UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL “ESTUDIO DE DRENAJE SUPERFICIAL Y SUBDRENAJE PARA LA ESTABILIZACIÓN DEL MACRODESLIZAMIENTO DE PUENTELOMA DE LA VÍA LÉNTAG-RÍO SAN FRANCISCO DE 50 KM DE LONGITUD UBICADA EN LA PROVINCIA DEL AZUAY” TEMA DE MONOGRAFÍA PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL AUTOR: CALLE MOSCOSO HENRY MIGUEL TUTOR: ING. ESTEBAN ALONSO PACHECO TOBAR CUENCA – ECUADOR 2013 Henry Miguel Calle Moscoso Página 1 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 RESUMEN La presente monografía trata sobre el estudio de drenaje superficial y subdrenaje para la estabilización del macrodeslizamiento de Puenteloma en el Cantón Santa Isabel, perteneciente al tramo vial Léntag- San Francisco de la vía Cuenca-GirónPasaje; este lugar cubre un área aproximada de 100 hectáreas y ha originado muchos problemas en la vía y la población aledaña en los últimos años. Se ha obtenido información de precipitaciones de la zona tomados de una serie de datos representativos de la estación climatológica de Santa Isabel, los cuales han sido sometidos a un análisis estadístico para determinar la precipitación de diseño para un periodo de retorno de 25 años. Del resultado obtenido se ha realizado el respectivo análisis hidrológico aplicando el método racional americano recomendado para cuencas hidrográficas pequeñas menores a 160 hectáreas; las estructuras recomendadas para la estabilización del lugar son cunetas se coronación, canales colectores, subdrenes y canales de descarga (rápidas), cuyas áreas de aporte serán identificadas en la topografía y cartografía disponibles, permitiendo así determinar los caudales de diseño para su dimensionamiento. El dimensionamiento de las estructuras de drenaje se ha realizado en función del caudal de diseño obtenido, siguiendo recomendaciones de diseño para cada estructura y utilizando la formulación hidráulica respectiva para cada una de ellas. Finalmente se presenta un cuadro con los resultados las dimensiones finales de las estructuras de drenaje que servirán para estabilizar el Macrodeslizamiento de Puenteloma y se presentan los respectivos planos de diseño y de detalles generales para su construcción. Palabras Claves: Macrodeslizamiento de Puenteloma, drenaje superficial, subdrenaje, estabilización, precipitaciones, estación climatológica de Santa Isabel, análisis estadístico, precipitación de diseño, periodo de retorno, método racional americano, cunetas de coronación, canales colectores, subdrenes, canales de descarga rápida, caudales de diseño, dimensionamiento de estructuras de drenaje. Henry Miguel Calle Moscoso Página 2 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 ABSTRACT The current monography is about a drainage and sub-drainage study to stabilize the Puenteloma’s macro sliding located in Santa Isabel canton. The vial part is called Léntag- San Francisco which belongs to Cuenca-Girón-Pasaje highway. That place covers about 100 hectares and this sliding has caused many troubles in the highway and people around this place in the recent years. Representative precipitation data is taken from a meteorological station located in Santa Isabel. This data is subject to a statistical analysis to get the precipitation design with a return period of 25 years. A hydrological analysis by using the results obtained above is done with the rational American method, which is advisable for catchments with an area less than 160 hectares. The suggested stabilization structures are coronation ditches, collector channels, sub drains and drainage channels (fast) whose contribution areas are determine through the topography and cartography available. It allows get the design flowrate to design it. All the design process of drainage structures is done with the design flowrate. Additionally, the designs follow recommendations and hydraulic formulation for each of them. Finally, a table with the final dimensions of the stabilization structures as well as design plans is depicted with details for its construction. Keywords: Puenteloma’s Macro-sliding, superficial drainage, sub-drainage, estabilization, presipitation design, Santa Isabel’s methereological station, statdistical analysis, returning period, rational american method, design streamflow, design of drainage structures, coronation ditches, collector channels, sub drains and drainage channels (fast) Henry Miguel Calle Moscoso Página 3 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 ÍNDICE I. GENERALIDADES .................................................................................... 12 1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 12 2. JUSTIFICACIÓN ........................................................................................ 12 3. ANTECEDENTES ...................................................................................... 13 II. OBJETIVOS............................................................................................... 15 1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................... 15 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................... 15 III. UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO..................... 16 1. UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO .................................................. 16 2. DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO ............................................. 16 IV. MATERIALES Y METODOLOGÍA DE ESTUDIO ...................................... 17 1. PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS ............................................... 18 2. HIDROLOGÍA: CAUDALES MÁXIMOS PROBABLES............................... 22 3. HIDRÁULICA: DRENAJE Y SUBDRENAJE .............................................. 23 3.1. Drenaje Superficial ............................................................................. 24 3.2. Subdrenaje ......................................................................................... 28 V. ANÁLISIS Y RESULTADOS DEL ESTUDIO ............................................. 31 1. PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS ............................................... 31 2. HIDROLOGÍA: CAUDALES MÁXIMOS PROBABLES............................... 36 3. SISTEMA DE DRENAJE PARA EL MACRODESLIZAMIENTO DE PUENTELOMA................................................................................................. 39 3.1. Consideraciones de Diseño ............................................................... 39 4. DISEÑO DEL DRENAJE SUPERFICIAL Y SUBDRENAJE PARA EL MACRODESLIZAMIENTO DE PUENTELOMA................................................ 41 4.1. CÁLCULO DE CAUDALES DE DISEÑO ................................................... 42 4.2. DISEÑO HIDRÁULICO DE LAS ESTRUCTURAS DE DRENAJE ............. 44 Henry Miguel Calle Moscoso Página 4 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 4.2.1. Diseño de Cunetas de Coronación ................................................. 44 4.2.2. Diseño de Canales Colectores ....................................................... 46 4.2.3. Diseño de Subdrenes ..................................................................... 47 4.2.4. Diseño de Canales de Descarga .................................................... 49 4.3. RESULTADOS Y DIMENSIONES FINALES DE LAS ESTRUCTURAS DISEÑADAS PARA PUENTELOMA ................................................................ 50 VI. CONCLUSIONES ...................................................................................... 52 VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 54 VIII. ANEXOS .................................................................................................... 55 ÍNDICE DE FOTOS Foto 1. Panorámica del deslizamiento de Puenteloma ...................................... 13 Foto 2. Daños ocasionados por el Macrodeslizamiento de Puenteloma en el año 2010 ................................................................................................................. 14 ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico 1. Ajuste de Gumbel para Precipitaciones máximas en 24 horas ........ 32 Gráfico 2. Ajuste de Gumbel para Precipitaciones máximas en 24 horas ........ 32 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Ubicación del Macrodeslizamiento de Puenteloma ........................... 16 Figura 2. Nomograma para determinación del diámetro del tubo colector. ..... 30 Figura 3. Zonificación de Intensidades ............................................................. 39 Figura 4. Esquema de estabilización del Macrodeslizamiento de Puenteloma 42 Henry Miguel Calle Moscoso Página 5 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Figura 5. Parámetros Geométricos para el dimensionamiento de un Canal Trapezoidal....................................................................................................... 44 Figura 6. Esquema de Cunetas de Coronación................................................ 45 Figura 7. Esquema de Subdrenes de Cunetas de Coronación y Canales Colectores ........................................................................................................ 47 Figura 8. Esquema tipo “A” Doble Zigzag ....................................................... 50 ÍNDICE DE CUADROS Cuadro 1. Abscisa Referencial del Sitio Inestable ............................................ 17 Cuadro 2. Estaciones con información histórica en el área de influencia del Macrodeslizamiento de Puenteloma ................................................................ 17 Cuadro 3. Registro de Precipitaciones Máximas en 24 horas (mm) (Estación Santa Isabel) .................................................................................................... 18 Cuadro 4. Coeficientes y Valores límite para tipos de rugosidad artificial ........ 28 Cuadro 5. Parámetros para el Análisis de Gumbel .......................................... 31 Cuadro 6. Análisis de Gumbel para Precipitaciones máximas en 24 horas (mm) ......................................................................................................................... 31 Cuadro 7. Disposición de datos para aplicación del Test de Kolmogorov Smirnov ......................................................................................................................... 33 Cuadro 8. Parámetros para aplicación del Test de Kolmogorov Smirnov ........ 34 Cuadro 9. Bondad de Ajuste Test de Kolmogorov Smirnov ............................. 34 Cuadro 10. Coeficiente de Determinación Test de Kolmogorov Smirnov ......... 35 Cuadro 11. Aplicación y Resultado del Test de Kolmogorov Smirnov .............. 36 Cuadro 12. Coeficientes de escorrentía C ....................................................... 37 Cuadro 13. Ecuaciones de Intensidad para la zona de estudio ....................... 38 Cuadro 14. Cálculo de caudales máximos esperados en Puenteloma (71+760 – 72+680) ............................................................................................................ 43 Cuadro 15. Dimensionamiento de Cunetas de coronación en Puenteloma ..... 44 Henry Miguel Calle Moscoso Página 6 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Cuadro 16. Dimensionamiento de Canales Colectores en Puenteloma (Canal Trapezoidal) ..................................................................................................... 46 Cuadro 17. Dimensionamiento del tubo colector de subdrenaje profundo en Puenteloma ...................................................................................................... 48 Cuadro 18. Dimensionamiento del canal de descarga con rugosidad artificial en Puenteloma ...................................................................................................... 49 Cuadro 19. Resultados Generales del estudio de drenaje para el Macrodeslizamiento de Puenteloma ................................................................ 