraerse de

una población se conoce como espacio muestral y un evento es un subconjunto del

espacio muestral. La probabilidad de un evento P(A) es la posibilidad de que este ocurra

cuando se hace una observación de la variable aleatoria, la misma que se relaciona con la

frecuencia o periodo de recurrencia TR.

La base de datos utilizada para el estudio de lluvias se muestra en el siguiente cuadro y

son las correspondientes a los registros de extremos máximos anuales de lluvias de una

hora (la menor duración registrada en el pluviógrafo de SEARPI y La Guardia), así como

las lluvias máximas anuales en 24 horas registradas en las estaciones de las OF. SEARPI

y de la U.A.G.R.M. Universidad de Santa Cruz que son las de mayor extensión.



y medio ambiente


BASE DE DATOS DE LLUVIAS MÁXIMASESTACIONES DE OF. SEARPI (SC) Y LA GUARDIA

Lluvia Máx 1 hr Lluvia Máx. en 24 hr

NºOf.Searpi

S.C.La Guardia

Of.SearpiS.C.

UniversidadS.C.

1 70.00 70.40 342.40 276.50

2 69.60 64.40 199.50 197.30

3 69.40 64.20 139.40 166.70

4 68.90 61.00 135.70 140.00

5 67.80 53.10 132.80 129.20

6 62.00 48.80 132.30 129.20

7 60.20 45.20 130.30 122.00

8 59.60 43.90 120.70 119.60

9 57.70 39.30 109.10 116.20

10 54.50 38.30 106.10 108.30

11 53.00 35.90 99.80 107.30

12 49.00 32.40 93.00 96.70

13 47.40 87.60 87.20

14 45.90 82.70 75.00

15 40.40 80.70 71.40

16 40.00 59.00 71.40

17 39.00 68.90

18 37.50 67.50

19 36.80 65.30

20 35.50 58.40

21 28.10

22 25.40

Prom. 50.80 49.74 128.19 113.71

Máx. 70.00 70.40 342.40 276.50

Mín. 25.40 32.40 59.00 58.40



y medio ambiente


El análisis probabilístico se efectuó aplicando modelos estadísticos de extrapolación

Gumbel y Log Normal (ambos en metodología de máxima verosimilitud), utilizando el

programa Hyfran Version 1.12; los resultados de la extrapolación se aprecian en el

siguiente gráfico y cuadro:

EXT R APO LAC IÓ N LLU VIA M ÁXIM A 1 H O R A LLU VIA M ÁX. 24 H O R ASEST AC IÓ N O F. SEAR PI EST AC IÓ N LA G U AR D IA EST AC IÓ N O F. SEAR PI

PeriodoR etornoaños

G um bel 1hr

Searp i

Lognorm al

1hr Searp i

G um bel 1hr

Lguard ia

Lognorm al1hrLguard ia

G um bel

24hrSearp i

Lognorm al

24hr Searp i

O bservació

n5 63.80 62.80 59.80 59.90 161.00 165.00

10 73.90 71.80 68.00 67.10 189.00 197.0015 79.50 76.70 72.60 71.00 206.00 215.0020 83.50 80.10 75.80 73.70 217.00 228.0050 96.00 90.60 85.90 81.80 253.00 269.00

100 105.00 98.30 93.50 87.80 279.00 300.00

E xtrapolación L luvias M áxim as: 1 y 24 horas,estaciones S earp i S C y La G uardia

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

0 10 20 30 40 50

P eriodo re to rno -años

Lluv

ia m

áx. m

m

G um bel 1hr S earp i

Lognorm al 1hr S earp i

G um bel 1hr Lguard ia

Lognorm al 1hr Lguard ia

G um bel 24hrS earpi

Lognorm al 24hr S earp i

De ambas metodologías se adoptó la distribución Gumbel, de cuyas extrapolaciones

probabilísticas se estableció las diferentes ecuaciones de lluvia de la siguiente manera:

2 Cátedra en Hidrología Estadística CRNSG/Hydro-Québec/Alcan, correo electrónico [email protected], teléfono 1(418) 654-2995, fax: 1(418) 654-2600.



y medio ambiente


Por las características de áreas de aporte del Proyecto Urubó - Porongo, los tiempos de

concentración son menores a 1 hora, por lo que se precisa contar con ecuaciones de

lluvia de corta duración (< 1 hora).

En la estación pluviométrica de SEARPI la lluvia más corta registrada es de 1 hora;

para duraciones menores a 1 hora es necesario utilizar factores de variación de las

tormentas. Para este fin, el Consultor propuso, en el estudio de la Doble Vía Santa

Cruz – La Guardia utilizar usar los factores que resultan de la interpretación de las

bandas pluviográficas de la estación de Angosto del Bala (Beni), donde se

disponía de un registro preciso de las lluvias cortas. Dichos factores son:

Duración Lluviaen minutos

Factor Reducciónlluvia corta

60 1.000

30 0.740

25 0.673

20 0.599

15 0.518

10 0.400

5 0.252

Para el diseño hidráulico se requieren tres periodos de retorno: 10 años para el

drenaje superficial, 20 y 50 años para el diseño de las alcantarillas, se

determinarán ecuaciones de lluvia máxima para dichos periodos de retorno.

Una vez realizado la descomposición de las lluvias cortas a partir de la lluvia

máxima de 1 hora para la probabilidad establecida, se realiza el ajuste en mínimos

cuadrados para determinar la ecuación de lluvia, siendo el modelo que menor se

ajusta la relación polinómica de 2do. grado.

El siguiente gráfico y cuadros muestran las intensidades y alturas de precipitación y las

respectivas ecuaciones de lluvia.



y medio ambiente


ht10=-0.0152x^2 + 1.9625 x +10.644 (R^2=0.9963)ht20=-0.0172x^2 + 2.2174x +12.027 (R^2=0.9963)ht50=-0.0197x^2 + 2.5494x +13.827 (R^2=0.9963)

ALTURAS MÁXIMAS DE LLUVIA (mm)DuraciónLluvia -min

Factor

Reducción

Gumbel

hT10-Searpi

Gumbel

hT20 Searpi

Gumbel

hT50 Searpi

Gumbel

hT10-LG

Gumbel

hT20 LG

Gumbel

hT50 LGTR=10años TR=20años TR=50años TR=10años TR=20años TR=50años

60 1 73.90 83.50 96 68 75.8 85.930 0.74 54.69 61.79 71.04 50.32 56.09 63.5725 0.673 49.73 56.20 64.61 45.76 51.01 57.8120 0.599 44.27 50.02 57.50 40.73 45.40 51.4515 0.518 38.28 43.25 49.73 35.22 39.26 44.5010 0.4 29.56 33.40 38.40 27.20 30.32 34.36

5 0.252 18.62 21.04 24.19 17.14 19.10 21.65INTENSIDADES DE LLUVIA MÁXIMA (mm/hr)

DuraciónLluvia -min

Factor

Reducción

Gumbel iT10-

Searpi

Gumbel iT20

Searpi

Gumbel iT50

Searpi

Gumbel iT10-

LG

Gumbel iT20

LG

Gumbel iT50

LGTR=10años TR=20años TR=50años TR=10años TR=20años TR=50años

60 1 73.90 83.50 96 68 75.8 85.930 0.74 109.37 123.58 142.08 100.64 112.18 127.1325 0.673 119.36 134.87 155.06 109.83 122.43 138.7520 0.599 132.80 150.05 172.51 122.20 136.21 154.3615 0.518 153.12 173.01 198.91 140.90 157.06 177.9810 0.4 177.36 200.40 230.40 163.20 181.92 206.16

5 0.252 223.47 252.50 290.30 205.63 229.22 259.76

Lluvia máxima < 1 hora para TR 10, 20 y 50 años

10.00

60.00

110.00

160.00

210.00

260.00

0 10 20 30 40 50 60Duración lluvia min

Altu

ra e

inte

ndid

ad m

áxim

a de

lluv

ia m

m

Gumbel hT10-SearpiGumbel hT20 SearpiGumbel hT50 SearpiGumbel hT10-LGGumbel hT20 LGGumbel hT50 LGGumbel iT10-SearpiGumbel iT20 SearpiGumbel iT50 SearpiGumbel iT10-LGGumbel iT20 LGGumbel iT50 LG

