UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL APLICACIÓN DEL DISEÑO DE UN SISTEMA DE DRENAJE PLUVIAL DE PAVIMENTOS Y SU INFLUENCIA EN EL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DEL JIRON HIGOS URCOS, CIUDAD DE BAGUA, DEPARTAMENTO DE AMAZONAS EN LOS AÑOS 2013-2015 PROYECTO DE TESIS PARA OBTENER EL GRADO DE BACHILLER DE INGENIERÍA CIVIL AUTOR : NOMBERTO GRADOS, Oswaldo Alexander ASESOR : Ing. Ricardo Narváez Aranda Trujillo – Perú 1
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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
APLICACIÓN DEL DISEÑO DE UN SISTEMA DE DRENAJE
PLUVIAL DE PAVIMENTOS Y SU INFLUENCIA EN EL
COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DEL JIRON HIGOS
URCOS, CIUDAD DE BAGUA, DEPARTAMENTO DE
AMAZONAS EN LOS AÑOS 2013-2015
PROYECTO DE TESIS PARA
OBTENER EL GRADO DE BACHILLER
DE INGENIERÍA CIVIL
AUTOR :
NOMBERTO GRADOS, Oswaldo Alexander
ASESOR :
Ing. Ricardo Narváez Aranda
Trujillo – Perú
1
2013
2
PRESENTACIÓN
La presente tesis trata sobre la influencia que
tiene la elaboración de un sistema de drenaje pluvial
en la duración del pavimento del jirón Higos Urcos,
ciudad de Bagua, departamento de Amazonas, en los años
2013-2015
En el trabajo se abordará los factores de diseño
de un drenaje pluvial (diámetro de sus tuberías,
distribución de las mismas y su conexión con el drenaje
urbano) y el diseño del nuevo pavimento (bombeo de la
calzada, material a utilizarse y el uso de rejillas
ranuradas de drenaje).
La investigación hecha fue realizada por las
siguientes razones: El deterioro causado por las
lluvias acumuladas en toda la estructura del pavimento;
La pulverización causada por las cargas de los ejes de
los vehículos en el pavimento húmedo; el mejoramiento
del pavimento del jirón Higos Urcos debido a su bajo
confort; y las pocas investigaciones sobre el diseño de
drenajes pluviales con rejillas ranuradas de drenaje.
3
Así mismo porque servirá como fuente de información
para posteriores investigaciones.
En la primera parte GENERALIDADES se destacará
los aspectos generales del proyecto, así como el
cronograma y presupuesto.
La segunda parte tiende a ser PLAN DE
INVESTIGACIÓN en la que se destaca la problemática de
la investigación, la justificación, hipótesis y la
operacionalización de variables, destacándose
finalmente el método, diseño y técnicas.
El autor
4
ÍNDICE
PRESENTACIÓN
ÍNDICE Pág.
I. GENERALIDADES
1.1 Título 1
1.2 Personal investigador 1
1.2.1 Aut
ores 1
1.2.2 Ase
sor 2
1.3 Tipo de investigación 2
1.4 Institución/Localidad 2
1.5 Duración 2
1.6 Régimen de investigación 2
1.7 Cronograma de trabajo 2
1.8 Recursos disponibles 3
1.9 Presupuesto 5
1.10 Financiación 5
II. PLAN DE INVESTIGACIÓN
2.1 Rea
lidad problemática 6
2.1.1 El
problema 6
2.1.2 Del
imitación del problema 7
5
2.1.3 Enu
nciado del problema 9
2.2 Ant
ecedentes de estudio 9
2.2.1 Loc
ales 9
2.2.2 Nac
ionales 9
2.2.3 Int
ernacionales 10
2.3 Jus
tificación e importancia 11
2.4 Obj
etivos 12
2.4.1
General 12
2.4.2
Específicos 12
2.5 Hip
ótesis 12
2.5.1 Hip
ótesis alterna 12
2.5.2 Hip
ótesis nula 12
2.6 Mar
co Teórico 12
2.6.1. Drenaje Pluvial 12
6
2.6.1.1. Normas de diseño 12
2.6.1.2. Diseño hidráulico 14
2.7 Def
inición de términos 19
2.8 Var
iables 20
2.8.1
Variable independiente 20
Variable dependiente 20
2.8.2
Variable interviniente 20
2.9 Ope
rativización de variables 20
2.10
Referencias bibliográficas 21
7
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
I. GENERALIDADES
1.1 Título:
Diseño de un sistema de drenaje pluvial y su
influencia en el comportamiento del pavimento del
Jirón Higos Urcos en la ciudad de Bagua,
departamento Amazonas, periodo 2013-2015.