50 Henry Miguel Calle Moscoso Página 7 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Henry Miguel Calle Moscoso Página 8 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Henry Miguel Calle Moscoso Página 9 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 DEDICATORIA La presente Monografía dedico a mis padres, que han sido apoyo fundamental en todos los momentos de mi carrera universitaria, son ejemplo de valores, de constancia, de superación, de humildad y sobre todo de amor, gracias a ellos ha sido posible cumplir esta meta trazada en mi vida. A mi enamorada y próximamente mi esposa, que ha estado conmigo en buenos y malos momentos, brindándome su apoyo incondicional para seguir esforzándome cada día y aconsejándome para tomar las mejores decisiones. Henry Miguel Calle Moscoso Página 10 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 AGRADECIMIENTO Agradezco primero a Dios porque siempre ha estado a mi lado, tener fe en él me ha ayudado a creer que todo es posible si uno se lo propone. A Consultora CAV Ltda. por el apoyo brindado durante la realización de esta Monografía. Al Ingeniero Esteban Pacheco por la ayuda brindada con la tutoría de este trabajo, y por los conocimientos impartidos durante la carrera, es un excelente profesor y una persona de mucho respeto y admiración. Henry Miguel Calle Moscoso Página 11 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 I. GENERALIDADES 1. INTRODUCCIÓN La presente monografía trata sobre el Estudio de Drenaje Superficial y Subdrenaje para la Estabilización del Macrodeslizamiento de Puenteloma de la Vía Léntag-Río San Francisco de 50 km de longitud ubicada en la provincia del Azuay. Con la finalidad de aplicar y extender los conocimientos adquiridos en el curso de graduación de “VIALIDAD, TRANSPORTE Y CONSTRUCCIONES”, en especial aquellos aprendidos en el Módulo 2: Sistemas de drenaje para Carreteras. El Deslizamiento de Puenteloma tiene aproximadamente 1 km de longitud y ha causado muchos problemas en la vía debido a los derrumbes ocurridos por la inestabilidad del suelo a causa del agua infiltrada, es por eso que se ha planteado una solución a dicho problema mediante el diseño de estructuras de drenaje como cunetas de coronación que permitirán el escurrimiento superficial en la parte superior de los taludes hacia zonas seguras de descarga, acompañado de bermas para estabilización del deslizamiento ubicadas en los planos de diseño geotécnico de la obra estabilizadora previamente adquiridos para la realización de este estudio; además el diseño de canales colectores y de rugosidad artificial (rápidas) para la recolección y descarga del agua que escurre superficialmente sobre el terreno, y el diseño de un sistema de Subdrenaje que permita el abatimiento del nivel freático del suelo y control de aguas que se infiltren en el mismo. Herramientas computacionales como el AutoCAD, ArcGis y métodos analíticos utilizados y aprendidos durante el Curso de Graduación han sido de gran ayuda para obtener los parámetros necesarios que permitan llevar a cabo el estudio y diseño de las estructuras de drenaje para estabilizar el macrodeslizamiento de Puenteloma. 2. JUSTIFICACIÓN En un corredor vial es necesario un sistema de drenaje adecuado para evitar problemas de pérdida de infraestructura debido a las inestabilidades del terreno que se pueden producir como consecuencia de la infiltración de agua y de la altura del nivel freático en el suelo que desestabilizan el mismo produciendo hundimientos o deslizamientos de terreno. Es por eso que la colocación de un sistema adecuado de drenaje hidráulico es esencial para evitar este tipo de problemas y molestias para los usuarios, así como también para la disminución de riesgos de accidentes en la vía. Dentro de una vía existen zonas que requieren mayor precaución que otras debido a la calidad de los suelos. Un Suelo de buena calidad no necesita de mayores medidas para mantenerlo estable, pero suelos con alta capacidad de infiltración (poco cohesivos) y de baja resistencia deben ser estudiados y posteriormente tomarse las medidas adecuadas para su estabilización. Un deslizamiento es causado por la inestabilidad de un talud, produciendo que una gran masa de terreno de una zona inestable se deslice con respecto a una zona estable. Henry Miguel Calle Moscoso Página 12 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 El deslizamiento de Puenteloma, Cerro Tugula (Zona de Santa Isabel) ha producido una serie de destrozos y cuarteamientos en las viviendas del sector, así como también en la infraestructura de la vía Léntag - Río San Francisco, por esta razón es necesario tomar medidas que puedan evitar el progreso de los daños que están causando los movimientos de tierra, por ello el Ingeniero Civil tiene como tarea el análisis de este tipo de situaciones para poder otorgar las soluciones necesarias y adecuadas al problema, estas soluciones deberán ser acompañadas con los respectivos estudios geotécnicos, hidrológicos e hidráulicos; es por eso que en la presente monografía se justifica el aporte del estudio hidrológico e hidráulico que ayudará a solucionar este problema. 3. ANTECEDENTES El Macrodeslizamiento de Puenteloma es el sitio inestable que ha causado mayores problemas en el tramo vial Léntag-San Francisco. Según la carta geológica del IGM publicada en el año 1994, el sector de Puenteloma consta ya como una zona de derrumbe, es decir que existían evidencias de la inestabilidad de este sector. Este deslizamiento se produjo hace 3 años, el 28 de junio del 2010; a pesar de ser época de verano se produjo el deslizamiento de una manera rápida, ya que en el lapso de unas 24 horas colapsó una gran masa de tierra hacia las partes bajas, destruyendo la vía principal en ese sector (Foto 1). [4] Foto 1. Panorámica del deslizamiento de Puenteloma El deslizamiento activo destruyó varias viviendas y cultivos familiares existentes en la zona y abrió grietas de gran profundidad en una superficie de más de 600 ha Henry Miguel Calle Moscoso Página 13 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 que involucraron a la carretera Cuenca-Girón-Pasaje (Foto 2). Según varios moradores, los problemas de deslizamientos se originaron por la existencia de un canal sin impermeabilizar que corría por la parte alta para alimentar dos grandes reservorios (Sector Tugula), indicados en los planos de Diseño Geotécnico (ANEXOS). La calzada de la carretera interprovincial presentó fisuras que obligaron a suspender el tráfico de vehículos y hasta de peatones, por el inminente riesgo que se presentaba. La Subsecretaría del Ministerio del Transporte, anunció la reparación del tramo afectado de la carretera Girón-Pasaje, con un desvío de aproximadamente tres kilómetros por una vía de tierra. Foto 2. Daños ocasionados por el Macrodeslizamiento de Puenteloma en el año 2010 Fuente: Foto tomada por el Ing. Eduardo Tacuri [1] A partir de la canalización de aguas los deslizamientos han presentado tendencia a disminuir en intensidad y velocidad. El tramo afectado fue reparado y puesto en funcionamiento y se iniciaron estudios para la rehabilitación del tramo vial LéntagSan Francisco, con proyectos que ayudarán a estabilizar todos los sitios inestables que están presentes en el mismo. Henry Miguel Calle Moscoso Página 14 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 II. OBJETIVOS 1. OBJETIVO GENERAL Diseñar las estructuras necesarias de Drenaje Hidráulico (Superficial y Subdrenaje) para poder evacuar el caudal esperado en las mismas hacia sitios seguros evitando el contacto del agua con el sitio inestable. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Hidrología Recopilación y análisis de intensidades máximas de precipitación a partir del estudio de lluvias intensas del INAMHI. Determinación de la precipitación e intensidad de diseño. Determinación de las áreas de aporte a partir de la topografía y cartografía que se dispongan, periodos de retorno y estimación del coeficiente de escorrentía con respecto al uso del suelo y la pendiente del terreno aportante a la zona de estudio. Realizar el estudio hidrológico de drenaje aplicando el Método Racional Americano, para obtener los caudales de diseño para el sistema de drenaje y subdrenaje que estabilizarán el Macrodeslizamiento. Hidráulica Diseño y dimensionamiento de estructuras de drenaje y subdrenaje hidráulico para la zona inestable de estudio, el tipo de estructuras son: Cunetas de Coronación, Canales Colectores, Canales de Descarga (Rápidas) y Subdrenaje a profundidad. Henry Miguel Calle Moscoso Página 15 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 III. UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO 1. UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO El macrodeslizamiento de Puenteloma se encuentra ubicado en el cantón Santa Isabel al Sur-Oeste de la Provincia del Azuay, limitando al norte con el cantón Cuenca y cantón Balao; al sur con los cantones Nabón, Saraguro y Zaruma; al este con los cantones Cuenca, Girón, San Fernando y Nabón y, al oeste con los cantones de Pucará y Balao. El deslizamiento se ubica a unos 6 km aproximadamente de la entrada a la cabecera cantonal de Santa Isabel siguiendo la carretera Cuenca – Girón – Pasaje en el tramo vial Léntag – Río San Francisco de alrededor de 50 km de longitud. La Figura 1 muestra la ubicación del deslizamiento. Figura 1. Ubicación del Macrodeslizamiento de Puenteloma 2. DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO La zona de estudio se encuentra ubicada en la provincia del Azuay, pertenece al cantón Santa Isabel, está dentro del tramo vial que inicia en el sector de Léntag, en el Kilómetro 55+000, y termina en el sector de San Francisco en el Kilómetro 94+590, formando parte integral de la carretera Cuenca-Girón-Pasaje. Henry Miguel Calle Moscoso Página 16 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 En el tramo vial se pueden identificar 13 deslizamientos de diferentes características entre grandes y pequeños [4]; siendo el principal de ellos el macrodeslizamiento en el sector de Puenteloma, que tiene un área de impacto de aproximadamente 100 ha, el mismo que será analizado y se determinará sus requerimientos de drenaje que ayudarán a estabilizarlo. El sitio inestable de estudio se encuentra identificado según la abscisa referencial del trazado vial, el mismo que se indica en el Cuadro 1. Cuadro 1. Abscisa Referencial del Sitio Inestable VÍA LÉNTAG-SAN FRANCISCO No Sitio Localización (Abscisa Referencial) 13 72+000 Coordenadas UTM Este (m) Norte (m) 683978.49 963490.09 Nombre Puenteloma IV. MATERIALES Y METODOLOGÍA DE ESTUDIO Para el análisis del drenaje se ha requerido caracterizar con precisión las precipitaciones máximas en la zona de estudio. La estación con información más compacta y que se encuentra atravesando el tramo vial es la estación climatológica de Santa Isabel del INAMHI, sus registros y su análisis han ayudado a determinar las condiciones climáticas de la zona considerándola como la estación de control. La información que se ha requerido corresponde a precipitaciones máximas en 24 horas de la estación de Santa Isabel; de la recopilación de datos se han encontrado un total de 26 años de registro de eventos torrenciales. Estos han permitido establecer a partir de análisis estadísticos la determinación de precipitaciones de diseño para su posterior estimación de caudales mediante el Método Racional Americano. La información general de lluvias máximas que se ha recopilado se resume en el Cuadro 2. Cuadro 2. Estaciones con información histórica en el área de influencia del Macrodeslizamiento de Puenteloma Precipitaciones Máximas en 24h (mm) Número Cota Serie Estación Código Tipo Fuente de Disponible Años m.s.n.m. Santa M-032 Climatológica INAMHI 1964-2011 26 1550 Isabel Fuente: INAMHI 1999 [5] Henry Miguel Calle Moscoso Página 17 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 En el estudio del drenaje y subdrenaje para la estabilización del macrodeslizamiento de Puenteloma se ha empleado información de lluvias intensas del INAMHI de 1999 con las expresiones derivadas para la zona de localización del deslizamiento, las recomendaciones del MTOP para evaluación del coeficiente de escorrentía y la aplicación del Método Racional Americano. 1. PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS De la recopilación de información en los anuarios análogos y digitales del INAMHI se ha logrado disponer de información de precipitaciones máximas en 24 horas para la estación de Santa Isabel. Los registros disponibles se presentan en el Cuadro 3. Cuadro 3. Registro de Precipitaciones Máximas en 24 horas (mm) (Estación Santa Isabel) Henry Miguel Calle Moscoso Año Santa Isabel 1964 1965 1966 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 2008 20.2 37.9 13.3 43.7 27.3 35.5 25.6 33.2 24 23.7 19.2 27.8 21.4 40.2 38.9 29.2 30.6 35.3 35.3 22 21.4 26.8 41.9 Página 18 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Año 2009 2010 2011 Santa Isabel 22.6 36.5 42 Fuente: Anuarios Meteorológicos del INAMHI [5] Para establecer precipitaciones máximas y periodos de retorno que permitan el cálculo de la precipitación de diseño, la información se ha sometido al análisis estadístico de Gumbel (1958). La distribución de Gumbel ha sido utilizada con buenos resultados para valores extremos independientes de variables meteorológicas y parece ajustarse bastante bien a los valores máximos de la precipitación en diferentes intervalos de tiempo y después de muchos años de uso también se ha confirmado su utilidad en los problemas prácticos de ingeniería de dimensionamiento de redes de drenaje y diversas obras hidráulicas [6]. Gumbel utiliza la probabilidad de excedencia de un valor X, la cual está dado por: p 1 F ( x) ó p 1 e e y Donde: p = Probabilidad de excedencia de un valor X F(x)= Función de probabilidad e = Base de logaritmos naturales = 2,7183 y = Variable reducida F ( x) 1 1 T ( x) Donde: T(x)= Periodo de Retorno para la intensidad (x) Periodo de Retorno: Los periodos de retorno que se han establecido en el análisis estadístico de las precipitaciones máximas son de 5, 10, 25, 50 y 100 Henry Miguel Calle Moscoso Página 19 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 años y los valores que se han obtenido son precipitaciones extremas esperadas al menos una vez dentro del periodo respectivo. La fórmula general de Gumbel está dada por: X X 0.7797 y 0.45 X O bien: X X K x Donde: K 0.7797 y 0.45 X = Magnitud de la Variable X = Promedio aritmético de la serie de datos X = Desviación estándar de la serie de datos K = Factor de frecuencia y ln ln 1 p Gumbel es conocido como la función de probabilidad de valor extremo tipo 1 cuando K=1 Así: y x u 6 x u x 0.5772 En donde: x = magnitud de la variable x = Media aritmética de la serie de datos Henry Miguel Calle Moscoso Página 20 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 u= Parámetro de ubicación (moda) α= Parámetro de escala σ= Desviación estándar De lo anterior se ha establecido un periodo de retorno de 25 años para el estudio y diseño de las estructuras para estabilizar el Macrodeslizamiento de Puenteloma. Para verificar si el análisis estadístico de Gumbel (1958) al que se ha sometido la información es adecuado, se ha utilizado el Test de Kolmogorov Smirnov con el cual se ha realizado una bondad de ajuste. Para la aplicación del test señalado, ha sido necesario determinar la frecuencia observada acumulada. Para la frecuencia observada en el caso especial de Gumbel, se ha ordenado la información de menor a mayor y se ha aplicado lo siguiente: Fn N n 1 Donde: Fn (x): frecuencia observada acumulada. n: N° total de orden N: N° total de datos. En el caso de la frecuencia teórica acumulada, ésta ha sido determinada a través de la función de Gumbel. F ( x) e e d ( x u ) Una vez determinadas ambas frecuencias, se ha obtenido el supremo de las diferencias entre ambas, en la i-ésima posición de orden, que se denomina D. D Sup Fn ( x) i F ( x) i Luego, asumiendo un valor de significancia, se ha recurrido a la tabla de valores críticos de D en la prueba de bondad de ajuste de Kolmogorov-Smirnov [2], y considerando el tamaño de la muestra, se ha establecido lo siguiente: Si D < D tabla, se acepta que (el ajuste es adecuado, con el nivel de confiabilidad asumido). Coeficiente de Determinación Se encuentra definido por la siguiente expresión: Henry Miguel Calle Moscoso Página 21 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 R 2 F ( x ) F ( x ) F ( x) i 2 n i n i F ( x) i 2 Donde: R2: Coeficiente de determinación 0 ≤ R2 ≤ 1 Fn(x)i: Media de las frecuencias observadas acumuladas. El coeficiente de determinación señala qué proporción de la variación total de las frecuencias observadas, es explicada por las frecuencias teóricas acumuladas. [7] 2. HIDROLOGÍA: CAUDALES MÁXIMOS PROBABLES Para obtener el caudal de diseño para la obras de drenaje se ha utilizado el Método Racional Americano recomendado en el Manual de Diseño de Carreteras del MTOP; esta metodología es empleada para cuencas de drenaje menores a 400 ha (4km2), sin embargo el Manual del MTOP recomienda este método para cuencas montañosas de tamaño inferior a 160 ha (1.6 km 2) [8]. En este caso al constituirse como un sitio puntual las áreas de aporte del mismo son inferiores al valor recomendado por el MTOP, por tanto el Método Racional es adecuado. La expresión general de este método se puede expresar como: Q: C.I.A/ 360 Donde: Q: Caudal máximo probable m3/s C: Coeficiente de Escorrentía I: Intensidad media de precipitación de duración igual al tiempo de concentración (mm/h) A: Área de drenaje de las estructuras hidráulicas (ha) La expresión del Método Racional Americano supone que la intensidad de lluvia es uniforme y constante en toda la zona de estudio durante el tiempo necesario para que toda el área de aporte se derrame en el punto de descarga; asimismo, el factor C es constante durante la precipitación. La fórmula más utilizada en la actualidad para hallar e tiempo de concentración es la propuesta de Rowe and Thomas, (1942) desarrollada para pequeñas cuencas montañosas [8], la cual se expresa para las unidades del Sistema Internacional de la siguiente manera: Henry Miguel Calle Moscoso Página 22 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Tc = 0,0195 (L3/H) 0,385 Donde: Tc: Tiempo de concentración (min) H: Desnivel entre el extremo del área de aporte y el punto de descarga (m) L: Longitud del cauce principal (m) 3. HIDRÁULICA: DRENAJE Y SUBDRENAJE Existen varias formas de drenaje, superficial y profundo. El objetivo principal de estos métodos es el de disminuir la presión de poros y en esa forma aumentar la resistencia al corte y eliminar las fuerzas hidrostáticas desestabilizantes. El factor de seguridad de cualquier superficie de falla que pasa por debajo del nivel de agua puede ser mejorado por medio de subdrenaje. Los sistemas más comunes para el control del agua son: 1. Cunetas de coronación o canales colectores (Drenaje Superficial). 2. Subdrenes de Zanja o subdrenes interceptores. 3. Subdrenes horizontales o de penetración. 4. Cortinas subterráneas. 5. Galerías y túneles de drenaje. 6. Drenes verticales. 7. Trincheras estabilizadoras. 8. Pantallas de drenaje. 9. Pozos de drenaje. La efectividad de los sistemas varía de acuerdo a las condiciones hidrogeológicas y climáticas. En cualquier sistema de subdrenaje el monitoreo posterior a su construcción es muy importante, deben instalarse piezómetros antes de la construcción de las obras de control que permitan observar el efecto del subdrenaje y a largo plazo dar información sobre la eficiencia del sistema, el cual puede ser deteriorado por taponamiento o desgaste. El volumen de agua recolectada no es necesariamente un indicativo de su efecto, debido a que en suelos poco permeables, se puede obtener una reducción muy importante en las presiones de poros y por lo tanto un aumento en el factor de seguridad, con muy poco flujo de agua hacia el sistema de subdrenaje. En masas de roca el flujo de agua generalmente, está determinado por las juntas y por lo tanto cualquier sistema de drenaje debe estar destinado a interceptarlas. [9] Henry Miguel Calle Moscoso Página 23 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Para el caso del macrodeslizamiento de Puenteloma ubicado en el tramo vial Léntag-San Francisco se han aplicado los siguientes sistemas de drenaje como soluciones eficientes a los problemas de infiltración y desestabilización del lugar. • Cunetas de coronación o canales colectores (Drenaje superficial). • Subdrenes de zanja o subdrenes interceptores. 3.1. Drenaje Superficial El objetivo principal del drenaje superficial es mejorar la estabilidad del talud reduciendo la infiltración y evitando la erosión. El sistema de recolección de aguas superficiales debe captar la escorrentía tanto del talud como de la cuenca de drenaje arriba del talud y llevar el agua a un sitio seguro lejos del deslizamiento que se va a proteger. El agua de escorrentía debe en lo posible, desviarse antes de que penetre el área del deslizamiento. Esto puede lograrse con la construcción de zanjas interceptoras en la parte alta del talud, llamadas zanjas de coronación. No se recomienda en problemas de taludes la utilización de conducciones en tubería por la alta susceptibilidad a agrietarse o a taponarse, generando problemas de infiltración masiva concentrada. Por otro lado el agua que cae por lluvias directamente sobre la superficie del talud, debe ser evacuada lo más rápidamente posible, evitando al mismo tiempo que su paso cause daños considerables al talud, por erosión, almacenamientos e infiltraciones; perjuicios que pueden ser evitados, tratando el talud con una serie de medidas que favorezcan el drenaje. Entre las más utilizadas son: sellado de grietas con arcilla y empradización (plantación de césped sobre taludes), imprimación del talud con asfalto, recubrimiento con plásticos, recubrimiento parcial o total con enrocado, conformación y nivelación para evitar o eliminar depresiones y alcantarillas superficiales. En ocasiones es importante la construcción de medidas temporales de drenaje superficial después de ocurrido un deslizamiento para evitar su ampliación o aceleración. Estas obras pueden consistir en diques o canales de bolsas de polipropileno o fibras vegetales rellenas de suelo. [9] Dentro de las alternativas de evacuación de las aguas superficiales se pueden mencionar: Cunetas de Coronación, Canales Colectores, Canales con rugosidad artificial (canales de gran pendiente. Estas soluciones se describen a continuación. Henry Miguel Calle Moscoso Página 24 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 3.1.1. Cunetas de Coronación Las zanjas en la corona o en la parte alta de un talud son utilizadas para interceptar y conducir adecuadamente las aguas lluvias y evitar su paso por el talud. La cuneta de coronación no debe construirse muy cerca del borde superior del talud para evitar que se convierta en activadora de un deslizamiento en cortes recientes; o en una nueva superficie de falla en deslizamientos activos; o se produzca la falla de la corona del talud. Se recomienda que las zanjas de la corona sean totalmente impermeabilizadas; igual, se debe proveer una pendiente suficiente para garantizar un rápido drenaje del agua captada. Sin embargo, a pesar de lograrse originalmente una impermeabilización, con el tiempo se producen movimientos en el terreno, los cuales causan grietas en el impermeabilizante y por lo tanto, producen infiltraciones. La recomendación de la impermeabilización se debe complementar con un correcto mantenimiento. Se sugiere que al menos cada dos años se reparen las cunetas de coronación para impermeabilizar las fisuras y las grietas que se presenten. Las dimensiones y la ubicación de la cuneta pueden variar de acuerdo con la topografía de la zona y el cálculo previo de los caudales colectados. Generalmente, para las áreas pequeñas de drenaje, se recomienda una zanja rectangular mínimo de 0,60 m de ancho y 0,60 m de profundidad. Se hace lo posible para que queden localizadas a lo largo de una curva de nivel, a fin de garantizar un correcto drenaje y que estén lo suficientemente atrás de las grietas de tensión en la corona. [9] Por lo general, los sitios inestables deben ser diseñados con cunetas de coronación para la intercepción del escurrimiento superficial directo hacia las zonas afectadas a una suficiente distancia que permita la evacuación adecuada de estas aguas hacia quebradas naturales. Dentro de los parámetros necesarios para el diseño de estos canales se ha utilizado el método de la ecuación de Manning (1891) [11]. La expresión que permite determinar los caudales de diseño se presenta a continuación: Q 1 AR 2/3S 1/ 2 n Donde: Q: Caudal (m3/s) n: Rugosidad A: Área (m2) Henry Miguel Calle Moscoso Página 25 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 R: Radio hidráulico: Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo S: Pendiente del canal El método presentado ha servido para el dimensionamiento de todos los canales necesarios para la evacuación de las aguas superficiales ya sean estos cunetas de coronación o canales colectores. 