Ecuaciones de lluvia Searpi ajuste polinomial 2°gradoht10=-0.0152x^2 + 1.9625 x +10.644 (R^2=0.9963)ht20=-0.0172x^2 + 2.2174x +12.027 (R^2=0.9963)ht50=-0.0197x^2 + 2.5494x +13.827 (R^2=0.9963)



y medio ambiente


En resumen, las ecuaciones de lluvia de corta duración, expresada como altura de

precipitación máxima (htT) y en función de la duración de la lluvia (t), asimilado a tiempos

de concentración característicos de las cuencas de aporte son:

ht10=-0.0152tc2 + 1.9625 tc +10.644, para periodo de retorno de 10 años



Las intensidades de lluvia máxima se determinan por la relación ItT = htT / t

Siendo t = tc (tiempo de concentración)

3.2.5 Caracterización morfométrica

La caracterización morfométrica se realizó analizando, inicialmente la carta geográfica del

IGM en escala 1:50.000 para establecer la configuración general del área, luego se

recopilaron distintas imágenes satelitales georeferenciadas, las cuales fueron compuestas

como mapas en el sistema SIG (sistema de información geográfica) mediante el uso del

programa ArcView 3.2, Erdas y Global Mapper.

De la composición de mapas en SIG y con el Global Mapper se generó las curvas de nivel

cada 5 m, trazos de caminos, límites, bancos de arena, espejo de agua, trazado de las

líneas de drenaje (cursos de agua en las depresiones), y finalmente la configuración de

las áreas de aporte.

La configuración del terreno es relativamente ondulado, presentando una buena condición

de drenaje, el camino actual fue establecido, prácticamente en la mayor extensión, en las

divisorias de aguas, por lo que la vía cruza 4 cursos importantes donde se han

establecido áreas de aporte relativamente importantes y son:

ProgresivaCódigo

Área(km2)

Longitud(m)

Desnivel(m)

Pendiente(%)

0+840 (A4) 2.41 3217 35 1.09%4+820 (A1) 1.74 1825 10 0.55%

12+840 (A2) 5.91 4319 20 0.46%15+300 (A3) 1.83 1917 35 1.83%



y medio ambiente


En las siguientes fotografías se ilustran dichos cauces importantes.

Cerca de las Urbanizaciones en Urubó, barda con

aberturas para el paso del agua de Sur a NorteA1: Cauce con agua estancada y acumulación

de arena

A2 El cauce más importante y de mayor

depresión en la zona. Flujo de Sur a Norte

Ganado transeúnte, que justifica necesidad de

pasos de fauna



y medio ambiente


A3 Cauce con abundante arrastre de arena Flujode Norte a Sur (al Piraí)

A4 Acúmulo de agua en cauce cercano aPorongo (flujo de sur a norte al Piraí)

El resto de los aportes son menores estimados según la extensión afluente a cierto punto

bajo y el ancho del terreno que aporta hacia la vía. El cuadro del siguiente punto muestra

la totalidad de los puntos donde se concentran las aguas, según las condiciones del

terreno y configuración geométrica de la vía.

Cabe denotar que en el sector de la franja eólica (Km. 6+800 a 10+500) se denota

humedad en las cunetas debido a la retención en medio de los acúmulos de arena y la

planicie; un caso especial es la existencia de la laguna Capiguara, agua atrapada en

medio de la arena. En este sector es importante prever drenaje subterráneo.

3.3 Análisis del tiempo de concentración

Para la determinación del tiempo de concentración se utilizaron cuatro relaciones de uso

común en la hidrología vial y que son:

Kirpich3: tc =3.989 (L0.77 / S0.385) 60

Donde: tc en horas

L en km, longitud del cauce principal

S m/m. pendiente media del cauce principal

3 Una variante es la fórmula de California Culverts Practice tc= 57 * L1.155 * H-0.385 / 60, donde L (km), H(m)es la desnivel de las cotas entre extremos alta y baja.



y medio ambiente


Dooge tc= 21.88 (A0.41 / S0.17 )/ 60

Donde: tc, S idem al anterior

A en km2 área de la cuenca de aporte

Lag SCS: tc=3.41 * L0.80 *[(1000/CN)-9 ]0.7 / (60 * S0.5)

Donde: tc, L, S con las mismas unidades indicadas arriba.

CN= Número de curva del método Soil Conservación Service

(Para Santa Cruz aprox. CN=85 a 89)

DNOS: tc= 10*(A*100)0.3 * (L*1000)0.20 / [3*(S*100)*60]

Donde tc, A, L, S tienen las mismas unidades indicadas arriba

El valor promedio de las 4 relaciones se aproximan al valor de Dooge; asimismo la

magnitud de tc menor la genera la ecuación de Kirpich, misma que resulta más crítica por

su relación directa con el valor de la intensidad de lluvia y la magnitud del volumen de

escorrentía utilizadas en el diseño hidráulico de las obras de drenaje. Para las áreas

planas de Santa Cruz es más representativo utilizar el valor promedio de los tiempos de

concentración, para las partes onduladas, donde los picos máximos de caudal presentan

mayor riesgo, es mejor usar la relación de Kirpich (mayor seguridad).A continuación se

muestra los parámetros estimados de la morfometría y el tiempo de escorrentía.

Parámetros morfométricos, tiempos de concentración/hidrograma y pérdidas

No Ubicación Area LongitudDesnivelPendienteTiempo concentración-hr Tc-hr Tiempos (horas) SCS Coef.Escorrentía P (mm)Km km2 km m % KirpichDooge Lag SCS DNOS PromedioPico Base CN C20 C50

1 +140, 0,01 0,10 2,00 2,00% 0,05 0,12 0,11 0,07 0,09 0,06 0,16 89 0,41 0,452 +480, 0,02 0,24 3,00 1,25% 0,12 0,14 0,29 0,15 0,17 0,11 0,31 89 0,23 0,273 +840, 1,74 1,83 12,00 0,66% 0,73 1,08 2,00 1,78 0,73 0,48 1,29 89 0,15 0,154 1+160, 0,02 0,10 1,50 1,50% 0,06 0,16 0,13 0,12 0,12 0,08 0,20 89 0,32 0,355 1+500, 0,24 0,96 7,50 0,78% 0,42 0,46 1,10 0,73 0,68 0,45 1,19 89 0,15 0,156 2+640, 0,10 0,34 6,00 1,76% 0,14 0,29 0,32 0,20 0,24 0,16 0,42 89 0,18 0,237 3+480, 0,20 0,84 4,00 0,48% 0,46 0,47 1,26 1,10 0,82 0,54 1,45 89 0,15 0,158 4+820, 5,91 4,32 20,00 0,46% 1,62 1,88 4,74 4,34 1,62 1,07 2,86 89 0,15 0,159 6+180, 0,28 0,72 5,00 0,69% 0,35 0,50 0,92 0,81 0,65 0,43 1,14 89 0,15 0,1510 7+140, 0,34 0,60 4,50 0,75% 0,30 0,54 0,86 0,76 0,61 0,41 1,08 86 0,15 0,1511 7+880, 0,43 0,94 7,00 0,74% 0,42 0,59 1,24 0,91 0,79 0,52 1,39 86 0,15 0,1512 8+840, 0,25 0,60 6,00 1,00% 0,26 0,45 0,74 0,52 0,50 0,33 0,87 86 0,15 0,1513 9+760, 0,54 1,02 11,50 1,13% 0,38 0,61 1,07 0,65 0,68 0,45 1,19 86 0,15 0,1514 10+800, 0,10 0,48 3,50 0,73% 0,25 0,33 0,65 0,52 0,44 0,29 0,77 89 0,15 0,1515 11+620, 0,12 0,34 3,50 1,03% 0,17 0,33 0,42 0,36 0,32 0,21 0,57 89 0,15 0,1716 12+080, 0,12 0,40 14,50 3,63% 0,12 0,27 0,25 0,11 0,19 0,12 0,33 89 0,25 0,2517 12+840, 1,83 1,92 35,00 1,83% 0,51 0,92 1,25 0,66 0,51 0,34 0,90 89 0,15 0,1518 13+400, 0,12 0,18 20,50 11,39% 0,04 0,22 0,08 0,03 0,09 0,06 0,16 89 0,39 0,4119 13+920, 0,55 1,20 10,00 0,83% 0,48 0,64 1,27 0,91 0,83 0,55 1,46 89 0,15 0,1520 15+300, 2,41 3,22 35,00 1,09% 0,93 1,13 2,44 1,33 0,93 0,62 1,64 89 0,15 0,15

PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS CUENCA APORTE HIDROGRAMA PERDIDAS/INFILTRACIÓN



y medio ambiente


3.4 Estimación del caudal máximo de diseño

3.4.1 Pérdidas

Este es el parámetro de mayor incertidumbre, la misma que representa los efectos

integrados de la infiltración, evaporación, retención, tránsito del flujo e intercepción,

procesos que actúan sobre la distribución temporal y valor máximo de los caudales de

escurrimiento. Para el Proyecto se utilizarán dos metodologías de mayor uso en el medio,

la ecuación racional y el SCS.