1.2 Personal investigador:
1.2.1 Autor:
8
Apellidos y Nombres : NOMBERTO GRADOS, Oswaldo
Grado de Educación : Bachiller
Dirección domiciliaria : Jr. Gamarra N°
324
Correo electrónico :
1.2.2 Asesor:
Apellidos y Nombres : NARVAEZ ARANDA,
Ricardo
Grado académico : Maestro en Ingeniería
Civil
Dirección laboral : Universidad Privada
Antenor Orrego
Título profesional : Ingeniero Civil
Correo electrónico :
1.3 Tipo de investigación:
1.3.1 Por el fin que persigue :
Aplicada
1.3.2 Por la naturaleza :
Experimental
9
1.4 Institución/localidad:
1.4.1 Institución : Laboratorio de mecánica
de suelos (UPAO)
1.4.2 Localidad : Trujillo – La Libertad
1.5 Duración: 6 meses
1.6 Régimen de investigación: Orientada
1.7 Cronograma de trabajo:
CRONOGRAMA DE TRABAJOEtapas Tiempo
Mar Abr
May Jun
Jul
Ago
1° Elección del tema2° Elaboración del proyecto3° Elaboración y selección delinstrumento4° Recolección de datos5° Redacción del proyecto6° Presentación del proyecto7° Sustentación del proyecto8° Tratamiento estadístico9° Análisis de datos10° Posible informe
1.8 Recursos disponibles:
1.8.1 Recursos humanos:
1 Asesor
10
1 Especialista en estadística
1 Digitador
Grupo de apoyo: 2 Ingenieros civiles
especializados en ingeniería de transporte e
hidrología.
1.8.2 Materiales y útiles de oficina:
1 Cuaderno de trabajo
1 millar Hojas Bond A4
1 millar Papel bulky A4
1 lapicero
1 lápiz
1.8.3 Construcción y maquinarias:
1.8.4 Bienes:
Alimentos y bebidas para humanos
1.8.5 Servicios:
Movilidad local y externa
Internet y teléfono
Fotocopias
Servicios de impresión
Viáticos
1.8.6 Imprevistos:
20% * RR.HH.
10% * Bienes y Servicios
11
1.9 PRESUPUESTO:
ESQUEMA DE PRESUPUESTO
CÓDIGO DETALLE MONTO(S/.)
5101.01.01 Recursos humanos 1600. 001112
AsesorEspecialista en estadísticaDigitadorGrupo de apoyo
800.00200.00100.00500.00
5301.05.01 Materiales y útiles deescritorio
76.00
11 millar1millar
11
Cuaderno de trabajoHojas Bond A4Papel bulky A4LapiceroLápiz
10.0030.0030.003.003.00
5301.06.03 Construcción ymaquinarias
2550.00
1 (70h. trabajoc/u)
1 (70h. trabajoc/u)
1 (90 h.trabajo c/u)1 (200 h.
trabajo c/u)
CamionesCargador frontalExcavadoraAplanadora asaltadora
350.00350.00450.001400.00
5102.01.01 Bienes 1000.00AlimentosBebidasMobiliario de oficina
300.00200.00500.00
5102.01.02 Servicios 1784.00 Movilidad local y
externa Internet y teléfono Fotocopias Servicios de
impresión
360.00280.00100.00200.00300.00544.00
12
Viáticos Imprevistos: 20%
RR.HH y 10% B y SCONSOLIDACIÓN GENERAL DE GASTOS
CÓDIGO DETALLE MONTO(S/.)