3.1.2. Canales Colectores Cuando se utilizan estructuras para estabilizar un talud como bermas, terrazas o cualquier intervención que ocasione un cambio en la morfología del terreno natural, es necesario diseñar canales de colecten el escurrimiento superficial dentro de la zona estabilizada. Estos canales conducirán el pequeño flujo esperado hacia zonas seguras fuera de la zona de deslizamiento, teniendo que descargar en zanjas de drenaje o cauces naturales cercanos. [9] Cuando los sitios de riesgo presentan bermas de estabilización el flujo esperado en estos lugares debe ser colectado y transportado hacia zonas seguras fuera de la zona de deslizamiento; estos canales pueden tener formas diferentes según la necesidad y se ubican en la base del talud y punto más bajo de la berma. Más detalles de los canales colectores y su emplazamiento se pueden verificar en los planos de diseño, estos se encuentran ubicados sobre las bermas del diseño geotécnico de la obra estabilizadora la cual ha sido información adquirida previamente. 3.1.3. Canales con Rugosidad Artificial (Rápidas) El canal rápido se construye con una pendiente igual a la del talud, generalmente con forma de canal. A lo largo de las crecientes se recomienda colocar elementos que produzcan alta rugosidad para generar flujo amortiguado y minimizar la velocidad del agua. Este sistema de conducir las aguas recolectadas en un talud es muy empleado por ser el más económico. En sencillos modelos hidráulicos de laboratorio, se puede obtener el valor de rugosidad que se debe emplear de acuerdo con las características del flujo. Es importante que los canales incluyan elementos o estructuras para disipar la energía del agua y de acuerdo con las necesidades de disipación y con las condiciones del flujo, se pueden plantear varias alternativas, entre las cuales la rugosidad artificial es una de las más recomendadas. [10] Dadas las características de la zona inestable perteneciente a Puenteloma en la vía Léntag-San Francisco, se ha requerido construir canales con rugosidad Henry Miguel Calle Moscoso Página 26 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 artificial que permitan la descarga sin dificultades de las aguas captadas por las cunetas de coronación y canales colectores hacia las alcantarillas de la vía para ser posteriormente depositadas en cauces naturales. En lo posible debe evitarse que el canal tenga demasiadas variaciones de pendiente; lo recomendable es asumir una pendiente constante, sin embargo esto depende de las características del terreno que se analice siendo necesario en algunos modificar la pendiente de descarga en varios tramos para asegurar la correcta evacuación de las aguas escurridas por la lluvia. La rugosidad artificial se genera a partir de elementos que producen resistencias locales que equivalen a un aumento de rugosidad y disminuyen por lo tanto la velocidad. La velocidad que se produce en las rápidas se ha calculado mediante la fórmula de Chezy [11]: V C RSen ( ) Donde: V: Velocidad (m/s). C: Coeficiente C, depende del tipo de rugosidad. R: Radio hidráulico (m). θ: Ángulo de la pendiente longitudinal. El valor del coeficiente C se ha calculado mediante fórmulas empíricas en función de relaciones h/σ y b/h siendo: 100 h b k1 k 2 k 3 C h Donde: h: Altura del agua sobre la rugosidad (m). σ: Altura de la rugosidad (m). b: Ancho del canal, por general de forma rectangular. k1, k2, k3: Coeficientes relacionados con el tipo de rugosidad (Cuadro 4) [12] Henry Miguel Calle Moscoso Página 27 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Cuadro 4. Coeficientes y Valores límite para tipos de rugosidad artificial Tipo de Rugosidad A B C D E Forma Tipo W Tipo V Barras Cortadas Dados Barras Continuas Coeficiente Valores límite de C k1 k2 k3 Min. Máx. 116.1 85.8 54.2 52 -6.1 -3.9 -2.1 -5.1 -1.2 -0.8 0.33 0.8 11.85 13.9 19.27 26.04 35.09 19.96 26.46 49.75 47.5 -1.2 0.1 21.88 25.38 La distancia recomendada entre los elementos de rugosidad es de 8σ. Debido a la disipación de la energía obtenida con la rugosidad artificial, el flujo no es acelerado como en los canales de gran pendiente sino que la velocidad adquiere un valor constante después de un recorrido relativamente corto. Los experimentos han demostrado que la fórmula es valedera para valores de: h/σ > 3 pues de no cumplirse esta condición, el flujo se deforma y pierde su estabilidad. Como el sitio inestable ha requerido el diseño de canales con rugosidad artificial, los resultados han sido indicados específicamente para cada caso en particular. 3.2. Subdrenaje Las técnicas de drenaje subterráneo o subdrenaje son uno de los métodos más efectivos para la estabilización de los deslizamientos. El drenaje subterráneo tiene por objeto disminuir las presiones de poros o impedir que éstas aumenten. A menor presión de poros la resistencia del suelo es mayor. El diseño de los sistemas de subdrenaje es complejo debido a que la mayoría de los taludes no son homogéneos desde el punto de vista del drenaje subterráneo y es muy difícil aplicar principios sencillos en el diseño de obras de subdrenaje. El movimiento de las aguas en los taludes por lo general, es irregular y complejo. Los subdrenes de zanja constituyen un sistema de tratamiento muy bueno (a un costo moderado) para los deslizamientos poco profundos y con niveles freáticos superficiales. Los subdrenes deben estar ubicados correctamente de tal manera que la intercepción sea completa. En el caso de bermas, los subdrenajes se han ubicado bajo los canales colectores y bajo las cunetas de coronación; las líneas de flujo de agua a través de la masa del suelo debe ser captada en el subdrenaje, Henry Miguel Calle Moscoso Página 28 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 en otras palabras se requiere abatir el nivel freático y absorber las aguas producto de la infiltración. [9] El caudal a ser evacuado es por un lado para el abatimiento del nivel freático y las aguas infiltradas directamente por las bermas de estabilización. La expresión general que ha permitido evaluar el caudal total colectado del subdren es: Qsd = 𝑄nf +𝑄inf Donde: Qsd: Caudal del Subdren Qnf: Caudal de abatimiento del nivel freático Qinf: Caudal por infiltración El caudal debido a la infiltración de la berma se ha evaluado según la siguiente expresión: 𝑄𝐼𝑛𝑓=𝐼×𝐵×𝐿×𝐹𝑖×𝐹𝑅 Donde: I: Intensidad de precipitación de diseño (cm/s) B: Ancho o reparte aguas de la carretera (cm) L: Longitud del tramo considerado (cm) Fi: Factor de infiltración debido a la superficie FR: Factor de retención Los valores del factor de infiltración dependen de la capa de rodadura; al ser el deslizamiento terreno natural con vegetación se ha asumido un valor de 0,5; el factor de retención recomendado para este tipo de obras es de F R=0.3. En diseños de subdrenes, este caudal de infiltración es el dominante en el cálculo ya que es significativamente mayor que el caudal para el abatimiento del nivel freático. Para la determinación del caudal de abatimiento del nivel freático se han utilizado las expresiones siguientes: 𝑄nf = 𝐾×𝑖×𝐴𝑜 Henry Miguel Calle Moscoso Página 29 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 𝑖= (𝑁𝑑−𝑁𝑓)/B 𝐴𝑜= (𝑁𝑑−𝑁𝑓)×𝐿 Donde: k: Permeabilidad del suelo (cm/s) i: Gradiente hidráulico (m/m) Ao: Superficie de contacto bajo el nivel freático (cm2) Nd: Ubicación del nivel freático (cm) Nf: profundidad del subdren (cm) Para estimar el caudal máximo que puede transportar el tubo drenante existe un nomograma con base en la ecuación de Prandtl-Colebrook en función del caudal y de la pendiente de emplazamiento del subdren. El nomograma mencionado se indica en la Figura 2 [6]. Figura 2. Nomograma para determinación del diámetro del tubo colector. Esta metodología ha sido empleada para el estudio del sitio inestable (Macrodeslizamiento de Puenteloma), y los resultados correspondientes se han indicado en los Análisis y Resultados. Henry Miguel Calle Moscoso Página 30 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 V. ANÁLISIS Y RESULTADOS DEL ESTUDIO 1. PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS Se ha realizado el análisis estadístico de Gumbel a la serie de datos de precipitaciones máximas en la zona tomados de la estación de Santa Isabel siguiendo los procedimientos y formulaciones expresadas en la metodología, los resultados generales junto con sus parámetros de análisis se presentan en los Cuadros 5 y 6, también en los Gráficos Gráfico 1 Gráfico 2. Cuadro 5. Parámetros para el Análisis de Gumbel Descripción Simbología Media Aritmética Moda µ Desviación σ Estándar Parámetro de α Escala Valor 29.8 26.1 8.3 6.5 Cuadro 6. Análisis de Gumbel para Precipitaciones máximas en 24 horas (mm) Henry Miguel Calle Moscoso T (años) Santa Isabel 5 10 25 50 100 35.8 40.7 46.8 51.4 55.9 Página 31 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Gráfico 1. Ajuste de Gumbel para Precipitaciones máximas en 24 horas (Escala lineal) Santa Isabel 60.0 PRECIPITACIÓN (MM) 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 0 20 40 60 80 100 120 PERIODO DE RETORNO (AÑOS) Gráfico 2. Ajuste de Gumbel para Precipitaciones máximas en 24 horas (Escala logarítmica) Santa Isabel PRECIPITACIÓN (MM) 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 1 10 100 PERIODO DE RETORNO (AÑOS) Para la verificación del adecuado ajuste estadístico que se ha realizado, los datos se han sometido al Test de Kolmogorov Smirnov realizando una bondad de ajuste. Con la bondad de ajuste se ha podido predecir el comportamiento de la variable de estudio (Precipitaciones extremas esperadas), en el cual se ha verificado la validez del análisis estadístico realizado. Henry Miguel Calle Moscoso Página 32 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Al aplicar la metodología para la bondad de ajuste se han obtenido los siguientes parámetros y resultados presentados en los cuadros a continuación: Cuadro 7. Disposición de datos para aplicación del Test de Kolmogorov Smirnov Año/Estación No Orden Santa Isabel Año Precipitación Ascendente 1965 1966 1964 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 2008 2009 2010 2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 37.9 13.3 20.2 43.7 27.3 35.5 25.6 33.2 24 23.7 19.2 27.8 21.4 40.2 38.9 29.2 30.6 35.3 35.3 22 21.4 26.8 41.9 22.6 36.5 42 1966 1976 1964 1978 1986 1985 2009 1975 1974 1972 1987 1970 1977 1981 1982 1973 1983 1984 1971 2010 1965 1980 1979 2008 2011 1969 13.3 19.2 20.2 21.4 21.4 22 22.6 23.7 24 25.6 26.8 27.3 27.8 29.2 30.6 33.2 35.3 35.3 35.5 36.5 37.9 38.9 40.2 41.9 42 43.7 Henry Miguel Calle Moscoso Página 33 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Cuadro 8. Parámetros para aplicación del Test de Kolmogorov Smirnov Descripción Media de las precipitaciones Desviación estándar precipitaciones Parámetro de escala Parámetro de ubicación (moda) Inverso del parámetro de escala Media de frecuencias observadas: Símbolo σ α u d Fmedia: Valor 30 8.33 6.49 26.08 0.15 0.500 Unidad mm U U U U U Cuadro 9. Bondad de Ajuste Test de Kolmogorov Smirnov BONDAD DE AJUSTE KOLMOGOROV SMIRNOV Frecuencia Relativa acumulada (Fn) Frecuencia Teórica Acumulada (F(x)) |F(n)-F(x)| 0.037 0.074 0.111 0.148 0.185 0.222 0.259 0.296 0.333 0.370 0.407 0.444 0.481 0.519 0.556 0.593 0.630 0.667 0.704 0.741 0.778 0.815 0.852 0.889 0.926 0.963 0.001 0.056 0.084 0.128 0.128 0.153 0.181 0.236 0.252 0.341 0.409 0.437 0.464 0.539 0.607 0.716 0.785 0.785 0.791 0.818 0.850 0.870 0.893 0.916 0.917 0.936 0.036 0.018 0.027 0.020 0.057 0.069 0.078 0.060 0.081 0.030 0.001 0.008 0.017 0.020 0.052 0.123 0.156 0.119 0.087 0.077 0.073 0.056 0.041 0.027 0.008 0.027 Henry Miguel Calle Moscoso Página 34 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 BONDAD DE AJUSTE KOLMOGOROV SMIRNOV Frecuencia Relativa acumulada (Fn) Frecuencia Teórica Acumulada (F(x)) D= |F(n)-F(x)| 0.156 Cuadro 10. Coeficiente de Determinación Test de Kolmogorov Smirnov COEFICIENTE DE DETERMINACIÓN TOTAL Henry Miguel Calle Moscoso (F(n)-F(x))² (F(n)-Fmedia)² 0.001 0.000 0.001 0.000 0.003 0.005 0.006 0.004 0.007 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.003 0.015 0.024 0.014 0.008 0.006 0.005 0.003 0.002 0.001 0.000 0.001 0.110 0.214 0.181 0.151 0.124 0.099 0.077 0.058 0.041 0.028 0.017 0.009 0.003 0.000 0.000 0.003 0.009 0.017 0.028 0.041 0.058 0.077 0.099 0.124 0.151 0.181 0.214 2.006 Página 35 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 r² 0.963 r² 96.30% Cuadro 11. Aplicación y Resultado del Test de Kolmogorov Smirnov TABLAS ESTADÍSTICAS PARA TEST DE KOLMOGOROV SMIRNOV Nivel de Confianza asumido α 0.05 n (número de datos) 26 D obtenido de tabla 0.26 CONCLUSIÓN Ajuste Adecuado De lo anterior se ha podido verificar que el análisis