3.4.1.1 Pérdidas según el Servicio de Conservación de Suelos SCS

Este procedimiento establece que la precipitación Pe que ocasiona el escurrimiento se

expresa por las relaciones:

Pe = (P-0.2*S)2 / (P+0.80*S)

S= 25400 / CN -254

Donde P= lámina total caída de la precipitación, S= capacidad potencial máxima de

retención; CN= Número de curva, representa la potencialidad del suelo para producir

escurrimiento superficial con base al tipo (grupos4 A,B,C,D), estado de humedad

antecedente (condiciones5 I, II ó III) y uso del suelo y las prácticas de manejo, conjunto

que son caracterizados por el complejo hidrológico medio del suelo/vegetación.

4 Grupo A: Suelos con mínimo potencial de escurrimiento y alta capacidad de infiltración, son arenas profundas depositadospor el viento (loess), suelos recién arados, de bajo contenido de arcilla (<8%) o ligeramente limosos (humus <1%).

Grupo B: Suelos con potencial de escurrimiento algo superior al mínimo. Comprende suelos arenosos (marga) menosprofundos o medianos y ligeramente sueltos, arcilla <15% (humos 1.2 a 1.5%). No contiene arcillas hasta 1.5 m deprofundidad. La capacidad de infiltración > a la media aún después de humedecido o mojados.

Grupo C: Suelos con potencial de escurrimiento medio, suelos franco (marga) limoso y arcillosos, poco profundos. 20-30%de arcilla, no contiene capas de arcilla impermeable o piedras hasta 1.2 m de profundidad. La capacidad de infiltración <a lamedia una vez mojados o humedecidos.

Grupo D: Suelos de alto potencial de escurrimiento, comprende los suelos compactos o arcillosos, los rocosos de montaña,o con horizontales más o menos impermeables. 30-40% de arcilla y capas densificadas a 0.50 m de profundidad. Puedenser arenosos en superficie como B pero con una capa inferior arcillosos cuasi impermeable. La capacidad de infiltración esbaja.5 Las condiciones de humedad antecedente del suelo son:

Condición I: Suelos secos, pero no es un estado de marchitez. Las lluvias en los últimos 5 días no sobrepasan los 15 mm.No es apto para dimensionamiento de obras de control de crecida puesto que maximiza las pérdidas.

Condición II: Situación intermedia. Humedad del suelo con valores próximos a capacidad de campo. Las lluvias en losúltimos 5 días totalizan entre 15 a 40 mm. Puede ser utilizada como condición antecedente en diseños de obras depequeñas dimensiones.



y medio ambiente


En el siguiente cuadro se indican los valores de CN (pérdidas) que aplican al proyecto

Urubó-Porongo:

Números de curva para áreas rurales (condición de humedad antecedente II, Ia=0.20*S

(Fuente USSCS-1986)

Por las condiciones del terreno, uso actual y futuro, condiciones de humedad de la zona,

al proyecto le representa un valor máximo de CN= 89, agrupado como suelos tipo D, y

humedad antecedente en condición II y en sector como III (sector dunas de arena donde

predomina los encharcamientos por la condición plana).

3.4.1.2 Coeficiente de escurrimiento C

Los estudios establecen que este parámetro varía según las condiciones del suelo,

cobertura vegetal y pendiente, así como también en función de la intensidad y duración de

la lluvia (y periodo de recurrencia de los eventos).

A continuación se muestran magnitudes de “C” en función de las características indicadas:

Condición III: Suelo húmedo (próximo a saturación). Las lluvias en los últimos 5 días fueron superiores a 40 mm y lascondiciones meteorológicas no fueron las adecuadas para lograr altas tasas de evapotranspiración. Situación propicia paraescurrimientos superficiales importantes, como es el dimensionamiento de obras de control de inundaciones.



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Coeficiente de escurrimientos estándares para las afueras de la ciudad de Austin, Texas,

EU (Fuente: Chow et al., 1994)



y medio ambiente


Coef. de escurrimiento para cuencas urbanas (Fuente: adaptación de Bertoni et.al.- 1995)

Donde las curvas 6)=Viviendas sumamente aisladas sobre marga ordinaria. Áreas

suburbanas completamente construidas sobre estratos arenosos. 7) Parques, áreas

con césped y praderas. 8) Campos cultivados con buen crecimiento. Estratos

arenosos. El resto de las curvas son aplicables a áreas urbanizadas con vivienda y

superficies pavimentadas

Para el proyecto, le corresponde al valor medio de “C” tanto de las áreas de cultivo,

pastizal y bosque o las curvas 7) y 8) del gráfico de Bertoni et.al.

3.4.2 Estimación del caudal máximo de diseño

3.4.2.1 Hidrograma Unitario triangular (SCS) HUT

Este procedimiento se basa en el siguiente esquema del hidrograma HUT.

Del triángulo se establece que el caudal pico Qp= 0,208*A / Tp, donde Qp en m3/s, A=

área (km2), Tp6= tiempo al pico (hr) para una lluvia neta unitaria de 1 mm.

6 Tp= Tn /2 + 0.6 Tc = 1/5 Tlag + 0.6 Tc = 0.06 Tc + 0.6 Tc = 0.66 Tc



y medio ambiente


3.4.2.2 Ecuación Racional

El método es aplicable para cuencas pequeñas, bajo las siguientes premisas7: i) la lluvia

se asume uniforme en el espacio y en el tiempo, ii) la duración de las tormentas

habitualmente excede el tiempo de concentración, iii) el escurrimiento básicamente es

mantiforme y iv) el proceso de almacenamiento en la cuenca es despreciable.

El método utiliza la siguiente relación para estimar el caudal máximo:

Q = C*I*A / 3.6

Donde Q (m3/s), A (km2) área de la cuenca de aporte, I (mm/hr) intensidad de la lluvia

para la duración considerada y C (adimensional) es el coeficiente8 de escurrimiento

considerado líneas arriba.

En conclusión, el fundamento del método es, si una lluvia con intensidad i comienza en

forma instantánea y continúa en forma indefinida, la tasa de escorrentía continuará

creciendo hasta abarcar el tiempo de concentración tc de la cuenca, en el cual toda la

cuenca estará contribuyendo escorrentía en la sección de control o salida de la cuenca (i

A).

En los siguientes cuadros se muestran los caudales máximos resultantes para periodos

de retorno de 20 y 50 años.

Donde Tlag = tiempo de retraso del HUT7 Otras premisas del método Racional:

El caudal máximo es proporcional a la intensidad promedio I de una lluvia de duración esigual al tiempo de concentración (tc)

El caudal máximo ocurre cuando la duración de lluvia D alcanza el tc y la intensidad I esconstante durante toda la lluvia (tormenta).

El periodo de retorno del caudal máximo es el mismo de la intensidad de lluvia promedio El tc = al tiempo de viaje del flujo desde la parte más distante de la cuenca al punto de

control. Las condiciones de permeabilidad de la cuenca se mantienen constantes durante la lluvia. El método no considera humedad antecedente.