5101.01.01 Recursos humanos 1600.005301.05.01 Materiales y útiles de
escritorio76.00
5301.06.03 Construcción ymaquinarias
2250.00
5102.01.01 Bienes 1000.005102.01.02 Servicios 1784.00
TOTAL GENERAL 6710.00SON SEIS SETESIENTOS DIEZ NUEVOS SOLES 00/100
1.10 FINANCIACIÓN: Con recursos de la Municipalidad de
la Localidad
II. PLAN DE INVESTIGACIÓN
2.1 Realidad problemática:
La presente investigación busca la relación de la
influencia entre el diseño y comportamiento de un
sistema de drenaje pluvial en pavimentos rígidos en
el Jr. Higos Urcos en la ciudad de Bagua. Esto es
13
una construcción de tipo vial que es un proyecto
social, por esto está a cargo del gobierno, la
mayoría de veces se realiza una mala elección del
diseño y aplicación de sistemas de drenaje buscando
el costo más bajo, sin estar comprometidos con la
supervisión de la construcción o rehabilitación.
Como resultado, el 60% de conductores perciben
tráfico elevado, ruido, baches y difícil acceso
debido a la acumulación de agua en las pistas a
causa de las lluvias, lo que lleva a aplicar un
nuevo diseño de sistemas de drenaje, que está
relacionado con la incomodidad, las fallas y daños
estructurales de la vía. Asimismo se puede
relacionar la incorrecta elaboración y aplicación de
diseños de pavimentos con la falta de compromiso del
gobierno.
2.1.1 El problema:
El problema de la investigación es estudiado en
forma general por la rama de Ingeniería del
transporte e infraestructura vial (La cual aborda
aproximadamente el 19% del campo laboral). Esta
rama de la Ingeniería civil se puede definir como:
“El estudio, diseño, análisis yconstrucción de las vías de comunicacionesterrestres para satisfacer las necesidadessociales sobre la movilidad de personas ybienes, haciendo aplicación de lasciencias físicas, matemáticas, la técnica,y en general el ingenio en beneficio de la
14
sociedad promoviendo actividadeseconómicas, difusión de la cultura ycomunicación entre pueblos.” (Morales,2006, p. 9)
15
Según Garber y Hoel (2005): “Las especialidades de
la Ingeniería del transporte son la planificación,
diseño, construcción, y operaciones y
administración del sistema de transporte.” (p.
8). Así pues en forma particular, el problema se
aborda en una construcción de tipo vial urbana
considerando la aplicación de un diseño de
sistemas de drenaje pluvial en pavimentos rígidos,
ya que éste viene a ser la causa o móvil de la
investigación, donde se ha de considerar los tipos
y factores de diseño que intervienen.
Por último el problema se enfoca de forma
específica mediante el estudio del comportamiento
estructural del Jr. Higos Urcos, Bagua, periodo
2013-2015, ya que éste viene a ser el efecto de la
investigación que se podrá medir y analizar para
hallar la respuesta a nuestro problema a través
del cálculo de su influencia sobre la resistencia,
rigidez, comportamiento frente al ambiente y las
fallas del pavimento.
2.1.2 Delimitación del problema:
En la región de Amazonas, en el Distrito de Bagua,
puede observarse fácilmente un creciente aumento
en el volumen de tránsito así como el hecho de que
los pavimentos rígidos van aumentando, pero por un
inadecuado cálculo en el diseño de los sistemas de
drenaje o por el uso de materiales de una calidad
6
menor a la requerida, presentan fallas y
deficiencias estructurales en muchas de sus vías
en un periodo de tiempo menor al de su vida útil,
además los agentes del intemperismo como las
ocasionales lluvias y la falta de compromiso y
buen manejo de recursos por parte del Gobierno
regional crean un serio problema para la
durabilidad de los pavimentos rígidos, tal es el
caso del Jr. Higos Urcos.
Ante esto, en la gran mayoría de los casos las
autoridades optan por la utilización de
tratamientos solo superficiales, que de ser
correctamente aplicados rehabilitarían los daños
del pavimento, sin embargo a los pocos meses los
daños vuelvan a surgir, asimismo en casos en el
que el pavimento ya presenta fallas en su
estructura y por lo cual necesitaría un
rehabilitación completa se aplica mayormente
medidas temporales en vez de una rehabilitación a
partir de un nuevo diseño.