estadístico aplicado se ajusta de manera adecuada a la serie de datos sometida a este análisis. Una vez realizado el análisis estadístico y su verificación como ajuste adecuado, se ha considerado un periodo de retorno de 25 años para el estudio y diseño del sistema de drenaje y subdrenaje del macrodeslizamiento de Puenteloma, por lo tanto la precipitación diaria que se ha empleado para la aplicación del método Racional Americano es de 46.8 mm. 2. HIDROLOGÍA: CAUDALES MÁXIMOS PROBABLES Los caudales máximos probables han sido determinados mediante el Método Racional Americano, y los parámetros constitutivos de su formulación se han establecido de la siguiente manera: El área de drenaje se ha obtenido de la carta topográfica del IGM (Instituto Geográfico Militar) de Santa Isabel (escala 1:50000) [3] y de la topografía de detalle disponible del lugar. Esta área se ha estimado manualmente y ha sido expresada en hectáreas (ha). Al ser un asunto de consideración especial, las áreas determinadas están del lado de la seguridad, dando confiabilidad en los resultados obtenidos. Para la determinación de Coeficiente de escorrentía C, se ha realizado un análisis en función de lo observado en la visita de campo que se hizo al sitio inestable en estudio, observando un predominio de pastos con vegetación ligera, es así que utilizando las tablas recomendadas en la bibliografía y específicamente las dadas en las Normas de Diseño Geométrico 2003 se ha valorado el coeficiente en función de la cobertura vegetal y de la pendiente del terreno como se presenta en el ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.. Henry Miguel Calle Moscoso Página 36 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Cuadro 12. Coeficientes de escorrentía C Cobertura Vegetal Pendiente del Terreno Tipo de Suelo Pronunciada Impermeable Semipermeable Permeable Impermeable Cultivos Semipermeable Permeable Pastos con Impermeable vegetación Semipermeable ligera Permeable Impermeable Hierba, Semipermeable Grama Permeable Bosques con Impermeable densa Semipermeable vegetación Permeable Sin Vegetación -50% 0,80 0,70 0,50 0,70 0,60 0,40 0,65 0,55 0,35 0.6 0.5 0.3 0.55 0.45 0.25 Alta Media Suave -20% 0,75 0,65 0,45 0,65 0,55 0,35 0,60 0,50 0,30 0.55 0.45 0.25 0.5 0.4 0.2 -5% 0,70 0,60 0,40 0,60 0,50 0,30 0,55 0,45 0,25 0.5 0.4 0.25 0.5 0.4 0.2 -1% 0,65 0,55 0,35 0,55 0,45 0,25 0,50 0,40 0,20 0.45 0.35 0.15 0.4 0.3 0.1 Despreciable 0,60 0,50 0,30 0,50 0,40 0,20 0,45 0,35 0,15 0.4 0.3 0.1 0.35 0.25 0.05 Fuente: Normas de Diseño Geométrico 2003 [8] De acuerdo al cuadro anterior se ha establecido el coeficiente de escurrimiento del sitio inestable, considerando que en la mayor parte del lugar existe alta pendiente y con el uso de suelo caracterizado por pastos con vegetación ligera, se ha asumido un coeficiente de escurrimiento de 0.50 para características semipermeables, el cual ha sido estimado por el lado de la seguridad para condiciones medias de uso de suelo. Debido a la limitada información existente se ha tomado el tiempo de duración de la lluvia igual al tiempo de concentración, considerando que en ese lapso se produce la mayor aportación de agua hacia las estructuras de drenaje. [8] En el caso del sitio inestable no se tiene claro una longitud del cauce ya que son áreas sin morfología específica, por ello se ha optado por considerar un tiempo de concentración de 5 minutos para todas las área que se han determinado, considerándose del lado conservador del diseño. En lo referente a la ecuación de intensidad de precipitación a utilizar en el análisis, se ha considerado las ecuaciones definidas por el Instituto Nacional de Hidrología y Meteorología del Ecuador (INAMHI, 1999), las cuales calculan las intensidades para diferentes periodos de retorno. El INAMHI realizó una zonificación en todo el país (Ver Figura 3), es así que se ha determinado a la zona de estudio dentro de la zona número 11 correspondiente a la región de Santa Isabel, para la cual se han considerado las siguientes ecuaciones de Intensidad expresadas en el Cuadro 13. Henry Miguel Calle Moscoso Página 37 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Cuadro 13. Ecuaciones de Intensidad para la zona de estudio Zona Duración (min) Ecuación 5 min<60 min ITR= 137,27 t-0,5153 IdTR 60 min<1440 min ITR= 578,56 t-0,8736 IdTR 11 Fuente: INAMHI 1999 [5] Donde: ITR: Intensidad de la precipitación para el periodo de retorno considerado (mm/h) TR: Periodo de Retorno considerado (años) t: Duración de la precipitación, igual al tiempo de concentración (min) IdTR: Intensidad diaria para el periodo de retorno considerado (mm/h) Como se trata de superficies pequeñas, la ecuación que se ha empleado es aquella para duraciones entre 5 min y 60 min, con la seguridad de que la zona de estudio presenta áreas mínimas de aporte, la duración que se ha empleado en la misma es de 5 min (esto se puede observar en los cálculos del caudal de diseño en consideración del tiempo de concentración para cada punto donde se han ubicado las estructuras de drenaje y subdrenaje hidráulicos). Henry Miguel Calle Moscoso Página 38 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Figura 3. Zonificación de Intensidades Fuente: INAMHI 1999 [5] 3. SISTEMA DE DRENAJE PARA EL MACRODESLIZAMIENTO DE PUENTELOMA La intensidad de lluvia que se ha considerado en el diseño es para el periodo de retorno de 25 años. El estudio de precipitaciones que se ha efectuado para los registros de la estación de Santa Isabel ha establecido una intensidad máxima en 24 horas de 1.95 mm/h para el periodo de 25 años. Aplicando la zonificación de intensidades del INAMHI y la ecuación del Cuadro 13 se ha determinado que la intensidad de diseño es de 116.8mm/h, intensidad que ha sido empleada para el cálculo de los caudales. 3.1. Consideraciones de Diseño El sistema de evacuación del drenaje y subdrenaje del Macrodeslizamiento de Puenteloma, debe estar en concordancia con el diseño geotécnico establecido del mismo, por ello se ha mencionado a continuación los criterios generales de diseño establecidos para el cálculo de drenaje de este lugar. Henry Miguel Calle Moscoso Página 39 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Dimensionamiento de canales El dimensionamiento de la sección del canal se ha realizado con la ecuación de Manning, asumiendo una velocidad máxima permisible de 4 m/seg y una rugosidad η de 0.030 para terreno natural con relleno de tierra vegetal y malezas y para el hormigón con un η de 0.014. [11] Se ha indicado por un lado el dimensionamiento hidráulico que permite el transporte del caudal de diseño, sin embargo por tratarse de un gran número de obras de evacuación entre cunetas de coronación y canales colectores, se ha optado por presentar dimensiones típicas adecuadas por consideraciones constructivas, los valores asumidos para construcción se han presentado en un cuadro final con el resumen de obras de evacuación del sistema de drenaje del sitio inestable. Criterio de Velocidad mínima La velocidad de flujo a través de cunetas y canales debe ser lo suficientemente grande, para que no se produzca taponamiento ni obstrucción. El gradiente mínimo de los canales está determinado por la mínima velocidad de flujo necesaria para evitar la sedimentación. La velocidad no debe ser menor de 1.3 m/s para el flujo pico, con una frecuencia de uno en dos años. Generalmente, la pendiente mínima utilizada es del 1% para impedir la sedimentación. Debe tenerse cuidado de que la velocidad no sea superior a 4 m/seg para evitar desgaste en caso de recubrimiento de concreto y problemas de erosión en suelos reconformados. [10] Dimensionamiento del tubo colector del subdrenaje Del análisis numérico correspondiente se ha determinado los valores del diámetro del tubo colector para cada subdren requerido en el estudio de estabilización, también se ha considerado que la dimensión menor que debe ser adoptada es de 160mm por razones de seguridad con el conocimiento de que estas tuberías presentan posibles obstrucciones y disminución de la capacidad de transporte durante su vida útil. Si el diseño hidráulico da como resultado tuberías de 110mm, se ha optado por un valor de 160mm como mínimo diámetro en subdrenaje para el sitio inestable. [10] Aspectos Específicos Generales Los canales de conducción a emplearse tendrán una forma trapezoidal, excavado en el terreno e incorporando en su base malla geotextil + geomembrana para impermeabilización y compuesta por sacos de polipropileno rellenados con tierra vegetal y semilla, pues la intención es conformar un canal impermeable y flexible, de manera que se acomode a los posibles movimientos futuros que pueda sufrir el terreno. [8] Henry Miguel Calle Moscoso Página 40 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 En la parte superior del sitio inestable o en su defecto en cada berma se ha diseñado una cuneta de coronación para evitar el ingreso del escurrimiento directo; la pendiente de diseño es del 2%. El diseño geotécnico está basado en bermas de estabilización, las cuales consolidan el terreno, los resultados del mismo se los puede observar en los planos de diseño geotécnico en donde se encuentran emplazadas dichas bermas. Para el desalojo del escurrimiento sobre las bermas se ha diseñado un canal colector que trasportará el flujo superficial hacia cauces naturales identificados. La pendiente de este canal es del 2% y la forma será trapezoidal con dimensiones que dependerían de los caudales esperados en estos puntos. Para el agua de infiltración y abatimiento posible del nivel freático se ha diseñado subdrenes bajo el canal superficial, de 3 m de profundidad, esto por recomendaciones geotécnicas [4] que ha de contener a más de material granular, un tubo colector perforado de dimensiones específicas para conducir el flujo hacia zonas externas seguras. Para la descarga de las cunetas de coronación, subdrenes y canales colectores hacia las quebradas naturales se ha diseñado canales de gran pendiente con rugosidad artificial que permita disipar la energía en caídas pronunciadas. 4. DISEÑO DEL DRENAJE SUPERFICIAL Y SUBDRENAJE PARA EL MACRODESLIZAMIENTO DE PUENTELOMA El deslizamiento de Puenteloma se encuentra localizado entre las abscisas 71+760 y 72+680 del tramo vial Léntag-San Francisco; el diseño para estabilizar el terreno corresponde a una serie de bermas ubicadas en diversos sectores acompañadas de un sistema de drenaje adecuado para evacuar las aguas que escurren por todo el sector. El diseño prevé la incorporación de dos cunetas de coronación para evacuar la mayor cantidad de agua producto del escurrimiento superficial en la parte alta de los taludes. Se ha identificado un conjunto de 23 bermas de estabilización como resultado del estudio geotécnico, en cada berma se ha requerido la incorporación de canales colectores superficiales para evacuar el escurrimiento directo y un sistema de subdrenaje profundo para la eliminación de las aguas producto de la infiltración y abatimiento del nivel freático. Henry Miguel Calle Moscoso Página 41 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 El esquema de localización del deslizamiento así como la identificación de obras se ha ilustrado en la Figura 4. La simbología empleada corresponde a CC: Cunetas de Coronación, B: Berma y R: Canal con rugosidad artificial. Figura 4. Esquema de estabilización del Macrodeslizamiento de Puenteloma Las áreas de aporte se han determinado a partir de la topografía y para la cuneta de coronación principal con ayuda de la cartografía de Santa Isabel (Escala 1:50000) disponible (Carta del Instituto Geográfico Militar) [3]; al tratarse de áreas inferiores a los 160 ha, los caudales se han diseñado con el método racional explicado anteriormente. Las áreas de aporte determinadas se las puede observar en los planos de diseño. 