8 C depende de las características y condiciones del suelo. La tasa de infiltracióndisminuye a medida que la lluvia continúa y también es influida por las condiciones dehumedad antecedente en el suelo, intensidad de lluvia, proximidad del nivel freático,grado de compactación, porosidad, pendiente del suelo, vegetación, almacenamiento endepresiones



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Caudales máximos según el Hidrograma Unitario Triangular del SCSLLUVIA MÁX. P(mm)

No Ubicación Area LongitudPendientePérdidas o infiltraciónTc Cond.AntecedenteKm km2 km m/m CN rev.PromedioPico Base 20,00 50,00 Humedad S Pe 20 Pe 50 Q 20 Q 501 +140, 0,012 0,1 2,0% 89 0,1 0,1 0,2 12,22 14,05 31,39 0,95 1,54 0,04 0,072 +480, 0,015 0,24 1,3% 89 0,2 0,1 0,3 12,41 14,27 31,39 1,00 1,62 0,03 0,043 +840, 1,74 1,83 0,7% 89 0,7 0,5 1,3 13,64 15,68 31,39 1,40 2,17 1,05 1,634 1+160, 0,022 0,1 1,5% 89 0,1 0,1 0,2 12,28 14,12 31,39 0,96 1,57 0,06 0,095 1+500, 0,24 0,96 0,8% 89 0,7 0,4 1,2 13,52 15,54 31,39 1,36 2,11 0,15 0,246 2+640, 0,104 0,34 1,8% 89 0,2 0,2 0,4 12,55 14,43 31,39 1,04 1,68 0,14 0,237 3+480, 0,201 0,84 0,5% 89 0,8 0,5 1,4 13,84 15,91 31,39 1,47 2,26 0,11 0,178 4+820, 5,91 4,32 0,5% 89 1,6 1,1 2,9 15,58 17,92 31,39 2,13 3,15 2,44 3,619 6+180, 0,276 0,72 0,7% 89 0,6 0,4 1,1 13,45 15,46 31,39 1,33 2,08 0,18 0,2810 7+140, 0,336 0,6 0,8% 86 0,6 0,4 1,1 13,38 15,38 41,35 0,56 1,04 0,10 0,1811 7+880, 0,432 0,94 0,7% 86 0,8 0,5 1,4 13,77 15,83 41,35 0,64 1,17 0,11 0,2012 8+840, 0,248 0,6 1,0% 86 0,5 0,3 0,9 13,12 15,09 41,35 0,51 0,96 0,08 0,1513 9+760, 0,536 1,02 1,1% 86 0,7 0,4 1,2 13,52 15,54 41,35 0,59 1,09 0,15 0,2714 10+800, 0,1 0,48 0,7% 89 0,4 0,3 0,8 13,00 14,94 31,39 1,18 1,87 0,09 0,1315 11+620, 0,12 0,34 1,0% 89 0,3 0,2 0,6 12,74 14,64 31,39 1,10 1,76 0,13 0,2116 12+080, 0,12 0,4 3,6% 89 0,2 0,1 0,3 12,44 14,30 31,39 1,01 1,63 0,20 0,3317 12+840, 1,83 1,92 1,8% 89 0,5 0,3 0,9 13,16 15,13 31,39 1,24 1,95 1,39 2,1918 13+400, 0,119 0,18 11,4% 89 0,1 0,1 0,2 12,23 14,06 31,39 0,95 1,55 0,39 0,6319 13+920, 0,546 1,2 0,8% 89 0,8 0,5 1,5 13,85 15,92 31,39 1,47 2,27 0,31 0,4720 15+300, 2,41 3,22 1,1% 89 0,9 0,6 1,6 14,08 16,19 31,39 1,55 2,38 1,27 1,94

PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS CUENCA APORTE CAUDAL PICO-HIDROGRAMA UNIT.TRIANGULAR SCSLluvia Excedente Pe (mm)Caudal Pico (m3/s)Tiempo Hidrogramap/ TR (años)

Caudales máximos según la fórmula Racional

No Ubicación Area LongitudPendientePérdidas o infiltraciónTcKm km2 km m/m C20 C50 Promedio 20,00 50,00 Q 20 Q 501 +140, 0,012 0,1 2,0% 0,4 0,45 0,1 12,22 14,05 0,19 0,242 +480, 0,015 0,24 1,3% 0,2 0,27 0,2 12,41 14,27 0,07 0,093 +840, 1,74 1,83 0,7% 0,15 0,15 0,7 13,64 15,68 1,35 1,564 1+160, 0,022 0,1 1,5% 0,3 0,35 0,1 12,28 14,12 0,21 0,265 1+500, 0,24 0,96 0,8% 0,15 0,15 0,7 13,52 15,54 0,20 0,236 2+640, 0,104 0,34 1,8% 0,2 0,23 0,2 12,55 14,43 0,28 0,417 3+480, 0,201 0,84 0,5% 0,15 0,15 0,8 13,84 15,91 0,14 0,168 4+820, 5,91 4,32 0,5% 0,15 0,15 1,6 15,58 17,92 2,36 2,729 6+180, 0,276 0,72 0,7% 0,15 0,15 0,6 13,45 15,46 0,24 0,2810 7+140, 0,336 0,6 0,8% 0,15 0,15 0,6 13,38 15,38 0,31 0,3511 7+880, 0,432 0,94 0,7% 0,15 0,15 0,8 13,77 15,83 0,31 0,3612 8+840, 0,248 0,6 1,0% 0,15 0,15 0,5 13,12 15,09 0,27 0,3113 9+760, 0,536 1,02 1,1% 0,15 0,15 0,7 13,52 15,54 0,45 0,5114 10+800, 0,1 0,48 0,7% 0,15 0,15 0,4 13,00 14,94 0,12 0,1415 11+620, 0,12 0,34 1,0% 0,15 0,17 0,3 12,74 14,64 0,20 0,2616 12+080, 0,12 0,4 3,6% 0,3 0,25 0,2 12,44 14,30 0,56 0,6417 12+840, 1,83 1,92 1,8% 0,15 0,15 0,5 13,16 15,13 1,96 2,2518 13+400, 0,119 0,18 11,4% 0,4 0,41 0,1 12,23 14,06 1,73 2,0919 13+920, 0,546 1,2 0,8% 0,15 0,15 0,8 13,85 15,92 0,38 0,4420 15+300, 2,41 3,22 1,1% 0,15 0,15 0,9 14,08 16,19 1,52 1,75

PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS CUENCA APORTEp/ TR (años)

MÉTODO RACIONALCaudal pico (m3/s)

LLUVIA MÁX. P(mm)

La aplicación de ambas metodologías, resultó, como era de esperar, para pequeñas

cuencas la ecuación Racional sensibiliza mejor los aportes y en las cuencas de área

mayor a 1 km2, el caudal máximo es relativamente mayor la estimada por el hidrograma

unitario triangular del SCS.



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3.5 Configuración general del sistema de drenaje superficial, subterráneo y obrasespeciales

Como se puede apreciar en los cuadros anteriores, la configuración del drenaje

transversal a la vía, que es la principal, está compuesto por 20 alcantarillas, de los

cuales 16 son de menor porte, debido a que los caudales de aporte estimados son

relativamente de menor magnitud (por la reducida área de aporte) y 4 puntos de mayor

área de aporte: Km 0+840, km 4+820, km 12+840, km 15+300 que generan caudales

relativamente considerables.

Para los sitios (16) con áreas de aporte reducido (caudales < 1.5 m3/s) es recomendable

la disposición de alcantarillas tubulares de 1 m de diámetro y/o cajón de 1x1 m (BxH) de

sección cuadrada según las condiciones de recubrimiento por encima de la clave superior

de la alcantarilla9, previsiones para el avance de la planificación de urbanizaciones en el

área de influencia, así como de las limitaciones del mantenimiento10.

Para los cuatro sitios de mayor depresión: Km 0+840, km 4+820, km 12+84011 y km

12+080, se recomienda disponer estructuras de mayor porte en consideración de la

necesidad del paso de fauna y equipo menor de agricultura, según las condiciones y

vocación del área de influencia del Proyecto12.

Respecto al drenaje superficial, por la configuración geométrica de la vía y la topografía,

será necesario disponer de zanjas de coronación (dispuestos en las cabeceras de los

cortes), cunetas de corte y pie de terraplén con y sin revestimiento según las condiciones

topográficas y grado de erosionabilidad del terreno (que en general es susceptible de

erosión por su constitución arenosa).

