Ampliación y mejoramiento de la carretera Cañete - Yauyos - Huancayo el km. 166+500 al km. 166+800 : análisis hidrológico y diseño hidráulico

Abstract

Para la obtención del Título de Ingeniero Civil por la modalidad de Actualización de Conocimientos, se realizó una formulación y evaluación del estudio a nivel de perfil de la carretera Cañete-Yauyos-Chupaca, que pertenece a la ruta 22 de la red vial nacional. Luego se procedió a desarrollar el respectivo informe de suficiencia del tramo asignado de km 166+500 al km 166+800, que consta de un informe, diseños hidrológicos e hidráulicos y expediente técnico de las estructuras de drenaje superficial sobre la carpeta de rodadura, que se realizará con TSB. En el capítulo I, se hace un resumen del estudio a nivel de perfil de la carretera Cañete-Yauyos-Chupaca, que fue desarrollado dentro del taller. En el desarrollo del perfil se analizaron tres alternativas, considerando en primera instancia los IMDs del 2005 y obteniendo como mejor alternativa trocha de mejoramiento optimizado para el tramo 4 correspondiente a Yauyos - Ronchas, de las cuales no satisface la propuesta para el desarrollo del detalle de ingeniería a realizar para el tramo en estudio. Finalmente se procedió a evaluar con los nuevos IMDs del 2008, obteniendo la mejor alternativa para el tramo 4: Yauyos - Ronchas, al tratamiento superficial bicapa (TSB). Con lo cual se procedió a realizar el diseño geométrico, proponiendo para el drenaje superficial de la carretera una alcantarilla de paso en la progresiva 166+630, cunetas y bordillo longitudinalmente a la carretera. En el capítulo II, se desarrolla el respectivo análisis hidrológico y diseño hidráulico del drenaje superficial del tramo en estudio, de las cuales para el drenaje transversal se diseñó una alcantarilla de paso que capta aguas provenientes de la quebrada Quirma con un área de 0.360 km2, y para el drenaje longitudinal se diseñó cunetas y bordillo, así como se indica en el plano de disposición general de las obras de drenaje. Luego con la información cartográfica (25-L), información de precipitaciones máxima a 24 horas, parámetros fisiográficos y el método racional, se procedió a calcular el caudal de diseño de la alcantarilla y cuneta. Para la obtención de la intensidad máxima de la cuenca, se analizó las estaciones de influencia de la zona en estudio, que son: Carania, Tanta, Vilca y Yauricocha, para ello se evaluó mediante una distribución espacial de las precipitaciones del mejor ajuste, para los periodos de retorno de 50 y 1O años, para ello se utilizó el método de isoyetas, obteniendo las figuras Nº2.3 y Nº2.4 y notamos que la estación Vilca es la que más se ajusta a la zona de estudio. Para luego obtener las curvas IDF representativas para los periodos de retorno de 50 y 1O años, además se determinó el tiempo de concentración de la cuenca con las fórmulas de Kirpich, Corps of Engineers y Williams, que resultaron 48.90 min para la quebrada Quirma y 3.86 min para la intercuenca, cabe mencionar que en la intercuenca se utilizó por recomendación un tiempo de concentración de 1O min y finalmente los caudales de diseño fueron evaluados con el método racional, método de IILA y el método Hidrograma Unitario SCS, obteniendo un caudal de 1.01 m3/s para la alcantarilla y 0.08m3/s para la cuneta. En el capítulo 2.5 y 2.6, se diseñó la alcantarilla y cuneta, para el caso de la alcantarilla se procedió al modelamiento del drenaje transversal, ya que consta con varias estructuras involucradas para lograr evacuar las aguas provenientes de la quebrada Quirma, para ello se dio uso a el programa HEC-RAS, para ver cómo es su comportamiento del caudal estimado al pasar por la alcantarilla, observando que las dimensiones propuestas tanto para el canal de entrada, aliviadero, caja receptora, TMC y canal de descarga no están siendo ahogados por el nivel del agua ocasionado por el caudal de 1.01 m3/s. Finalmente para el diseño de las dimensiones de la cuneta se consideró según el manual de carreteras pavimentadas de bajo volumen de tránsito, para la cuneta del lado izquierdo de la carretera una altura de 0.30 m y para las cunetas del lado derecho una altura de 0.20 m, para luego verificar con la fórmula de Manning las dimensiones consideradas para las cunetas de concreto del lado izquierdo y derecho de la carretera con talud interno de 1V:3H y talud externo de 1V: 0.5H. En el capítulo III, se estructuró el expediente técnico de las estructuras diseñadas, precisando las especificaciones técnicas, presupuesto y cronograma de partidas involucras en las obras de arte y drenaje. En cuanto al presupuesto de las obras de arte y drenaje resultó en un total de 75,313.64 (incluye gastos generales, utilidades e IGV). Al final del trabajo se desarrolla las conclusiones que permitirán expandir nuestro conocimiento. Adicionalmente se presentan anexos de los datos recopilados que han servido de apoyo al informe de suficiencia.