Además las dificultades que se presentan son de
orden económico y administrativo. Las dificultades
económicas se pueden observar en que la elección
de un diseño se basa en el de menor costo y las
dificultades de orden administrativo se observan
en la falta de compromiso para la adecuada
elección del diseño de un pavimento y de un
7
adecuado sistema de drenaje así como la
supervisión en su ejecución y cumplimiento.
Si se sigue manteniendo esta situación del
pavimento del Jr. Higos Urcos tal, es decir
utilizando diseños escogidos por su bajo costo y
sin una adecuada supervisión, entonces las fallas
estructurales y deficiencias que se encuentran en
los pavimentos seguirán existiendo ya que su
comportamiento estructural no será el adecuado
para resistir los daños ocasionados por las
lluvias, además como todos los fenómenos relativos
a una vía está relacionado con el desarrollo y
progreso de la comunidad en su entorno en
consecuencia cuando el pavimento requiera
obligatoriamente una reconstrucción completa por
los deterioros, esto generará insatisfacción por
la falta de la movilidad de personas y bienes así
como efectos negativos en la promoción y ejecución
de actividades económicas, la cultura y
comunicación.
Dada la actual situación descrita en el pavimento
del Jr. Higos Urcos, sugerimos que las autoridades
se hagan cargo de forma adecuada, cumpliendo con
la responsabilidad de su cargo y se encarguen de
la supervisión de la ejecución y cumplimiento del
electo diseño de un pavimento, a su vez planteamos
que el Gobierno realice un estudio de costos para
8
que no sólo busque los diseños más baratos sino
también en los que se proyecte un comportamiento
estructural óptimo. Esto además conviene al
Gobierno ya que al escoger un diseño con un
comportamiento estructural adecuado entonces su
durabilidad será mayor y por consecuencia se
ahorrará en costos de rehabilitaciones en cortos
plazos. Finalmente nos proponemos poner en
práctica la aplicación de un diseño de un sistema
de drenaje pluvial para pavimentos rígidos
teniendo en consideración un exhaustivo estudio de
los factores de diseño para que el diseño sea el
correcto y a su vez se obtenga como resultado un
comportamiento estructural óptimo para que la vía
sea resistente y duradera.
2.1.3 Enunciado del problema:
¿De qué manera la aplicación de un sistema de
drenaje pluvial influye en el comportamiento
estructural y durabilidad del Jr. Higos Urcos,
departamento de Amazonas, periodo 2013-2015?
2.2 Antecedentes de estudio:
2.2.1 Locales:
Bazán Serrano, Milagritos de Jesús y Vargas
Hernández, Johan César (2009) en la tesis
titulada: Mejoramiento y construcción de
9
pavimentación, veredas y drenaje pluvial del
barrio gualamia del jirón miguel grau en el
distrito de Lamud, provincia de Luya, región
Amazonas concluye lo siguiente:
Se determinó una alternativa de solución en el
presente proyecto: Alternativa Unica:
Pavimentación, Drenaje Pluvial y Veredas en En
Las calles Miguel Grau cdas 4,5,6,7 y 8,
Garcilazo de la vega cda 4,5,6,7,8,9 y 10,
jiron Bolivar cda 2, jr. Lima cda 1,del Barrio
Gualamita, distrito de Lamud, a nivel de losa
de concreto con un espesor de 15 cm.
En el análisis de sensibilidad se realizaron un
incremento de 20% tanto en los costos de
inversión, como en los costos de operación y
mantenimiento. La alternativa sigue siendo
rentable para el proyecto
Según el análisis del impacto ambiental el
proyecto genera algunos efectos negativos al
medio ambiente por el movimiento de tierras, por
esa razón se está considerando dentro del costo
total del proyecto la mitigación y control del
medioambiente.