9 Considerando que, lo recomendable es disponer al menos de 1 m de recubrimiento sobre lastuberías de hormigón.10 En la práctica del mantenimiento se ha establecido que secciones menores a 1 m de altura sedificulta enormemente las operaciones de mantenimiento, por lo que, la dimensión mínima seráde 1 m de diámetro en las tuberías o 1 m altura en la sección cajón.11 En el sitio Km. 15+300, no existe una depresión notable, la solución hidráulica puederealizarse con una alcantarilla cajón 1x1, disponiendo de una pendiente transversal >= 1%.12 Vocación que aún persistirá por buenos años, hasta que el área del Proyecto sea urbanizada.



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Durante las inspecciones realizadas desde el mes de Julio a Septiembre/2006, se

constató presencia de una saturación superficial del terreno en la franja eólica (km 6+800

a 10+5009), sector donde es necesario disponer de un sistema de drenaje subterráneo

para abatir el nivel freático o saturación superficial del terreno que puede tener alguna

influencia en la durabilidad del pavimento.

Por la configuración general del Proyecto, no es necesario de obras especiales, a

excepción de estructuras de paso de fauna indicado arriba, así como obra superficial

sobre las cunetas para el paso hacia los caminos vecinales, esto para evitar obstrucciones

del flujo de agua en las cunetas y zanjas. Por la constitución arenosa y sitios específicos

con topografía ondulada, es necesario disponer de obras de amortiguamiento al final de

las cunetas, zanjas y salidas de alcantarillas.

3.6 Consideraciones sobre la socavación y arrastre

Según el relevamiento topográfico, en general los cauces presentan bajas pendientes de

escurrimiento, por lo que la socavación es menor. Para la previsión de este efecto se

recomienda disponer alcantarillas con dentellones de corte de socavación, dispuestos

tanto al extremo del cabeza y al inicio del cuerpo de la alcantarilla.

Respecto al arrastre del material, éste sí es importante, por el que se ha recomendado la

disposición de estructuras con sección mínima de 1 m para facilitar las operaciones de

mantenimiento, y también es recomendable la realización de revegetación del área, así

como el establecimiento, por parte del Municipio del área, respecto al control de gestión

del uso del suelo y generación de residuos (tanto vegetal y de tierra).

3.7 Parámetros Técnicos para el Diseño hidráulico

La vía ubicada en algunos sectores en dirección del flujo natural del área y en otros

cortando su dirección, con pendientes variables según las zonas anteriormente descritas,

formando una superficie semi ondulada donde el escurrimiento de las aguas varia de lento

a mediano, provocando superficies de detención del agua (anegamiento) que permanecen

buen tiempo (varios días) debido al escurrimiento irregular del agua formando

estancamientos de agua principalmente en tramos del camino en donde no se cuenta con



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el servicio de drenaje adecuado para escurrir y fluir las aguas cruzando la vía por las

alcantarillas que harán las veces de tubos comunicantes, logrando conducir el agua fuera

del área por el hecho de tener ya definido el drenaje de salida según las áreas criticas

estudiadas. En este estado de cosas, la forma de poder resolver el problema es elevar la

rasante de la vía por lo menos 0.55 metros sobre el nivel existente, con lo cual se logre

sanear los terrenos inundados y crear lineas de drenaje al cual se dirijan las obras que se

puedan construir, para conformar el sistema de drenaje futuro. Por consiguiente, para el

sistema de drenaje futuro, se define que las obras estén constituidas en orden de

importación, por Alcantarillas y Cunetas Laterales.

3.7.1 Cunetas Laterales.

3.7.1.1 Definición.-

Se refiere a la zanja lateral paralela al eje de la carretera o del camino construida entre

el borde de la calzada y el pie del talud. Su sección transversal es variable según sea

la sección del diseño. Siendo común la de forma triangular. También se pueden

construir de forma trapezoidal y cuadrada. La forma triangular es preferible porque

facilita su limpieza por medios mecánicos.

El área hidráulica de la cuneta debe estar en el rango 0.18–0.20 m2. y las dimensiones

recomendadas, según el tipo de cuneta, son las que aparecen a continuación.

0.60

0.60

Triangular

0.40

0.50

Trapezoidal

0.35

0.45

Rectangular

0.40

0.25

Semicircular(1/2 tubo de 20")

0.50



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3.7.1.2 Función

La función principal de las cunetas es servir de canal para evacuar el agua de la lluvia

proveniente del camino. Es conveniente que su profundidad sea mayor que el nivel de

la sub-rasante para que las aguas derivadas de la base y sub-base escurran libremente.

3.7.1.3 Construcción

Las cunetas se pueden construir a mano o por medios mecánicos (niveladora). Cuando

las cunetas están sujetas a erosión se usa un revestimiento. El revestimiento de las

cunetas puede hacerse utilizando diferentes materiales que van desde piedra bola o

de canto rodado, ligados con mortero arena–cal, o arena–cemento, hasta placas de

concreto hidráulico prefabricadas o fundidas en el lugar.

Cuando por las características del relleno y de la sección transversal del camino, el

agua pueda erosionar el talud de relleno, lo usual es construir un bordillo con el fin de

evitar que las aguas de lluvia lo dañen.

En el Camino Urubó - Porongo, las cunetas serán canales de tierra de sección triangular,

a ambos lados de la vía, tendrán una longitud máxima de 1.00 m., los lados de la cuneta

tendrán pendiente 1: ½, la altura total de la cuneta principal será de 0.20 m. y serán

conformadas paralelamente durante la construcción del propio camino. Estas obras

recogerán el caudal de escurrimiento de la franja de la vía y del terreno aledaño a la vía.

Su longitud lineal está definida por el ancho de la plataforma, los caudales de diseño que

han sido estimados sobre la base de las fórmulas de precipitación, adoptando un tiempo

de concentración de 10 minutos de duración y un periodo de retorno de 20 años. La

pendiente mínima de la cuneta será de 1 % y deben tener una longitud calculada, de tal

manera que no se corra riesgo de erosión.

Un factor importante en la longitud de las cunetas, es impedir la erosión de esta. La

erosión es un fenómeno irreversible, está relacionada con varios factores, entre los que

podemos citar: la frecuencia y la intensidad de las lluvias, el suelo mínimo y la pendiente.



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2 D

1/4

D =2

0 cm

s

D60

cm

s.m

inim

o

BALASTOESPESOR 15 A 20 CMS

MATERIAL CLASIFICADO

CAMA DEMATERIALGRANULAR SELECTO

1/2 D

D

3.7.2 Alcantarillas.

3.7.2.1 Definición.-

Son ductos que permiten el paso del agua de un lado a otro de la vía. Las alcantarillas

deben clasificarse principalmente desde el punto de vista de su ubicación, capacidad

(diseño hidráulico) y resistencia (diseño estructural). Se requiere la ayuda de personal

calificado para escoger debidamente la alcantarilla según los factores mencionados.

Las alcantarillas pueden tener forma circular, rectangular o elíptica. Las alcantarillas

pueden prefabricarse o construirse en el sitio, a criterio del encargado. Por lo general,

aquellas construidas en el sitio tienen forma cuadrada o rectangular, mientras que las

prefabricadas son circulares o elípticas. A menudo se construyen pasos de dos o tres

ductos en forma cuadrada o rectangular una al lado de la otra, o “baterías de tubos” unos

al lado de los otros.

Las alcantarillas de sección cuadrada o rectangular se fabrican de concreto armado, las

de forma circular se hacen con tubos de concreto o de acero corrugado. Las secciones

elípticas se fabrican, por lo general, con planchas de hierro corrugado y las

recomendaciones técnicas son las siguientes:

diámetro mínimo 30”

pendiente tubería 2 a 3 %,

pudiendo aumentar según

topografía del terreno

compactar primero los lados sin

tocar el tubo

la compactación sobre el tubo se

debe hacer una vez que este

tenga una capa de 20 cm. sobre

su corona.

NOTA: Cuando D sea mayor de 30”, se recomienda excavar la zanja suficientemente

ancha para permitir la compactación de relleno



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3.7.2.2 Selección del Tipo de Alcantarilla

La alcantarilla debe elegirse de acuerdo a muchos factores. Los más relevantes son:

Deben usarse elementos con la forma y tamaño acorde con el caudal o cantidad de

agua que le llega (anteriormente citados).