4.1. CÁLCULO DE CAUDALES DE DISEÑO Los caudales de evacuación deben drenar por las cunetas y canales interceptores hasta dirigirse a una de las alcantarillas ubicadas por el sistema de drenaje de la vía principal, en este tramo se han identificado 3 alcantarillas que servirán para ubicar los canales de descarga en el sistema de estabilización del macrodeslizamiento de Puenteloma. Henry Miguel Calle Moscoso Página 42 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Las bermas identificadas como B2 y B2’ corresponden a diferentes bermas debido a que tienen pendientes contrarias para disminuir la longitud de recorrido. La morfología del terreno ha permitido realizar esta actividad sin inconvenientes debido a la topografía favorable existente. A partir de las áreas de aporte y los datos de escurrimiento e intensidad explicados en los párrafos anteriores se ha realizado la determinación del caudal de diseño. El Cuadro 14 resume los caudales de diseño esperados en los diferentes puntos de diseño. Cuadro 14. Cálculo de caudales máximos esperados en Puenteloma (71+760 – 72+680) Estructura de drenaje IdTr Tr=25 Abscisa de descarga ÁREA t I ha min mm/h C Q m³/s Cuneta de coronación CC1 1.95 72 + 686.2 30.86 8.70 87.80 0.5 3.76 Cuneta de coronación CC2 1.95 72 + 203.4 2.83 5 116.80 0.5 0.46 Canal Colector 1 1.95 72 + 203.4 1.62 5 116.80 0.5 0.26 Canal Colector 2 1.95 72 + 686.2 4.24 5 116.80 0.5 0.69 Canal Colector 2' 1.95 72 + 203.4 1.44 5 116.80 0.5 0.23 Canal Colector 3 1.95 72 + 686.2 2.00 5 116.80 0.5 0.32 Canal Colector 4 1.95 72 + 686.2 2.13 5 116.80 0.5 0.35 Canal Colector 5 1.95 72 + 686.2 2.32 5 116.80 0.5 0.38 Canal Colector 6 1.95 72 + 686.2 3.43 5 116.80 0.5 0.56 Canal Colector 7 1.95 72 + 686.2 3.60 5 116.80 0.5 0.58 Canal Colector 8 1.95 72 + 203.4 1.60 5 116.80 0.5 0.26 Canal Colector 9 1.95 72 + 203.4 1.40 5 116.80 0.5 0.23 Canal Colector 10 1.95 72 + 203.4 0.97 5 116.80 0.5 0.16 Canal Colector 11 1.95 72 + 203.4 1.00 5 116.80 0.5 0.16 Canal Colector 12 1.95 72 + 686.2 4.23 5 116.80 0.5 0.69 Canal Colector 13 1.95 72 + 686.2 2.03 5 116.80 0.5 0.33 Canal Colector 14 1.95 72 + 686.2 2.35 5 116.80 0.5 0.38 Canal Colector 15 1.95 72 + 203.4 0.28 5 116.80 0.5 0.05 Canal Colector 16 1.95 72 + 203.4 1.31 5 116.80 0.5 0.21 Canal Colector 17 1.95 72 + 203.4 0.40 5 116.80 0.5 0.06 Canal Colector 18 1.95 71 + 948.8 0.46 5 116.80 0.5 0.07 Canal Colector 19 1.95 71 + 948.8 0.34 5 116.80 0.5 0.06 Canal Colector 20 1.95 71 + 948.8 0.42 5 116.80 0.5 0.07 Canal Colector 21 1.95 72 + 203.4 2.18 5 116.80 0.5 0.35 Canal Colector 22 1.95 72 + 203.4 0.32 5 116.80 0.5 0.05 La ubicación exacta de estos elementos de evacuación se puede identificar en la Figura 4 y con mayor detalle en los planos de diseño. Henry Miguel Calle Moscoso Página 43 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 4.2. DISEÑO HIDRÁULICO DE LAS ESTRUCTURAS DE DRENAJE 4.2.1. Diseño de Cunetas de Coronación Con los caudales obtenidos del estudio hidrológico, se ha dimensionado las cunetas de coronación para un canal de forma trapezoidal con pendiente H/V = 1/4, considerando un borde libre de seguridad y consideraciones hidráulicas para el caso. Los resultados de este análisis se presentan en el Cuadro 15. Cuadro 15. Dimensionamiento de Cunetas de coronación en Puenteloma Q So Estructura n m3/s m/m CC1 3.76 0.02 CC2 0.46 0.02 Base (b) z Calado (y) Ecuación Borde Libre (F) Altura (h) m m m/m m m 0.03 0.25 1.1 1.03 0.00 0.2 1.1 0.03 0.25 0.6 0.41 0.00 0.15 0.6 Para el diseño de las cunetas de sección trapezoidal a más de utilizar la ecuación de Manning (1891), se ha utilizado la siguiente formulación para la geometría (Figura 5). [11] Figura 5. Parámetros Geométricos para el dimensionamiento de un Canal Trapezoidal A (b zy) y P b 2y 1 z2 T b 2 zy Henry Miguel Calle Moscoso Página 44 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Donde: A= Área Hidráulica del Canal (m2) P= Perímetro Mojado del Canal (m) T= Ancho Superficial del Canal (m) b= Ancho del Canal (m) z= Relación de pendiente de las paredes laterales del canal y= altura del agua (m) F= Borde Libre (m) Para el cálculo del borde libre se ha utilizado la siguiente expresión recomendada por el U. S. Bureau of Reclamation [11]: F Cy Donde: F= Borde Libre (m) y= profundidad de agua en el canal (m) C= Es un coeficiente que varía desde 1.5 para canales con capacidad de 20 Pies3/s hasta 2.5 para canales con capacidades de 3000 pies3/s o mayores El esquema de la cuneta de coronación y también para el canal colector se presenta en la Figura 6; se puede notar que su composición es con sacos rellenados de tierra vegetal acompañado de geotextil y geomembrana, con esto se garantiza la flexibilidad del canal, su impermeabilización y su adecuado funcionamiento. Figura 6. Esquema de Cunetas de Coronación Henry Miguel Calle Moscoso Página 45 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 4.2.2. Diseño de Canales Colectores Los canales colectores deben transportar el escurrimiento debido a la precipitación que caiga sobre las bermas, estas tienen una pendiente trasversal adecuada que permite que el agua superficial se dirija hacia estos canales (normalmente el 2%). Un total de 23 canales han sido requeridos para todo el sistema de estabilización en el macrodeslizamiento de Puenteloma. Se define un tipo de canales colectores en forma de canal trapezoidal debido a que los caudales esperados se han considerado altos. El dimensionamiento de los canales colectores en forma de canal trapezoidal se indican en el Cuadro 16. Cuadro 16. Dimensionamiento de Canales Colectores en Puenteloma (Canal Trapezoidal) Base (b) Calado (y) m/m m m 0.02 0.03 0.25 0.5 0.32 0.00 0.12 0.5 0.69 0.02 0.03 0.25 0.7 0.47 0.00 0.15 0.6 Canal Colector 2' 0.23 0.02 0.03 0.25 0.5 0.30 0.00 0.12 0.5 Canal Colector 3 0.32 0.02 0.03 0.25 0.5 0.37 0.00 0.13 0.5 Canal Colector 4 0.35 0.02 0.03 0.25 0.5 0.39 0.00 0.12 0.5 Canal Colector 5 0.38 0.02 0.03 0.25 0.6 0.36 0.00 0.12 0.5 0.56 0.02 0.03 0.25 0.6 0.46 0.00 0.14 0.6 0.58 0.02 0.03 0.25 0.7 0.43 0.00 0.13 0.6 0.25 0.5 0.32 Q So m3/s m/m Canal Colector 1 0.26 Canal Colector 2 Estructura Canal Colector 6 Canal Colector 7 Canal Colector 8 n z Borde Ecuación Libre (F) m Altura (h) m 0.26 0.02 0.03 0.00 0.12 0.5 Canal Colector 9 0.23 0.02 0.03 0.25 0.5 0.29 0.00 0.11 0.4 Canal Colector 10 0.16 0.02 0.03 0.25 0.5 0.23 0.00 0.1 0.4 Canal Colector 11 0.16 0.02 0.03 0.25 0.5 0.24 0.00 0.1 0.4 Canal Colector 12 0.69 0.02 0.03 0.25 0.7 0.47 0.00 0.14 0.6 Canal Colector 13 0.33 0.02 0.03 0.25 0.5 0.38 0.00 0.12 0.5 Canal Colector 14 0.38 0.02 0.03 0.25 0.6 0.36 0.00 0.12 0.5 0.05 0.02 0.03 0.25 0.4 0.12 0.00 0.1 0.4 0.25 0.5 0.28 Canal Colector 15 Canal Colector 16 0.21 0.02 0.03 0.00 0.11 0.4 Canal Colector 17 0.06 0.02 0.03 0.25 0.4 0.15 0.00 0.1 0.4 Canal Colector 18 0.07 0.02 0.03 0.25 0.4 0.17 0.00 0.1 0.4 Canal Colector 19 0.06 0.02 0.03 0.25 0.4 0.14 0.00 0.1 0.4 Canal Colector 20 0.07 0.02 0.03 0.25 0.4 0.16 0.00 0.1 0.4 Canal Colector 21 0.35 0.02 0.03 0.25 0.6 0.34 0.00 0.12 0.5 Canal Colector 22 0.05 0.02 0.03 0.25 0.4 0.13 0.00 0.1 0.4 Henry Miguel Calle Moscoso Página 46 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Con esta forma geométrica y la pendiente del 2% se ha garantizado velocidades adecuadas que eviten la erosión y sedimentación del material. 4.2.3. Diseño de Subdrenes El subdren deberá ser implementado bajo el canal colector; su función es el abatimiento posible del nivel freático y el trasporte de las aguas producto de la infiltración de agua en la zona de las bermas. El diseño se ha realizado en función a los caudales estimados de infiltración y abatimiento y su forma tipo se presenta en el esquema a continuación. Figura 7. Esquema de Subdrenes de Cunetas de Coronación y Canales Colectores Según el esquema que se ha presentado, el diseño particular para cada berma y canal colector se presenta en el Cuadro 17 a continuación. Se ha asumido que el nivel freático que se ha de abatir en los subdrenes es igual a la profundidad del mismo (3m), con esto se ha garantizado totalmente las condiciones extremas de evacuación de las aguas. Henry Miguel Calle Moscoso Página 47 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Cuadro 17. Dimensionamiento del tubo colector de subdrenaje profundo en Puenteloma I IR Fi (mm/h) (cm/s) 116.8 0.00324 0.5 ESTRUCTURA Cuneta de coronación CC1 Cuneta de coronación CC2 Canal Colector 1 (B1) Canal Colector 2 (B2) Canal Colector 2' (B2') Canal Colector 3 (B3) Canal Colector 4 (B4) Canal Colector 5 (B5) Canal Colector 6 (B6) Canal Colector 7 (B7) Canal Colector 8 (B8) Canal Colector 9 (B9) Canal Colector 10 (B10) Canal Colector 11 (B11) Canal Colector 12 (B12) Canal Colector 13 (B13) Canal Colector 14 (B14) Canal Colector 15 (B15) Canal Colector 16 (B16) Canal Colector 17 (B17) Canal Colector 18 (B18) Canal Colector 19 (B19) Canal Colector 20 (B20) Canal Colector 21 (B21) Canal Colector 22 (B22) I L (m) B (cm) 700 1500 0.12 205 1000 275 450 310 505 1000 1000 3000 1000 400 395 365 440 225 220 220 220 385 425 420 70 175 180 115 130 150 155 190 1000 1000 5000 4500 2000 1500 1000 2000 1000 1000 2000 700 700 700 1000 1200 1200 500 2000 K (cm/s) (Asumido) 0.00095 FR 0.3 Qinf Ao Nd-Nf (cm) 180 Q nf Q sd S0 (cm /s) (cm /s) % D (mm) 51100 12600000 1436.4 52536.4 2 250 0.18 9977 3690000 631.0 10607.7 2 160 0.18 0.18 0.06 0.18 0.18 0.18 0.04 0.04 0.09 0.12 0.18 0.09 0.18 0.18 0.09 0.26 0.26 0.26 0.18 0.15 0.15 0.36 0.09 13383 21900 45260 24577 19467 19223 88817 96360 21900 16060 10707 21413 18737 20683 40880 2385 5962 6132 5597 7592 8760 3772 18493 4950000 8100000 5580000 9090000 7200000 7110000 6570000 7920000 4050000 3960000 3960000 3960000 6930000 7650000 7560000 1260000 3150000 3240000 2070000 2340000 2700000 2790000 3420000 846.5 1385.1 318.1 1554.4 1231.2 1215.8 224.7 301.0 346.3 451.4 677.2 338.6 1185.0 1308.2 646.4 307.8 769.5 791.5 354.0 333.5 384.8 954.2 292.4 14229.8 23285.1 45578.1 26131.1 20697.9 20439.1 89041.4 96661.0 22246.3 16511.4 11383.8 21751.9 19921.7 21991.5 41526.4 2692.5 6731.2 6923.5 5950.6 7925.5 9144.8 4725.8 18785.7 2 2 2 2 160 200 250 200 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 200 200 315 315 200 160 160 200 200 200 250 160 160 160 160 160 160 160 200 3 (m/m) (cm /s) 2 (cm ) 3 3 La nomenclatura de “D” en el cuadro anterior corresponde al diámetro de la tubería perforada requerida para evacuación en el subdren. El rango de tuberías perforadas requeridas según el diseño va desde los 110 mm hasta los 315 mm en los casos más grandes, y se ha recomendado un diámetro mínimo de 160mm por condiciones de seguridad. Henry Miguel Calle Moscoso Página 48 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 4.2.4. Diseño de Canales de Descarga Los canales que se han previsto para la descarga hacia quebradas o cauces naturales son mediante rugosidad artificial; las cunetas de coronación normalmente tienen una pendiente baja y requiere de librar una altura importante para su descarga. Gracias a la topografía de los sitios de descarga se ha realizado un diseño considerando rugosidad artificial; la sección base es normalmente la misma de la cuneta de coronación; el diseño ha contemplado la altura del canal y de los elementos artificiales que darán la rugosidad al canal. En el caso de la cuneta de coronación 1 (CC1), el caudal es alto, determinado en 3.76 m³/s, sin embargo la descarga se ha identificado plenamente en una quebrada natural importante a la cual llega directamente por la curva de nivel y no se considera emplazar un canal de gran pendiente en este punto; sin embargo ha sido necesario colocar una rápida para su transporte por la quebrada hasta que esta se forme de manera adecuada (R3). En el esquema general se identifican las rápidas adicionales con la denominación R1 y R2. Los resultados de esta evaluación se indican en el Cuadro 18; se hace notar que el tipo de rugosidad resultante ha sido la misma para todos los casos. Cuadro 18. Dimensionamiento del canal de descarga con rugosidad artificial en Puenteloma Bermas que descargan ESTRUCTURA Cota Salida Desnivel Longitud ms.n.m ms.n.m m m R1 B1-B2' 1622 1577 45 165 R2 R1;CC2; B8-B11; B21-B22 1577 1490 87 305 R3 CC1; B2-B7 1637 1496 141 398 Abscisa Q L Descarga m³/s m R1 72+203.4 0.50 165 R2 72+203.4 2.17 R3 72+686.2 6.64 ESTRUCTURA Cota entrada Henry Miguel Calle Moscoso PUENTELOMA Sección Ancho Canal S% b (m) ByH 0.6 x 0.6 27 305 1x1 29 398 1.5 x 1.4 35 0.6 Altura h (m) Altura C Tipo de rugosidad CHEZY rugosidad (m/s) (m) Vel 0.6 3.93 16.93 0.03 A 1 1 4.00 12.82 0.06 A 1.5 1.4 4.00 9.42 0.08 A Página 49 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 El emplazamiento de los canales de gran pendiente se indica en los planos correspondientes a la planta y detalles constructivos generales. El tipo de rugosidad “A” significa que la obstrucción al flujo está dado por doble Zigzag tal y como se indica en la Figura 8 a continuación. Asimismo se ha presentado un corte transversal del canal con rugosidad artificial. Figura 8. Esquema tipo “A” Doble Zigzag 4.3. RESULTADOS Y DIMENSIONES FINALES DE LAS ESTRUCTURAS DISEÑADAS PARA PUENTELOMA