2.2.2 Nacionales:
Vilca Gómez, Oscar Dante (2011) en la tesis
titulada Construccion del sistema de drenaje
10
pluvial en el Jr. Amazonas cuadras 1-2-3 de la
asociación de vivienda brisas de Shilcayo
departamento de Tarapoto para obtener el título de
Ingeniero Civil, Universidad Católica Los Ángeles
de Chimbote, concluye lo siguiente:
El problema central que motiva la
elaboración del presente perfil es "Dificultad de
ingreso y salida de los pobladores de sus
viviendaspor las constantes lluvias"
Los tipos de daños o patologías más frecuentes
son: Agrietamientos Transversales,
Agrietamientos Longitudinales, Agrietamientos
en media luna, Agrietamientos Diagonales,
Escalonamiento, Escamado y Astillamiento.
El Agrietamiento transversal con nivel de
severidad y cuantificación media es el tipo de
daño más común y de mayor incidencia en ambas
vías. En la Av Confraternidad Oeste el
principal factor causante del deterioro del
pavimento es el incremento de la circulación de
vehículos de carga pesada.”
2.2.3 Internacionales:
Ligia Elizabeth Hun Aguilar (2003) en la tesis
titulada Diseño del pavimento rigido y drenaje
pluvial para un sector de la aldea Santa Maria de
11
Chauque, del municipio de Santiago Sacatepequez,
Sacatepequez
Federación para obtener el título de Ingeniero
Civil, Universidad de San Carlos de Guatemala,
concluye lo siguiente:
Para evaluar si el suelo encontrado en el lugar
del proyecto, era o no apto para formar parte
constituyente del pavimento por diseñar, fue
necesario realizarle una serie de estudios,
para valorar el material de una forma adecuada
y predecir el comportamiento del mismo bajo
carga.
El método simplificado de la PCA, utilizado
para el diseño del pavimento rígido del tramo
carretero, es un método de fácil aplicación, ya
que gran parte del procedimiento del mismo se
basa en tablas, por lo que tiene gran
aplicación cuando no se tienen ensayos de
control de tráfico.
El pavimento por construirse deberá soportar y
distribuir las cargas en una presión unitaria
lo suficientemente disminuida paraestar dentro
de la capacidad del suelo que constituye la
capa de apoyo, reduciendo la tendencia a la
formación de fallas.
12
2.3 Justificación e importancia:
Estamos presentando esta investigación porque las
deficiencias que presenta el actual pavimento del
Jr. Higos Urcos, como el inadecuado comportamiento
estructural que posee ya que ante el elevado
tránsito y el inadecuado diseño del pavimento, éste
sufre de fallas superficiales y estructurales en un
periodo de tiempo menor al que debería a causa de su
deficiente oposición de las cargas y deformaciones.
Nuestra problemática se dirige hacia todas los
vehículos que circulan por el jirón Higos Urcos,
quiénes son capaces de percibir y comprender las
deficiencias que presenta el pavimento.
El realizar un estudio de drenaje urbano es de vital
importancia para el desarrollo de las ciudades, y como
profesionales, debemos estar en la capacidad de poder
hacer dicho estudio y ejecutar los sistemas de drenaje
urbano, de acuerdo a su clasificación, para
principalmente beneficiar a la población y participar en
la mejora continua y el desarrollo de nuestras ciudades,
países y el mundo en general.
Lo que queremos lograr con ésta investigación es
poder generar nuevos conocimientos y lograr además
nuevos estudios para así poder lograr que el
comportamiento del Jr. Higos Urcos sea el más
apropiado para que dicha vía sea más resistente y
13
duradera, lo cual por otro lago generará ahorro en
gastos futuros de mantenimiento y rehabilitación.
La naturaleza de la investigación es práctica,
porque está orientada a generar nuevos conocimientos
referentes al diseño de drenajes pluviales y a
mejorar el comportamiento estructural de todo
pavimento.
La importancia de la presente investigación radica
en su aplicación práctica, ya que con los
conocimientos adquiridos se podrá mejorar los
componentes del diseño referentes a la durabilidad
de los pavimentos, los mismos que servirán como
fuente de información para el desarrollo y
presentación de posteriores investigaciones.