Si se seleccionan elementos prefabricados tales como tubos de concreto, debe

asegurarse un buen control de calidad en el sitio de fabricación.

Si se usan los tubos de acero corrugado, el calibre de los tubos debe ser de acuerdo

con la profundidad a la que se ubique la alcantarilla.

En el Camino Urubó - Porongo, las alcantarillas, se las ubicaría en las depresiones del

terreno añadiendo alcantarillas en los sectores críticos en función al trazado geométrico

de la vía y la razante a ser adoptada, se definieron las razantes de las alcantarillas,

procurando que ellas no superen el 1.00 m de diámetro en el caso de alcantarillas

circulares y 2.50 m las alcantarillas tipo cajón, y su pendiente longitudinal sea como

máximo del 1 % para facilitar el escurrimiento del área, trabajarán semi ahogadas y las

capacidades de ellas se muestran en la tabla 3.8 (Memoria de Cálculo deAlcantarillas).

El recubrimiento tendrá un mínimo de 0.40 m. con cabezales de ingreso y salida de

hormigón armado.

La altura del agua en alcantarillas viene definida por el comportamiento hidráulico de la

obra haciendo que ella trabaje a flujo libre, semi sumergida o sumergida, pero teniendo

presente que este nivel de agua, no debe sobrepasar la cota de la rasante de la vía para

evitar su deterioro.

Normalmente, se tiene una pendiente adecuada del terreno y del curso del agua, esto se

obtendrá con facilidad, en caso contrario, como el presente, este nivel deberá ser definido

no sólo pensando en las obras de evacuación, sino también, en la consideración de la



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presencia de las áreas de anegamiento, consideradas éstas como embalses, que se

alzarán a medida que la precipitación caiga sobre la cuenca, hasta que pueda darse el

escurrimiento, hacia las quebradas que circundan el área o que existía una comunicación

entre los sitios formando un gran lago de lento escurrimiento.

Para que ello no ocurra, es necesario que se realicen apertura de zanjas y que se

construyan canales que permitan desaguar las áreas de anegamiento sin ello, el

funcionamiento de las alcantarillas no será adecuado.

Otro punto de interés, en la consideración del drenaje, es que se debe evitar que el agua

pueda ingresar en el paquete estructural, por que ello significaría su destrucción. Esto

lleva a definir por precaución, que el agua del anegamiento llegue por debajo de la cota

de rasante un metro, mínimo 50 cm.

Durante la construcción se deberá cuidar que el relleno de la tubería se efectué por capas

de 30 cm., con material seleccionado, hasta unos 30 cm., por encima de la tubería,

cuidando que ella no se desvié de su sitio o cambie de alineamiento y permanezca sujeta

a los aleros en la cota que está definida en el diseño.

Posteriormente el relleno puede ser efectuado con material no seleccionado, alcanzando

las características del terraplén que forme la vía y cuidando, que el recubrimiento sea el

necesario para no afectar la tubería.

Mayores detalles sobre el aspecto constructivo se indican en las especificaciones técnicas

que aparecen en los documentos contractuales.

Podría darse el caso que la constructora prefiera realizar la alcantarilla mediante cajones

prefabricados, en este caso las dimensiones de ellos serán de un acho y alto, igual al

diámetro propuesto en este diseño.



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3.8 Memoria de cálculo de alcantarillas

3.8.1 Alcantarillas

Tabla 1aPARÁMETROS MORFOMÉTRICOS CUENCA APORTE HIDROGRAMA PERD./INFILTRACIÓN

No Ubicación Area Long. Desn. Pend. Tiempo concentración-hr Tc-hr Tiempos (horas) SCS Coef.Escorrentía P(mm)Km km2 km m % Kirpich Dooge Lag SCS DNOS Prom. Pico Base CN C20 C50 10.00

1 +140. 0.01 0.10 2.00 2.00% 0.05 0.12 0.11 0.07 0.09 0.06 0.16 89 0.41 0.45 10.822 +480. 0.02 0.24 3.00 1.25% 0.12 0.14 0.29 0.15 0.17 0.11 0.31 89 0.23 0.27 10.983 +840. 1.74 1.83 12.00 0.66% 0.73 1.08 2.00 1.78 0.73 0.48 1.29 89 0.15 0.15 12.074 1+160. 0.02 0.10 1.50 1.50% 0.06 0.16 0.13 0.12 0.12 0.08 0.20 89 0.32 0.35 10.875 1+500. 0.24 0.96 7.50 0.78% 0.42 0.46 1.10 0.73 0.68 0.45 1.19 89 0.15 0.15 11.966 2+640. 0.10 0.34 6.00 1.76% 0.14 0.29 0.32 0.20 0.24 0.16 0.42 89 0.18 0.23 11.117 3+480. 0.20 0.84 4.00 0.48% 0.46 0.47 1.26 1.10 0.82 0.54 1.45 89 0.15 0.15 12.258 4+820. 5.91 4.32 20.00 0.46% 1.62 1.88 4.74 4.34 1.62 1.07 2.86 89 0.15 0.15 13.799 6+180. 0.28 0.72 5.00 0.69% 0.35 0.50 0.92 0.81 0.65 0.43 1.14 89 0.15 0.15 11.90

10 7+140. 0.34 0.60 4.50 0.75% 0.30 0.54 0.86 0.76 0.61 0.41 1.08 86 0.15 0.15 11.8411 7+880. 0.43 0.94 7.00 0.74% 0.42 0.59 1.24 0.91 0.79 0.52 1.39 86 0.15 0.15 12.1812 8+840. 0.25 0.60 6.00 1.00% 0.26 0.45 0.74 0.52 0.50 0.33 0.87 86 0.15 0.15 11.6113 9+760. 0.54 1.02 11.50 1.13% 0.38 0.61 1.07 0.65 0.68 0.45 1.19 86 0.15 0.15 11.9714 10+800. 0.10 0.48 3.50 0.73% 0.25 0.33 0.65 0.52 0.44 0.29 0.77 89 0.15 0.15 11.5015 11+620. 0.12 0.34 3.50 1.03% 0.17 0.33 0.42 0.36 0.32 0.21 0.57 89 0.15 0.17 11.2716 12+080. 0.12 0.40 14.50 3.63% 0.12 0.27 0.25 0.11 0.19 0.12 0.33 89 0.25 0.25 11.0117 12+840. 1.83 1.92 35.00 1.83% 0.51 0.92 1.25 0.66 0.51 0.34 0.90 89 0.15 0.15 11.6518 13+400. 0.12 0.18 20.50 11.39% 0.04 0.22 0.08 0.03 0.09 0.06 0.16 89 0.39 0.41 10.8219 13+920. 0.55 1.20 10.00 0.83% 0.48 0.64 1.27 0.91 0.83 0.55 1.46 89 0.15 0.15 12.2620 15+300. 2.41 3.22 35.00 1.09% 0.93 1.13 2.44 1.33 0.93 0.62 1.64 89 0.15 0.15 12.46

6800 A 10500 Faja eólica semi-plana, alta retención superficial del escurrimiento



y medio ambiente


LLUVIA MÁX.P(mm) CAUDAL PICO-HIDROGRAMA UNIT.TRIANGULAR SCS MÉTODO RACIONAL

Comprobac.volúmenes (m3)

p/ TR (años)Cond.Anteced.