A continuación se presenta en el Cuadro 19 los resultados finales del diseño de las obras hidráulicas para el drenaje y subdrenaje del sitio inestable en Puenteloma. Cuadro 19. Resultados Generales del estudio de drenaje para el Macrodeslizamiento de Puenteloma Estructura de drenaje Cuneta de coronación CC1 Cuneta de coronación CC2 Abscisa de descarga Q L Sección Hidráulica Tubo colector Sección Adoptada para subdrenaje construcción (mm) (m) m³/s m Trapezoidal (m) 700 1.1 X 1.1 1.2 X 1.2 250 205 0.6 X 0.6 0.6 X 0.6 160 72 + 686.2 3.76 72 + 203.4 0.46 Canal Colector 1 72 + 203.4 0.26 275 0.5 X 0.5 0.6 X 0.6 160 Canal Colector 2 72 + 686.2 0.69 450 0.7 X 0.6 0.7 X 0.7 200 Canal Colector 2' 72 + 203.4 0.23 310 0.5 X 0.5 0.6 X 0.6 250 Canal Colector 3 72 + 686.2 0.32 505 0.5 X 0.5 0.6 X 0.6 200 Henry Miguel Calle Moscoso Página 50 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Estructura de drenaje Abscisa de descarga Q L m³/s m Canal Colector 4 72 + 686.2 0.35 Canal Colector 5 72 + 686.2 0.38 400 395 Canal Colector 6 72 + 686.2 0.56 Sección Hidráulica Trapezoidal (m) 0.5 X 0.5 Tubo colector Sección Adoptada para subdrenaje construcción (mm) (m) 0.6 X 0.6 0.6 X 0.6 0.6 X 0.6 200 200 365 0.6 X 0.6 0.6 X 0.6 315 0.7 x 0.6 0.7 X 0.7 315 Canal Colector 7 72 + 686.2 0.58 440 Canal Colector 8 72 + 203.4 0.26 225 0.5 x 0.5 0.6 X 0.6 200 Canal Colector 9 72 + 203.4 0.23 220 0.5 x 0.4 0.6 X 0.6 160 Canal Colector 10 72 + 203.4 0.16 220 0.5 x 0.4 0.6 X 0.6 160 Canal Colector 11 72 + 203.4 0.16 220 0.5 x 0.4 0.6 X 0.6 200 Canal Colector 12 72 + 686.2 0.69 385 0.7 X 0.6 0.7 X 0.7 200 Canal Colector 13 72 + 686.2 0.33 425 0.5 X 0.5 0.6 X 0.6 200 Canal Colector 14 72 + 686.2 0.38 420 0.6 x 0.5 0.6 X 0.6 250 0.4 x 0.4 0.6 X 0.6 160 Canal Colector 15 72 + 203.4 0.05 70 Canal Colector 16 72 + 203.4 0.21 175 0.5 x 0.4 0.6 X 0.6 160 Canal Colector 17 72 + 203.4 0.06 180 0.4 x 0.4 0.6 X 0.6 160 Canal Colector 18 71 + 948.8 0.07 115 0.4 x 0.4 0.6 X 0.6 160 Canal Colector 19 71 + 948.8 0.06 130 0.4 x 0.4 0.6 X 0.6 160 Canal Colector 20 71 + 948.8 0.07 150 0.4 x 0.4 0.6 X 0.6 160 Canal Colector 21 72 + 203.4 0.35 155 0.6 x 0.5 0.6 X 0.6 160 Canal Colector 22 72 + 203.4 0.05 190 0.4 x 0.4 0.6 X 0.6 200 Los emplazamientos de las estructuras se encuentran en los planos de diseño y de detalles generales de las estructuras diseñadas. Henry Miguel Calle Moscoso Página 51 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 VI. CONCLUSIONES Las características pluviográficas de la zona de estudio han sido determinadas en base a los registros de la estación Santa Isabel del INAMHI ubicada en la misma zona del estudio, esta estación dispone de las series más representativas. La precipitación máxima en 24 horas para el periodo de retorno de 25 años se ha evaluado en 46.8 mm para la zona de estudio. El sistema de drenaje y subdrenaje del Macrodeslizamiento de Puenteloma ha sido diseñado a partir del Método Racional Americano y la aplicación de intensidades máximas disponibles del estudio de INAMHI. El drenaje directo hacia las cunetas de coronación ha sido evaluado con la determinación de áreas de drenaje a partir de topografía y cartografía disponible. Las cunetas de coronación y los canales colectores han sido diseñados con el método de Manning y de forma trapezoidal, recomendando canales excavados impermeabilizados con geotextil y geomembrana y sacos rellenados de tierra vegetal, esto para garantizar flexibilidad. La rugosidad asumida es de n= 0.03 verificada en la literatura; la pendiente longitudinal de los canales varia del 1% al 2%. La dimensión mínima recomendada por aspectos constructivos es de 0.6m x 0.6m. Los canales colectores de las bermas de estabilización según los diseños requieren de dos secciones trapezoidales de 0.6m x 0.6m y 0.7m x 0.7m, siendo la primera sección la más común de los casos, de esta manera se facilita la construcción de los mismos y se da total seguridad de capacidad de transporte de los caudales esperados. Los caudales máximos han sido estimados para el periodo de retorno de 25 años con las intensidades máximas calculadas en la región. Henry Miguel Calle Moscoso Página 52 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 Los subdrenes tienen forma típica; el tubo colector ha sido calculado para la longitud total de cada tramo y el caudal de infiltración máximo esperado. El diseño para longitudes de subdrenes mayores a 300 m recomienda diámetro de 200 mm, y para longitudes menores el diámetro de 160 mm, con una pendiente longitudinal entre 1% y 2%. Las quebradas por las que atraviesa el deslizamiento de Puenteloma deben ser readecuadas y limpiadas, para permitir el transporte del mayor caudal posible y garantizar una correcta evacuación de las aguas superficiales. Cada berma diseñada tiene un subdren; el cálculo en el Macrodeslizamiento de Puenteloma contempla el aporte al subdren más desfavorable. Las descargas de las cunetas de coronación, canales colectores o subdrenes ha sido ajustado a la ubicación de alcantarillas del sistema de drenaje final. Para las descargas hacia las quebradas, las cunetas presentarán un canal de gran pendiente con rugosidad artificial, siendo la rugosidad artificial del tipo zigzag la más conveniente para los caudales de descarga y la pendiente del terreno. Henry Miguel Calle Moscoso Página 53 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS VIRTUAL: [1] http://www.panoramio.com (Fotos Ing. Eduardo Tacuri). [2] http://www4.ujaen.es/~mpfrias/TablasInferencia.pdf [3].-http://www.geoportaligm.gob.ec/portal/ TEXTUAL: [4].-Consulproy 2013. Estudio Geológico y de detalle de Sitios Críticos de la Carretera Cuenca-Girón-Pasaje, tramo Léntag San Francisco. [5].-INAMHI 1999. Estudio de lluvias Intensas. Departamento de Hidrometría. Quito Ecuador. [6].-Módulo de Drenaje Vial 2013. Curso de Vialidad, Transporte y Construcciones. Análisis Hidrológico. Ing. Cristian Coello Msc. [7].-Dr. Ing. Roberto Pizarro, Ing. Juan Pablo Flores, Sociedad de Estándares de Ingeniería para Aguas y Suelos LTDA. Módulo 1. Leyes de Distribución de Procesos Hidrológicos. [8].-Normas de Diseño Geométrico de Carreteras, 2003. MTOP (Quito-Ecuador). [9].-Control de Aguas Superficiales y Subterráneas. Capítulo 13. Documento entregado en el Curso de Graduación por el lng. Cristian Coello Msc. [10].-Jaime Suárez. Deslizamiento: Deslizamientos Técnicas de Remediación. Obras de Drenaje y Subdrenaje. Capítulo 2. (www.erosion.com.co). [11].-Chow, V. T., Hidráulica Interamericana S.A., 1994. de los Canales Abiertos. McGraw-Hill [12].-Apuntes de Clases de Pregrado. Diseño Hidráulico I. Dictadas por el Ing. Esteban Pacheco T. Henry Miguel Calle Moscoso Página 54 UNIVERSIDAD DE CUENCA Fundada en 1867 VIII. ANEXOS PLANOS DE DISEÑO Y DE DETALLES GENERALES Henry Miguel Calle Moscoso Página 55 683000 683100 683200 683300 683400 683500 683600 683700 683800 683900 684000 684100 684200 9635300 9635300 9635300 9635300 9635300 9635300 9635300 9635300 9635300 9635300 9635300 9635300 9635300 683700 9635200 9635200 9635200 9635200 1545 .00 9635200 9635200 5.0 0 15 6 151 9635000 9635000 9635000 9635000 1575.00 .0 0 684200 684100 684200 80 684000 71 +9 0 +0 0 72 20 +0 LENTAG 00 5 6+ 0 00 58+ 0 60+ 000 62+000 695000 690000 685000 72 040 72+ 0 684200 0.00 148 684100 .00 65 14 .0 0 75 684200 0 .0 65 14 684100 684000 0 60 .0 14 0 14 65 .0 684200 684100 14 145 0.00 14 45 .00 144 0.0 0 60 00 14 25 . 0 0.0 1420.00 0 0 .0 05 1410.0 0 1415.0 0 .0 05 14 14 684100 684200 141 CURVA DE NIVEL CADA 200 m 684100 684200 9634400 9634400 9634400 684100 684200 9634300 9634300 9634300 CANAL CON RUGOSIDAD (R) .00 00 1390.00 72+720 13 .00 90 0 5.0 139 5 138 .00 95 0 .0 80 13 0 5.0 137 .0 0 0 0.0 683800 9634300 9634300 9634300 683900 683700 137 683600 1390.00 1365.00 9634300 0 .0 1385 138 0.0 0 0 .0 375 1 LONGITUD UBICADA EN LA PROVINCIA DEL AZUAY 20 PLANO: CONTENIDO: 1370.00 72+8 TESINA: 1360.00 1360.00 683500 CURVA DE NIVEL CADA 40 m CURVA DE NIVEL CADA 5 m 0 14 72+740 683400 CURVA DE NIVEL CADA 1 m .0 1395 140 72+760 683300 .0 9634400 .00 05 14 9634400 0 5.0 72+780 683200 TALUD (B) CAMINO 684000 72+700 1410.0 9634400 0 0 10 .00 5.0 141 0 683800 6838000 683700 683600 +6 72 0 72+6 8 15 14 .00 ALCANTARILLAS 20 14 72+800 683100 14 0 1420.0 0.00 683000 72+ 0 5.0 142 684000 +6 14 14 683900 0 30.0 1/6 1365.00 840 060.0 01.03 0 MACRODESLIZAMIENTO DE PUENTELOMA CON LA 72+ 136 CANALES DE DESCARGA RECOMENDADOS PARA EL 1:2000 60 ARCHIVO NOMBRE: +8 683600 683700 683800 6838000 683900 684000 684100 684200 9634200 00 +9 72 ESCALA: Planta y Detalles.dwg 72 683400 6834000 9634200 80 683300 9634200 +8 683200 9634200 72 683100 9634200 683500 683000 9634200 CALICATA GRIETAS 139 9634300 VIVIENDAS 0 00 5. 9634300 9634500 0.0 145 0.00 144 9 13 9634300 0 .0 1455.00 55 14 5.0 143 9634400 CERRAMIENTOS POSTE DE LUZ 5.00 145 13 9634300 .00 9634500 0 20 40 6 2+ 60 0 1450.0 9634400 9634300 +2 6 9634500 + 72 72 0 683500 683400 6834000 .00 .00 40 45 14 14 0 .0 55 14 .00 65 0 0.0 14 1460.0 .00 1500.00 1495 1505.00 1490.00 7 9634300 60 9634500 0 58 72 9634400 14 0 5.0 9634500 7 0 1510.0 9634500 0 14 EJE PROYECTO 1410.00 0 56 14 .00 1515 684000 +5 72 9634500 0 +6 147 683300 0 2+ 0 .0 75 14 .00 80 683200 2 +5 683900 72 40 1430.00 142 5.0 0 1465.00 14 683100 00 35 .00 1470.00 .00 0 1455 0.0.00 5 141445 00 .00 683800 683500 683600 683400 683300 0 1520.0 683200 .00 5 152 683100 .00 30 683000 15 14 +5 72 1460.00 85 . 10 683700 15 1475.00 9634400 80 +4 9634600 14 145 .00 .00 0 14 .00 20 14 7 1480 5.00 0.0 142 1410.00 85 14 35 15 9634400 20 142 .0 15 0 15 1540.00 0 5.0 60 72 4 2+ 72 9634400 40 +4 72 0 0.0 143 .00 0 +4 72 +4 .00 60 .00 55 14 14 1 0 0 1485.00 .00 85 14 9634500 9634600 72 60 9634500 9634600 0 1490.00 9634500 00 5. 3 14 9634600 8 +3 .00 144 14 25 .0 B14 .00 65 14 14 9634500 5.0 180 72+ 70 5.00 0 0.0 0 684000 .00 0 34 144 5.0 0 5.0 43 1430.00 0 00 .0 14 +3 9634600 72+ 60 +3 72 9634600 1495.00 9634500 14 20 72 0 1455.0 .00 143 00 65. 683900 9634600 5.0 14 45 .0 0 14 40 .00 .0 05 9634600 0 7 14 154 1550.00 0 1555.0 0 0.0 156 15 683600 683400 6834000 9634600 683500 683300 9634600 0 683200 5.00 683100 156 683000 0 0.0 157 9634600 0 B13 0 .0 80 14 9634700 0 145 0 8 0 5.0 .00 40 14 +3 0 0 5.0 14 9634700 14 5 5.00 1455.0 0 157 15 9634500 9634700 72 72 +2 80 9 0 10.0 1470.00 0 .0 45 14 72 14 0 0.0 683800 6838000 5.00 151 14 6 14 5.00 60 .00 .00 95 14 0.00 152 683700 .00 1580.00 00 15 152 1470.00 B12 .00 0 1585 .00 0 05 15 5.00 .0 70 1505.00 .00 .00 .00 14 05 0.0 15 9634600 9634700 240 147 B7 0 1455.0 220 72+ 683900 200 9634700 72+ 9634700 683800 683700 9634700 5.00 683600 9634700 1480.00 683500 0 15 .00 15 15 683300 148 5.00 0 5.0 15 683200 683400 683100 9634700 7 14 1590 1600.00 0.00 153 B6 1595 1610.00 9634700 .00 .00 1605.00 0 9634700 0 1475 50 9634700 9634800 5.0 147 14 1615.00 1620.0 5.00 10 .0 0 20 .00 15 2 0 683000 1625 .0 1490.00 0 .00 95 14 164 0.0 0 0 .0 0.00 154 14 00 5.00 154 9634800 14 50 .00 .0 1450 0 0 .0 153 .00 80 14 15 50 15 9634600 .00 060 0 9634800 0 .0 55 080 9634800 72+ 100 683900 9634800 1144616460 00..00 .00 00 . 15 9634800 .00 60 9634800 140 15 9634800 0.00 153 00 1505 .00 16 45 15 9634800 .00 35 15 9634800 00 . 65 72+ 0 5. 0 15 1 0 B17 683800 6838000 1 9634800 B11 00 . 10 15 683700 B5 00 0. 57 5.00 153 1535 .0 683600 15 0 .00 . 80 15 .00 0.0 9634900 1485.00 147 5.0 0 147 0.0 0 0 0 .0 45 .00 5 0 1 4 15 .0 0 .0 75 14 8 152 50 15 00 90 00 0. 55 .0 5 15 0 .0 90 15 1475.00 72+ 0 .0 9634900 0 .0 0 90 .0 14 85 14 120 55 15 9634900 147 . 60 15 0 .0 85 15 14 95 00 00 B16 0 1530.00 00 . 25 15 95 14 72+ 15 0 15 .0 0 1535.0 65 .0 . 95 B10 1540.00 0 .0 683500 00 9634900 683400 6834000 16 683100 0 15 153355.0 .000 16 683000 .0 683300 00 9634800 70 B4 683200 60 9634900 72+ 0 .0 15 16 1 9634800 00 5. 00 5. 9634900 50 .00 1545.00 . 80 15 0. 1 16 9634900 15 7 15 00 9634900 00 .00 0 96 1+ 72+ 160 0 .0 20 16 .00 55 9634900 B15 00 5. 15 B3 9634900 B9 7 14 8 15 55 683800 9634900 0 5.0 0 .0 15 683700 1 683600 0 .0 0 59 15 60 9 156 683500 0 683400 15 0 5. 683300 . 9634900 30 683200 16 35 .00 683100 B2 00 0 5.0 0 .0 00 .00 + 71 0 00 16 1495 684000 0.00 5.0 157 2 +9 71 1 00 15 05 .00 15 00 .00 00 . 10 16 9635000 0 0.0 14995.00 14 71 0 780 740 71+ 700 71+ 72 71+ 71+ 860 71+ 71+ 71+ 760 71+ 0 71+ 6 71+ 0 94 51 683900 0. 0 15 20 .00 15 15 .00 61 0 5. 5.0 1580.00 00 . 20 16 1 B8 00 +9 0 . 