2.4 Objetivos:
2.4.1 Objetivo General:
Establecer la influencia de la aplicación
del diseño de un sistema de drenaje pluvial
en el comportamiento estructural del jirón
Higos Urcos, en la ciudad de Bagua, periodo
2013-2015.
2.4.2 Objetivos Específicos:
Analizar los componentes del diseño del
sistema de drenaje del pavimento rígido en
el Jirón Higos Urcos.
14
Determinar la durabilidad frente a las
lluvias que presenta el pavimento del Jirón
Higos Urcos.
Precisar los materiales para el diseño de
sistema de drenaje pluvial del pavimento
rígido.
2.5 Hipótesis
2.5.1 Hipótesis Alterna:
La aplicación del diseño de un sistema de
drenaje pluvial en el pavimento rígido
influye significativamente en el
comportamiento estructural del jirón Higos
Urcos, en la ciudad de Bagua, periodo 2013-
2015.
2.5.2 Hipótesis nula:
La aplicación del diseño de un sistema de
drenaje pluvial en el pavimento rígido NO
influye significativamente en el
comportamiento estructural del jirón Higos
Urcos, en la ciudad de Bagua, periodo 2013-
2015.
2.6 Marco teórico:
15
2.6.1 Drenaje pluvial:
El drenaje tiene la finalidad de evitar que el
agua llegue a la carretera y desalojar la que
inevitablemente siempre llega. Toda el agua que
llega en exceso a la carretera tiene dos orígenes:
puede ser de origen pluvial o de corrientes
superficiales, es decir ríos. El agua de
escorrentía superficial, por lo general se
encuentra con la carretera en sentido casi
perpendicular a su trazo, por lo que se utiliza
para esto, drenaje transversal, según el caudal
que se presente. El agua pluvial debe encauzarse
hacia las orillas de la carretera con un pendiente
adecuada en sentido transversal; a ésta se le
llama bombeo normal y generalmente es del 3%.
2.6.1.1 Normas de diseño:
A.Diámetros mínimos:
En el diseño de un sistema de alcantarillado
pluvial, se toma como diámetro mínimo 12”. Un
cambio de diámetro en el diseño está influido
por la pendiente, el caudal o la velocidad,
para lo que toman en cuenta los
requerimientos hidráulicos.
16
B.Velocidades mínimas y máximas:
Es recomendable, en tubería de concreto, que
la velocidad del flujo en líneas de
alcantarillado pluvial, no sea mayor de 3.00
m/s, para proporcionar una acción de
autolimpieza, es decir, capacidad de arrastre
de partículas. No existiendo una velocidad de
flujo mínima, dado que no habrá caudal en
época de verano.
En el caso de alcantarillado pluvial, bajo
estas condiciones deberán instalarse rejillas
o construirse estructuras que eviten el
ingreso de material rocoso de gran tamaño.
C.Profundidad de la tubería:
La profundidad mínima para instalar la
tubería debe ser tal que el espesor del
relleno evite el daño a los conductos,
ocasionados por las cargas vivas y de
impacto. En todo diseño de un sistema de
drenaje pluvial, se deben respetar las
profundidades mínimas ya establecidas. La
profundidad mínima se mide desde la
superficie del suelo, hasta la parte superior
del tubo, determinada de la siguiente manera:
Tráfico normal = 1.00 metros
17
Tráfico pesado = 1.20 metros
D.Pozos de visita:
Los pozos de visita son parte de las obras
accesorias de un alcantarillado y son
empleados como medios de inspección y
limpieza. Se diseñarán pozos de visita para
localizarlos en distancias no mayores de 100
metros.
La diferencia de cotas invert entre las
tuberías que entran y la que sale de un pozo
de visita será como mínimo de 0.03 metros.
Cuando el diámetro interior de la tubería que
entra a un pozo de visita sea menor que el
diámetro interior de la que sale, la
diferencia de cotas invert, será como mínimo,
la diferencia de dichos diámetros. Siempre
que la diferencia de cotas invert entre la
18
tubería que entra y la que sale de un pozo de
visita sea mayor de 0.70 metros, deberá
diseñarse un accesorio especial (un derivador
de caudal que funcione como disipador de
energía), que encauce el caudal con un mínimo
de turbulencia, de lo contrario se
producirían caudales máximos que destruyen el
sistema.