Lluvia Exced.Pe(mm) Caudal Pico (m3/s) Caudal pico (m3/s)

de Hidrograma y lámina agua

20.00 50.00 Humedad S Pe 20 Pe 50 Q 20 Q 50 Q 20 Q 50 Vol HUT Vol Area Diferencia12.22 14.05 31.39 0.95 1.54 0.04 0.07 0.19 0.24 6.9 6.9 0.012.41 14.27 31.39 1.00 1.62 0.03 0.04 0.07 0.09 9.2 9.2 0.013.64 15.68 31.39 1.40 2.17 1.05 1.63 1.35 1.56 1569.2 1569.8 -0.612.28 14.12 31.39 0.96 1.57 0.06 0.09 0.21 0.26 12.9 12.9 0.013.52 15.54 31.39 1.36 2.11 0.15 0.24 0.20 0.23 209.2 209.2 -0.112.55 14.43 31.39 1.04 1.68 0.14 0.23 0.28 0.41 66.9 66.9 0.013.84 15.91 31.39 1.47 2.26 0.11 0.17 0.14 0.16 191.6 191.7 -0.115.58 17.92 31.39 2.13 3.15 2.44 3.61 2.36 2.72 8571.3 8574.3 -3.013.45 15.46 31.39 1.33 2.08 0.18 0.28 0.24 0.28 235.9 235.9 -0.113.38 15.38 41.35 0.56 1.04 0.10 0.18 0.31 0.35 95.5 95.5 0.013.77 15.83 41.35 0.64 1.17 0.11 0.20 0.31 0.36 146.1 146.2 -0.113.12 15.09 41.35 0.51 0.96 0.08 0.15 0.27 0.31 62.0 62.0 0.013.52 15.54 41.35 0.59 1.09 0.15 0.27 0.45 0.51 162.5 162.5 -0.113.00 14.94 31.39 1.18 1.87 0.09 0.13 0.12 0.14 74.5 74.5 0.012.74 14.64 31.39 1.10 1.76 0.13 0.21 0.20 0.26 82.2 82.2 0.012.44 14.30 31.39 1.01 1.63 0.20 0.33 0.56 0.64 74.3 74.3 0.013.16 15.13 31.39 1.24 1.95 1.39 2.19 1.96 2.25 1433.5 1434.0 -0.512.23 14.06 31.39 0.95 1.55 0.39 0.63 1.73 2.09 68.4 68.4 0.013.85 15.92 31.39 1.47 2.27 0.31 0.47 0.38 0.44 521.9 522.1 -0.214.08 16.19 31.39 1.55 2.38 1.27 1.94 1.52 1.75 2449.5 2450.4 -0.9



y medio ambiente


Tabla 1 a

DATOS HIDROLOGÍA Caudal diseño SECCION MINIMA ALCANTARILLA

No Ubicación Tipo obra Área 0.00 p/c estructura m3/s TIPO No SecciónCaudalcrítico Rugosidad

Km Recomendados km2 Q 10 Q 20 Q 50 Q 10 Q 20 Q 50 ESTRUC. Línea Base Altura m3/s Manning

1 +140. ATH 1 D=1m 0.012 0.15 0.19 0.24 0.15 0.19 0.24 Tubería 1.00 1.00 1.53 0.02

2 +480. ACH 1 (1x1)m 0.015 0.06 0.07 0.09 0.06 0.07 0.09 Cajón 1.00 1.00 1.00 1.71 0.02

3 +840. ACH 1 (3x2.5)m 1.74 1.20 1.35 1.56 1.20 1.35 1.56 Cajón 1.00 3.00 2.50 20.22 0.02

4 1+160. ACH 1 (1x1)m 0.022 0.17 0.21 0.26 0.17 0.21 0.26 Cajón 1.00 3.00 2.00 14.47 0.02

5 1+500. ATH 1 D=1m 0.24 0.18 0.20 0.23 0.18 0.20 0.23 Tubería 1.00 1.00 1.53 0.02

6 2+640. ATH 1 D=1m 0.104 0.23 0.28 0.41 0.23 0.28 0.41 Tubería 1.00 1.00 1.53 0.02

7 3+480. ACH 1 (1x1)m 0.201 0.12 0.14 0.16 0.12 0.14 0.16 Cajón 1.00 1.00 1.00 1.71 0.02

8 4+820. ACH 1 (3x2.5)m 5.91 2.09 2.36 2.72 2.09 2.36 2.72 Cajón 1.00 3.00 2.50 20.22 0.02

9 6+180. ATH 1 D=1m 0.276 0.21 0.24 0.28 0.21 0.24 0.28 Tubería 1.00 1.00 1.53 0.02

10 7+140. ATH 1 D=1m 0.336 0.27 0.31 0.35 0.27 0.31 0.35 Tubería 1.00 1.00 1.53 0.02

11 7+880. ATH 1 D=1m 0.432 0.28 0.31 0.36 0.28 0.31 0.36 Tubería 1.00 1.00 1.53 0.02

13 8+840. ACH 1 (1x1)m 0.248 0.24 0.27 0.31 0.02 0.02 0.02 Cajón 1.00 1.00 1.00 1.71 0.02

13 9+760. ATH 1 D=1m 0.536 0.40 0.45 0.51 0.40 0.45 0.51 Tubería 1.00 1.00 1.53 0.02

14 10+800. ATH 1 D=1m 0.1 0.11 0.12 0.14 0.11 0.12 0.14 Tubería 1.00 1.00 1.53 0.02

15 11+620. ATH 1 D=1m 0.12 0.18 0.20 0.26 0.18 0.20 0.26 Tubería 1.00 1.00 1.53 0.02

16 12+080. ACH 1 (3x2.5)m 0.12 0.39 0.56 0.64 0.39 0.56 0.64 Cajón 1.00 3.00 2.50 20.22 0.02

17 12+840. ACH 1 (3x2.5)m 1.83 1.73 1.96 2.25 1.73 1.96 2.25 Cajón 1.00 3.00 2.50 20.22 0.02

18 13+400. ATH 1 D=1m 0.119 1.45 1.73 2.09 1.45 1.73 2.09 Tubería 1.00 1.00 1.53 0.02

19 13+920. ATH 1 D=1m 0.546 0.34 0.38 0.44 0.34 0.38 0.44 Tubería 1.00 1.00 1.53 0.02

20 15+300. ACH 1 (1x1)m 2.41 1.34 1.52 1.75 1.34 1.52 1.75 Cajón 1.00 1.00 1.00 1.71 0.02

Tabla 1 b



y medio ambiente


PARÁMETROS DIMENSIONAMIENTO HIDRAULICO - HYDRO CULV EVALUACIÓN FLUJO ALCANTARILLAS

No Ubic. Long. Pend. Cotas -msnm AlturaNiv.aguaentrada

Niv.aguasalida

Vel,salida

TiranteNorm.

Elevación nivel agua a la entrada H en alcantarilla

Km m m/m Entr. Sal. Ras.Librem Q25 Q50 Q25 Q50 Q25 Q50 Q25 Q50 Q25

>Hobra Q50

>Hobra Q25 Q50 Obs.

1.00 140.00 15.50 0.010 112.9 112.9 116.8 1.90 114.91 115.35 114.50 114.76 2.03 2.12 1.69 2.00 1.97 0.97 2.46 1.46 146% 0.69 1.00

2.00 480.00 14.50 0.010 111.1 111.0 115.1 1.45 113.60 114.38 112.62 112.93 3.20 3.20 1.93 2.00 2.55 1.55 3.43 2.43 243% 0.93 1.00 A sec. llena

3.00 840.00 18.00 0.010 108.7 108.6 112.2 0.97 111.21 112.02 110.38 110.75 2.93 3.56 1.62 2.00 2.49 -0.01 3.38 0.88 35% -0.88-

0.50

4.00 1160.00 14.50 0.010 106.7 106.6 110.5 1.52 108.94 109.47 108.20 108.51 2.72 3.16 1.42 1.81 2.23 0.23 2.86 0.86 43% -0.58-

0.19

5.00 1500.00 16.00 0.010 95.1 95.0 98.1 0.94 97.19 97.84 96.43 96.74 2.72 2.72 1.49 2.00 2.05 1.05 2.81 1.81 181% 0.49 1.00

6.00 2640.00 16.00 0.010 95.3 95.2 98.1 1.45 96.64 97.23 95.97 96.16 1.78 2.76 1.00 1.00 1.33 0.33 2.01 1.01 101% 0.00 0.00 A sec. llena

7.00 3480.00 14.50 0.010 94.6 94.5 97.5 1.20 96.30 96.94 95.68 95.97 2.46 2.78 1.30 1.50 1.66 0.66 2.39 1.39 139% 0.30 0.50

8.00 4820.00 14.50 0.010 94.1 94.0 96.8 1.02 95.83 96.40 95.25 95.54 2.38 2.82 1.18 1.50 1.70 -0.80 2.36 -0.14 -6% -1.32-

1.00

9.00 6180.00 15.50 0.010 93.1 93.0 96.0 1.21 94.74 95.27 94.18 94.45 2.38 2.72 1.26 1.50 1.69 0.69 2.29 1.29 129% 0.26 0.50

10.00 7140.00 17.50 0.010 93.0 92.7 95.6 0.88 94.72 95.26 93.88 94.15 2.59 3.39 0.82 1.12 1.73 0.73 2.51 1.51 151% -0.18 0.12

11.00 7880.00 15.50 0.010 93.4 93.4 96.3 1.00 95.25 95.85 94.62 94.89 2.49 2.97 1.27 1.50 1.81 0.81 2.50 1.50 150% 0.27 0.50

13.00 8840.00 14.00 0.010 88.3 88.2 91.8 0.91 90.93 91.60 90.05 90.35 3.03 3.54 1.77 2.00 2.61 1.61 3.36 2.36 236% 0.77 1.00

13.00 9760.00 15.50 0.010 98.5 98.4 112.0 10.97 100.98 101.44 100.12 100.41 2.37 3.19 2.00 2.00 2.53 1.53 3.02 2.02 202% 1.00 1.00 A sec. llena

14.00 10800.00 15.00 0.010 100.7 100.7 103.8 0.66 103.17 103.59 102.32 102.62 2.20 3.02 2.00 2.00 2.44 1.44 2.90 1.90 190% 1.00 1.00 A sec. llena

15.00 11620.00 21.00 0.010 104.4 104.3 107.4 0.85 106.58 107.12 105.88 106.18 2.68 3.12 1.40 1.79 2.19 1.19 2.80 1.80 180% 0.40 0.79

16.00 12080.00 18.50 0.005 104.4 104.3 109.2 1.95 107.22 108.36 106.24 106.58 3.21 4.07 1.91 2.00 2.82 0.32 4.05 1.55 62% -0.59-

0.50

17.00 12840.00 27.00 0.005 115.4 115.3 118.2 0.86 117.37 117.78 116.96 117.23 2.04 2.36 1.20 1.51 1.95 -0.55 2.43 -0.07 -3% -1.30-

0.99

18.00 13400.00 19.00 0.010 121.2 121.1 123.7 0.80 122.86 123.25 122.30 122.52 2.32 2.71 1.13 1.45 1.64 0.64 2.12 1.12 112% 0.13 0.45

19.00 13920.00 17.50 0.010 122.3 122.2 125.8 0.70 125.12 125.76 124.16 124.50 3.20 3.70 1.95 2.48 2.81 1.81 3.53 2.53 253% 0.95 1.48

20.00 15300.00 13.00 0.010 122.3 122.2 126.4 0.94 125.46 126.18 124.33 124.70 3.49 4.05 2.29 2.93 3.18 2.18 3.98 2.98 298% 1.29 1.93



y medio ambiente


4. DISEÑO FINAL DEL PAVIMENTO

4.1 Consideraciones de Diseño

Para el diseño de un pavimento se debe considerar que tiene estar constituido por una

capa o un conjunto de capas, construidas sobre la sub rasante, cuya función principal es

la de soportar las cargas rodantes y transmitir estos esfuerzos al terreno de fundación,

distribuyéndolas en tal forma que no produzcan deformaciones perjudiciales.

Uno de los aspectos más requeridos para el diseño de pavimentos, es el de disponer de

datos razonables sobre las cargas que actúan sobre la calzada y sobre el impacto que

causa el tráfico estimado de diseño.

La metodología de cálculo utilizada en el proyecto esta basada en la Guía de Diseño del

Método “AASTHO GUIDE FOR DESING OF PAVEMENT ESTRUCTURES” VERSIÓN

1993, puesto que es uno de los métodos que tiene bastante experiencia en la

determinación de los parámetros de diseño de sus fórmulas, los cuales no solamente

están enfocados en la resistencia que ofrezcan a las cargas solicitantes, sino que toman

en consideración el servicio que presentan a los usuarios de esa carretera.

4.2 Diseño del Paquete estructural

De acuerdo a los tipos de suelo predominantes en la carretera como ser: arcillasinorgánicas, limos inorgánicos, arenas limosas, y arenas finas y al tipo de suelo

ubicado en los bancos de préstamo, se ha propuesto para el proyecto el siguiente

paquete estructural.

4.2.1 Método AASHTO

Los parámetros de diseño que se considera para el diseño del pavimento son:

a) Características y resistencia de la sub rasante

b) Características y resistencia de cada una de las capas del pavimento



y medio ambiente


c) Carga aplicada en la vía de acuerdo al tráfico determinado, considerando el número

de peticiones o viajes probables que se presentarán durante el periodo de diseño

establecido en el proyecto.

El procedimiento usado por la AASHTO 97 es el de convertir las cargas axiales variables

en una distribución de las cargas de diseño y expresar el volumen de tráfico como el

número de repeticiones del eje de carga de diseño.

5.0 cm.

25.0 cm.

25.0 cm.

Variable

CBR = 80 Capa Base %

Capa sub base CBR = 40 %

Terraplén compactadoCBR = 10 %

Carpeta Asfáltica

P



y medio ambiente


Diseño Paquete estructural (AASHTO 97)

1. Estructura pavimento:CBR (%) Estabilidad (Lbs)

*Carpeta Asfáltica - ≥1600*Capa Base 80*Capa Subbase 40*Subrasante 10

2. Condiciones Específicas Adoptadas:

W = 1.80E+05 Analisis tráfico para 20 añosR = 90% Confiabilidad para Carreteras nuevasSo = 0.39 D. Estándar para carreteras nuevas

Delta PSI = 2.2 I. Serviciabilidad carreteras nuevas

3. Espesores Mínimos (En base al número estructural):

Número Estructural SN:

SN = a1*D1 + a2*D2*m2+a3*D3*m3Donde:

D1, D2 y D3 = Espesores de la carpeta, base ysubbasea1, a2 y a3 = Coef. Estructurales de la Carpeta, base y subbsasem2 y m3 = Coeficientes de drenaje de la base y subbase

3.1 Determinación de los Módulos Resilentes (Mr):

Capa CBR MR (psi)Capa Base 80 39000Capa Sub-base 40 24000Subrasante 5 3750(Ver Fig. 4.30)3.2 Diseño de los Números estructurales (SNi):Mediante el ábaco (Fig. 7.1), para las condiciones especificas adoptadas:

Capa MR (psi) SNSubrasante (SN) 3750 3.32Capa Sub-base (SN3) 24000 1.76Capa Base (SN2) 39000 2.45

3.3 Coeficientes estructurales (ai)

Capa CBR (%) Estabilidad (lbs) aCarpeta (a1) - 1600 0.40Capa Base (a2) 80 - 0.13Capa Sub-base (a3) 40 - 0.10



y medio ambiente


3.4 Coeficientes de drenaje (mi)

CapaCalidadDrenaje % tiempo Exposición m

Capa Base (m2) Bueno 5 1.15Capa Sub-base (m3) Bueno 20 1.03Ver Tabla 7.23.5 Cálculo espesores (cm) -a) Primera Estimación

(º) = Valor adoptado

D1 = SN2/ a1 = 15.56Se adopta el valor de= 12

SN1(º) = D1(º)* a1 = 1.89

D2 = (SN2-SN1(º)/(a2*m2) = -2.20Se adopta el valor de= 20

SN2(º) = D2(º)* a2*m2 = 1.18

D3 = (SN-(SN2(º)+SN1(º)/(a3*m3) = 6.24Se adopta el valor de= 18

SN2(º) = D3(º)* a3*m3 = 0.73

Suma Sin = 3.80 > a 3.13

b) Segunda Estimación(º) = Valor adoptado

D1 = SN2/ a1 = 5.00Se adopta el valor de= 5

SN1(º) = D1(º)* a1 = 0.80

D2 = (SN2-SN1(º)/(a2*m2) = 27.59Se adopta el valor de= 25

SN2(º) = D2(º)* a2*m2 = 1.50

D3 = (SN-(SN2(º)+SN1(º)/(a3*m3) = 24.88Se adopta el valor de= 25

SN2(º) = D3(º)* a3*m3 = 1.34

Suma SN = 3.63 > a 3.13

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DISEÑO FINAL hidrologia