E.Tragantes:
Los tragantes son las aberturas que en las
superficies de las calles o en los bordillos,
dan acceso a las aguas pluviales a los tubos
de drenaje. Por los sistemas combinados y de
tormenta, se diseñarán tragantes para
localizarlos en los siguientes casos:
a. En las partes bajas, al final de cada
cuadra a 3.00 metros antes de la
esquina.
b. En puntos intermedios de las cuadras
el caudal acumulado provoque un tirante
de agua superior a 0.10 metros
c. Únicamente en aquellas calles que
cuenten con pavimento o que hayan
recibido o vayan a recibir algún tipo de
19
tratamiento para estabilizar su
superficie.
2.6.1.2 Diseño hidráulico
A. Coeficiente de Escorrentía:
En el porcentaje de agua total llovida tomada
en consideración, puesto que no todo el
volumen de precipitación pluvial drena por
medio de alcantarilla natural o artificial.
Esto se debe a la evaporación, infiltración,
retención del suelo, etc. Por lo que existirá
diferente coeficiente para cada tipo de
terreno, el cual será mayor cuanto más
impermeable sea la superficie. Este
coeficiente está en función del material
sobre el cual circula el agua y varía desde
0.01 a 0.95.
El coeficiente de escorrentía promedio se
calcula por medio de la siguiente relación:
20
Donde:
c: Coeficiente de escorrentía en cada área
parcial.
a: Área parcial.
C: Coeficiente de escorrentía promedio del
área drenada.
B. Intensidad de lluvia:
La intensidad de lluvia es el espesor de la
lámina de agua por unidad de tiempo producida
por ésta; suponiendo que el agua permanece en
el sitio donde cayó. Se mide en milímetros
por hora.
La intensidad de lluvia se determina a través
de registros pluviográficos elaborados por el
Instituto Nacional de Sismología,
Vulcanología, Meteorología e Hidrología
(INSIVUMEH), con base en estaciones
pluviométricas ubicadas a inmediaciones de
las cabeceras departamentales. Este tipo de
información es por lo común es insuficiente
en localidades muy pequeñas, pero se puede
21
hacer uso de información de localidades
vecinas o de características similares.
C. Áreas Tributarias:
Es la que contribuye a la escorrentía del
agua de la estructura de drenaje.
El área por drenar se determinará sumando al
área de las calles, el área de los lotes que
son tributarios al ramal en estudio.
D. Tiempo de concentración:
El tiempo de concentración es el tiempo
necesario para que el agua superficial
descienda desde el punto más remoto de la
cuenca hasta el punto de estudio. Se divide
en tiempo de entrada y tiempo de flujo dentro
de la alcantarilla.
Para el diseño de sistemas de alcantarillado
pluvial, se considera que los tramos
iniciales tienen un tiempo de concentración
de doce minutos. El tiempo de flujo dentro de
la alcantarilla, para tramos consecutivos, se
calcula de acuerdo con la siguiente fórmula:
22
Donde:
T1 = Tiempo de concentración en el tramo
anterior en minutos.
L = Longitud del tramo anterior en metros.
V = Velocidad a sección llena en el tramo
anterior en metros por segundo.
E. Pendiente del terreno:
Siendo el criterio general que los sistemas
de alcantarillado trabajen por gravedad,
existe una pendiente mínima al sistema, que
permite que el agua conducida se desplace
libremente, la que es del 0.50% y la máxima
la que alcance la velocidad máxima admisible
para la tubería por utilizar.
Para calcular la pendiente del terreno se
utiliza la relación siguiente:
F. Caudal de diseño:
Para calcular el caudal de diseño se utilizan
dos métodos, el empírico y el racional. Por
23
la naturaleza del proyecto se utilizará el
racional, el cual asume que el caudal máximo
para un punto dado se alcanza cuando el área
tributaria está contribuyendo con su
escorrentía, durante un período de
precipitación máxima, debe prolongarse
durante un periodo igual o mayor que el que
necesita la gota de agua más lejana para
llegar hasta el punto considerado. Ente
método está representado por la siguiente
fórmula:
Donde:
Q = Caudal (m³/s)
C = Es la relación entre la escorrentía y la
cantidad de lluvia caída en el área
I = Intensidad de lluvia (mm/h)
A = Área por drenar en hectáreas.
G. Velocidad de flujo a sección llena:
La velocidad del flujo a sección llena se
calculó con la relación de Manning.
Donde:
24
V = Velocidad del flujo a sección llena (m/s)
D = Diámetro de la sección circular (pulg.)
S = Pendiente del gradiente hidráulico (m/m)
n = Coeficiente de rugosidad de Manning (Para
tubería de Concreto condiámetros menores de
24” n = 0.015, para diámetros mayores de 24”
n = 0.013 y para PVC n = 0.009)
2.7 Definición de términos:
2.7.1 Investigación: Una investigación corresponde
a la búsqueda y procesamiento de información, lo
cual se ha realizado continuamente en el presente
trabajo.
25
2.7.2 Pavimento: Un pavimento es la superposición
de capas de diferentes materiales sobre el terreno
natural, siendo el pavimento adoquinado
convencional de base la base al estudiado en el
presente trabajo para conocer ciertas
características de su diseño y el análisis de su
comportamiento estructural.
2.7.3 Estructura: Una estructura viene a ser la
disposición y orden de las partes dentro de un
todo, lo cual debe conocerse para entender la
conformación de las capas ya cada una presenta un
material específico y otras características
propias.
2.7.4 Diseño: A lo largo del trabajo se menciona el
diseño del pavimento por ello es importante
entender al diseño no sólo como una pre-
configuración de la estructura sino también como
la estimación del costo, lo cual viene a ser la
consideración más importantes en la elección de un
diseño.
2.7.5 Comportamiento estructural: Respecto al
pavimento, está relacionado a cómo actuará frente
a los agentes externos, siendo importante el
conocimiento de esto ya que en el presente trabajo
se busca medir esa reacción del pavimento.
2.7.6 Falla: Constantemente se hace referencia a
las deficiencias del pavimento en el presente
26
trabajo, siendo importante el este término ya que
la inspección visual de esto es una forma efectiva
de medir el comportamiento estructural.
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2.8 Variables:
2.8.1 Variables independiente:
La aplicación del diseño de un sistema de drenaje
pluvial en pavimentos rígidos
2.8.2 Variable dependiente:
Comportamiento estructural del jirón Higos Urcos
2.8.3 Variable interviniente:
La duración del periodo de lluvia o calor intenso.
La variación en la tasa de crecimiento de la
población.
2.9 Operativización de variables:
VARIABLE ASPECTO ODIMENSIÓN
INDICADOR PARA CADAASPECTO
1.VariableIndependiente: Laelaboraciónde sistemasde drenajepluvial
1.1.Caracteristicas delpavimentoactual
1.1.1. Definir el tipo desuelo.1.1.2. Precisar el CBRdel terreno.
1.2. Diseñode la
tubería deldrenaje
1.2.1. Definir el diámetro de la tuberia1.2.2. Precisar las conexiones al drenaje urbano
1.3.Materiales
deconstrucción
.
1.3.1. Precisar los materiales a usar en la tuberia
2.VariableDependiente:Comportamientoestructural
2.1.Comportamiento frente al
medioambiente del
2.1.1. Indicar la resistencia del pavimentofrente a la humedad del ambiente y/o lluvias.
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delpavimentoubicado enel Jr. HigosUrcos
actualpavimento
2.2.Determinarel grado deconforte enel pavimento
2.2.1. Precisar la deformación permanente admisible en las capas del pavimento adoquinado.2.2.2. Precisar la Estabilidad en la deformación del terreno.
2.3. Fallasen el
pavimento
2.3.1. Identificar los tipos de fallas.2.3.2. Reconocer las causas de cada tipo de falla.2.3.3. Señalar la durabilidad del pavimentoantes de la falla.
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2.10 Referencias bibliográficas:
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