15 15 2 .00 45 16 25 00 16 40 .00 683000 880 0 .0 30 16 16 683000 684100 840 15 0 0.0 165 .00 800 71+ 820 71+ .0 0 B20 0 5.0 149 .00 9635000 0 149 0 9635000 .00 2 1630.0 684100 0.00 150 35 16 .00 684000 683800 6838000 9635000 1595.00 16 16 683700 9635000 683600 683400 6834000 9635000 40 .00 5 158 . 30 16 16 1635 .0 660 5 150 15 683500 683300 .0 0 9635000 40 683200 683100 166 0 .00 55 0 .0 80 CC2 1600.00 1590.0 35 16 9634400 B19 151 0 .0 16 65 .00 45 16 16 9634900 9634700 5.00 0.00 0 5.0 B22 0 1605.0 16 .00 . 50 0.00 684200 .00 . 05 .00 9635100 80 50 .00 683000 0 0.0 60 684000 683800 154 0.00 00 7 16 16 9635100 B18 152 1550.00 161 0 65 .00 5 152 0 5.0 161 16 9635000 .0 75 16 16 683900 683700 16 40 . 0.00 162 55 00 9635000 9635100 5.00 .00 .0 75 16 . 70 16 9635100 B21 162 0.00 166 16 .0 R2 163 0 0 16 0 9635100 0.00 5.0 0 .0 80 9635100 60 1555.00 166 16 9635100 0 15 683900 0 .0 85 9635100 9635100 5.00 163 1670.00 B1 9625000 .00 1530 15 65 .0 683600 9635100 15 65 .00 0 .0 683500 9635100 45 00 683300 683100 683200 683000 16 683400 16 .00 9635100 0 .0 35 15 680000 .0 70 15 675000 670000 0 65 .0 16 0 0 0.0 166 5.00 6 1 5 0.00 165 0 9635100 00 +0 68 0 .0 80 .00 75 16 72 +0 00 0.0 154 0 1670.0 1 000 70+000 9630000 5.00 167 0 68 66+ 00 0 74+00 15 7 R1 +0 75+41 1 683600 9635200 684200 683500 9635200 684100 683400 6834000 9635200 684000 683300 9635200 683900 683200 9635200 683800 6838000 683100 9635200 9635000 5.0 0 683000 9635200 PUENTELOMA .00 85 15 0 .0 80 15 9640000 55 00 +0 64 SAN FRANCISCO 159 0.0 0 SANTA ISABEL 9645000 9634200 9634200 9634200 9634200 9634200 9634200 9634200 DIRECTOR DE TESINA: DIBUJO: Ing. Esteban Pacheco T. Miguel Calle Moscoso FECHA: Octubre del 2013 684000 684100 684200 9635300 9635300 9635300 9635300 9635000 0 0.0 159 .00 85 +0 00 +0 64 15 9640000 55 66+ 000 00 LENTAG 683900 9635300 00 5 6+ 0 683800 9635300 00 683700 9635300 58+ 0 683600 9635300 60+ 000 683500 9635300 62+000 683400 9635300 SANTA ISABEL 683300 9635300 00 +0 68 683200 9635300 PUENTELOMA 683100 9635300 SAN FRANCISCO 683000 9645000 70+000 72 +0 00 683300 683400 6834000 683500 683600 683700 683800 6838000 683900 684000 9635200 9635200 9635200 9635200 9635200 9635200 9635200 9635200 9635200 9635200 9630000 0 9635200 695000 690000 685000 154 680000 0 0.0 5.00 675000 670000 15 75 .0 R1 167 .00 1545 75+41 1 683200 9635200 684200 683100 9635200 684100 683000 15 80 .0 0 0 74+00 0 1670.0 0 5.0 9635100 R2 0 00 16 75 . 5.00 .00 0 154 0.00 161 5 B20 .00 0 9635000 9635000 0 15 00 +0 02 0 .00 72 + .00 0 72+ 040 80 .00 65 14 9634800 72+ 180 0 .0 75 14 .00 14 6 .0 0 65 .00 0 684200 1410.00 0 0.0 1420.00 0 684200 0 0 .0 1410.0 1415.0 0 .0 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6838000 683700 683600 72 80 +8 72 683500 683400 6834000 683300 683200 683100 683000 CALICATA CURVA DE NIVEL CADA 200 m 14 95 9634300 VIVIENDAS 9634500 CAMINO 13 9634300 1410.00 .0 45 14 14 0 0.0 0 1420.0 683600 55 .0 684100 0.00 144 13 9634300 POSTE DE LUZ 0 0 145 14 9634300 CERRAMIENTOS .00 1430.00 142 5.0 0 40 +6 14 25 0 .0 1455.00 55 14 5.00 9634400 EJE PROYECTO 5.00 145 142 72 0 1460.0 683900 9634500 80 143 0 9634400 684200 0 .0 65 14 684100 14 50 .00 .0 1450 0 0.0 0 72+ 240 26 0 9634500 00 +6 6 72 80 683400 6834000 72+6 683300 72 + 9634500 72+700 683200 1450 .00 683100 683500 683000 .00 .00 40 45 14 0 .0 14 55 9634400 14 0 9634400 .00 65 0.0 9634400 14 147 0 .0 75 14 .00 80 9634400 . 60 00 .00 0 5.0 9634500 5. 143 72 14 1490.00 1500.00 1495 .00 1505.00 0 1510.0 9634500 72 7 .00 15 14 60 +5 72 20 +6 .00 684000 40 +5 72 +5 20 35 .00 1515 14 683900 7 0 60 2+ 10 14 683800 20 5 2+ 00 1455.00.0.00 5 141445 9634600 1 14 683700 683500 7 683600 683400 683300 0 0 5.0 152 1520.0 .00 683200 30 683100 8 +4 0.00 142 .00 7 46 2+ 00 142 0 145 1540.00 0 .0 85 15 683000 0 42 5.00 0 0.0 143 00 5. 14 .00 35 15 5 2+ + 72 1 0 5. 2 14 0 5.0 1475.00 40 72 0 9634500 9634600 +4 7 1460.00 9634600 72 0 1465.00 5. 3 14 9634600 00 72 9634500 00 4 2+ .00 9634500 0 34 144 14 .00 .00 0 60 14 55.0 14 1470.00 +3 72 0 0.0 .00 5 43 0 14 25 60 1 0 1480 9634400 144 5.0 8 +3 1485.00 .00 85 14 14 85 .0 0 5.00 72 +3 0 .00 154 1550.00 0 1555.0 0 0.0 65 1490.00 9634500 0.00 143 0 .0 465 1430.00 .00 14 9634500 0 1455.0 14 70 1495.00 9634500 .00 40 .00 .0 0 14 9634700 145 9634600 72+ 60 +3 72 9634600 14 9634500 0 .0 45 20 683800 6838000 9634600 683700 683600 .0 05 9634600 .00 75 14 15 00 156 15 683500 683400 6834000 9634600 0 683300 14 683200 156 5.00 0 0.0 157 683100 B14 .0 80 40 0 683000 5 48 0 9634600 9634700 14 0 .00 1 9634600 9634700 14 5 5.00 1455.0 0 151 5.0 9634600 60 14 0.00 157 9634600 65 B13 9 5.00 151 1470.00 14 14 0 0.0 +2 80 .00 72 14 14 95 0.00 152 14 0 1580.00 .00 0 0.0 0 15 70 5.00 .00 1585 .0 1470.00 .00 05 15 152 14 70 1590 .00 .00 05 15 9634700 72+ 9634700 684000 220 72+ 683900 2 683800 9634700 1480.00 9634700 147 5.00 B12 683700 9634700 683600 683500 9634700 0 1455.0 00 5.00 0 5.0 0.0 0 15 1 15 1 683300 1490.00 0 683200 683400 683100 0.00 153 0 1600.00 9634700 14 1595 .0 1610.00 1605.00 1615.00 1620.0 9634700 .00 1475 .00 50 14 9634700 .00 25 .0 15 15 20 0 0 B7 148 .00 .00 5.00 153 0 5.0 147 72+ 95 0.00 154 9634800 160 0.0 164 14 1 9634800 0.00 148 0 0 .0 B6 .00 545 684000 5.0 100 147 147 0 0 080 147 14 72+ 0 15 0.0 90 .00 85 5.0 0 .0 1485 85.00 14 146 11446 600 0.0 ..0000 0 .0 50 00 15 15 72 .00 14 95 14 15 00 . 55 684200 80 71 +9 .00 00 9634800 684000 00 1 05 .00 15 9634800 85 14 684000 0 15 15 15 9634800 9634900 0 .0 684200 0 9634800 9634900 00 . 90 14 684000 .0 60 9634800 0 30.0 1505 .00 16 45 1 56 9634800 .00 5 153 9634800 0 0 5. 0 684000 9634800 0 683900 0 15 0 .0 10 15 683800 6838000 .0 70 5.00 153 1535 .0 683300 683100 9634800 683200 683000 9634800 0 .0 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165 00 684100 0 16 65 .0 0 0.0 166 1 9625000 B1 DIRECTOR DE TESINA: DIBUJO: Ing. Esteban Pacheco T. Miguel Calle Moscoso FECHA: Octubre del 2013 684000 684100 684200 9635300 9635300 9635300 9635300 159 0.0 0 15 85 .00 789460,08 789526,89 9635228,55 9635000 +0 00 +0 64 9635241,09 9640000 55 66+ 000 00 LENTAG 683900 9635300 00 5 6+ 0 683800 9635300 00 683700 9635300 58+ 0 683600 9635300 60+ 000 683500 9635300 62+000 683400 9635300 SANTA ISABEL 683300 9635300 00 +0 68 683200 9635300 PUENTELOMA 683100 9635300 SAN FRANCISCO 683000 9645000 70+000 72 +0 00 0 74+00 9635225,22 0 15 65 .00 75+41 1 684100 684200 5.0 147 684100 684200 .00 65 14 684000 14 695000 75 .0 0 146 11446 600 0.0 ..0000 0 684200 .0 0 65 14 684100 .00 60 14 684200 684100 0 0.0 9634400 0 5.0 02 0 0 CURVA DE NIVEL CADA 5 m CURVA DE NIVEL CADA 200 m CANAL COLECTOR CAMINO 0 9634400 9634400 9634400 0 395.0 1 1+ .0 00 72+720 1390.00 04 0 1+ 0.00 05 3 90 13 .00 .00 139 72+740 684200 10 14 1+ 00 0 140 5 138 5.00 13 95 .0 0 72+760 1420.00 0 .0 05 1410.0 0 1415.0 0 .0 05 684200 141 683800 6838000 9634400 CURVA DE NIVEL CADA 40 m 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72+ 00 72+ 1 72+ 120 140 72+ 72+ 160 0 .0 65 9634500 139 683500 EJE PROYECTO 9634500 0 683400 .00 15 14 0+ 8 0 9634400 0 145 86 0 .0 9634300 684200 684100 20 +0 72 040 14 80 .00 14 90 .00 14 85 .00 684200 00 0 72 + 5.0 0 14 9 684100 98 0 71 + .00 00 15 .00 60 78 0+ 9634500 72+700 9634400 .00 20 14 0+ 58 143 10 14 95 683300 684000 00 1 5.0 0 15 0 00 220 72+ 683900 2 72+ 240 72+ 26 0 72 + 0 13 683200 .00 0+ 76 40 0 0 1 40 +6 72 72+6 80 1450 .00 0 683500 683400 6834000 1460.0 1490.00 .00 1495 1500.00 1505.00 0 1510.0 0 0+ 7 0+ 8 56 0 144 9634600 0 .0 00 + 72 0 +6 3 0 0.0 143 5.00 2 4 1 0.00 142 5 41 684100 40 +5 72 9634500 14 0 5.0 14 5 5.00 1455.0 0 1515 .00 683300 40 .00 683200 14 0 45 .0 14 55 14 0 .00 65 0.0 14 147 0 .0 .00 75 80 14 683100 9634600 684000 7 144 9634600 72 +4 0 0.0 0 683900 20 5 2+ + 72 14 683000 .0 0+ 14 9634300 0 35 14 70 0 144 5.0 683800 1460.00 62 683100 0+ 0 0 683000 0 9634600 0+ 8 683700 683500 683600 683400 1465.00 .00 0 5.0 152 0 1520.0 0 .0 30 789325,4 15 1470.00 72 9634400 0 34 0+ 68 00 + 72 9634400 66 0 0 32 + 72 72 0+ 82 0 0 72 00 1455.00.0.00 5 141445 5. 00 0 5.00 146 0+ 14 0 0 +5 1475.00 9634500 143 64 0 48 2+ 7 9634500 5.00 0+ 72 1480 .00 683300 0 20 0.00 145 0 5.0 9634536,89 62 4 +4 0+ 80 460 0+ 0 789286,25 1485.00 .00 85 14 72 0 1455.0 14 0 0.0 0 78146 55.0 0 14 0+ 9634700 1410.00 0+ 76 0 .00 40 14 0+ +4 72 0 .0 0 6 9634700 25 14 9634700 38 + 72 .0 85 0 789295,95 51 683900 0. 683900 B14 0 0.0 1470.00 14 65 0 25 .00 14 20 .00 1455.0 14 70 0 .00 1475 1430.00 0+ 00 .0 14 00 9634600 1490.00 9634300 9634800 5. 147 45 9634600 72+ 60 +3 72 9634600 .00 70 14 9634559,49 14 8 . 60 00 .00 80 1 68 0 0+ 74 0 9634400 9634300 9634800 0.00 14 72 +3 .00 0+ 15 00 . 789262,11 148 9634700 00 5 47 0+ 7 9634500 683800 +2 66 0 8 683800 6838000 0+ 683600 683500 0 .0 14 0 9634600 05 9634600 64 B13 0 0.0 683700 1 0 .00 1495.00 .0 35 15 683200 62 5 48 14 1540.00 0 5.0 154 1550.00 0 1555.0 0 0.0 156 683100 90 0 0+ 683400 6834000 683300 5.00 156 683100 0m 683000 40.0 0 0.0 157 683200 789218,61 0 789198,82 5.0 683000 14 0+ 9634400 9634300 . 85 14 9634800 60 0 .00 60 0.00 151 9634400 9634300 9634900 00 0 .0 1485 85.00 14 0+ 14 0 0+ 15 157 9634500 1 58 9634586,95 9634500 .00 5 49 0 72 0+ 58 14 0 0.00 152 00 15 0+ 1470.00 B12 .00 65 56 5.00 9634500 .00 05 15 14 1 1505.00 0 .00 525 9634600 147 5.00 0 5.0 0 15 54 0+ 9634623,97 1480.00 683700 0 0+ 9634640,69 148 683600 52 9634564,54 15 20 .00 15 15 .00 5.00 0 5.0 0.0 0 15 1 0+ 9634600 1 72+ 180 1490.00 .00 25 15 15 20 .00 683500 683300 15 1 683200 683400 683100 789190,85 0 9634700 .00 789103,66 789035,73 789072,17 789083,62 9634700 0 0 9634700 .00 1585 .0 50 9634700 B7 70 14 1580.00 0 56 0 48 0+ 9634652,8 9634600 9634900 0 .0 0 49 .00 0+ 70 1590 .00 0 14 1595 .0 46 9634700 151 9634600 0 .0 50 1605.00 0+ B6 9634601,62 95 14 1 0 0+ 1600.00 .00 530 0 9634700 44 1 54 9634700 0+ 0+ 1610.00 .00 535 0 1615.00 0 52 1620.0 42 0+ 0 0 0+ 0 683000 1625 .0 0 0.00 50 9634700,53 40 0+ 0 0 0+ 9634700 9634684,15 14 38 154 0:1 0 0+ 5.00 .00 0 154 2.0 48 0+ 36 95 0:1 14 9634700 15 25 .00 789816,57 0 2.0 9634712,04 684000 .0 0 35 15 789810,18 789798,03 0 0 0+ 9634800 46 0+ 0 0+ 9634719,41 683900 683800 6838000 789778,87 789766,77 .00 0+ 32 9634800 34 9634747,19 684000 683800 789743,16 683800 683600 15 60 .0 0 0 00 0. .0 5 9634800 1505 30 15 9634800 9634900 0 0+ 00 5. 5 15 9634800 0.00 153 44 0 9634800 683800 6838000 15 153355.0 .000 0 00 15 788987,53 153 28 .0 60 15 0 5.0 9634800 0+ 1475.00 B17 0+ .00 .00 683700 0 5.00 1535 0 26 9634800 16 45 683300 683200 0+ 153 42 683100 B5 0+ 0+0 .0 240 70 15 0 .0 10 15 0 0 .00 75 15 0 40 9634800 22 0 .0 B11 0.0 0+ 80 152 0 .0 50 .00 15 45 0 15 40.0 15 0 0+ 9634849,11 00 38 . 50 15 15 683900 683700 789757,55 683600 0 683600 55 .0 0 .0 15 15 15 0 .0 6 15 B16 0+ 789007,89 0 0 0. 0 683000 0 1530.00 .00 25 15 683500 6 1535.0 0 36 15 0 5. 7 9634882,46 0+ B4 0+ 20 0 00 5. 8 15 B10 1540.00 0 10 0 .0 70 34 16 0.0 0 1545.00 .00 9 1+ 9634900 9635000 1495 60 9634900 9634890,94 0+ 0+ 5 140 16 0 0 .0 65 15 1630.0 9634900 B15 840 74 71+ 1495 .00 0 94 + 71 800 71+ 820 71+ 720 71+ 7 71+ 0 0.0 14995.00 14 2 +9 0 15 0 .0 9634815,47 9634800 9634900 15 5 00 . 75 15 0 .00 95 +180 0 15 .0 90 15 0 880 71+ 71 9634908,43 32 00 16 0 .0 55 15 9634900 0 10 00 6. 000 1 0 9634900 .0 80 15 0+ 0.0 9634900 B9 0+ 1 58 B3 0 .0 0 65 164 00 0. 683500 683200 16 35 .0 0 683100 9 15 683400 16 789069,62 15 5 156 71+ 900 71+ 860 71+ 5.00 . 95 00 0 5. 0 5.0 149 .00 9635000 0 149 760 71+ 780 71+ 0 660 71+ 14 9 .00 00 0. 0 16 9634900 00 0. 0+ 61 121 0 .00 55 16 0 .00 2 16 9634938,12 .00 0 5. 25 16 10 0 0+ 9635000 0 0 0+ 08 0 B2 0 .0 9634900 9635000 .0 30 30 16 1 30 0 157 0 5. B20 0.00 150 0 54 15 789793,26 0 .0 10 16 40 .00 16 . 15 700 0 5.0 150 9635000 0+ 683000 1575.00 00 0 9634889,62 B8 1580.00 0 .0 20 16 80 1+6 9634983,28 0 28 0+ 9634900 .0 60 9634968,05 683400 6834000 789119,48 16 683300 0 .00 0 .0 25 16 0+ 06 0 683500 683400 6834000 16 0.0 45 3 16 151 0 40 789506,43 683300 16 40 .0 0 683200 683100 .00 55 00 0. 16 8 16 00 0. B19 0.00 0 B22 26 0+ 16 1 .00 5.00 .00 789761,42 0 .0 65 16 166 0.0 0 683000 165 35 16 0 24 0+ 0 0+ 0 9635000 0 .00 585 0.00 0 0+ 02 0 9635000 9635100 151 5.0 9635011,07 9635100 B18 152 154 22 0+ 0+ 00 0 9635000 1595.00 00 1 9635000 2 0+ .00 .00 5 66 9635000 0 75 16 70 9635000 1590.0 9634972,71 0 .0 16 1600.00 9635016,39 5.00 152 0 1550.0 9635029,5 18 0+ 9635000 CC2 9635100 1555.00 9635050,64 683700 0 .0 1605 9635100 0 9635000 789688,2 9635049,06 0 0.0 161 16 .00 45 16 R2 9635079,79 683700 0 .0 16 15 60 .0 B21 16 0+ .00 50 0 9635100 0 14 0+ .00 55 16 75 0 15.0 .00 1530 9635100 789727,92 0.00 162 0 .0 35 15 65 .00 15 65 .00 0 12 0+ 0 16 683600 5.00 162 9635063,7 0.0 166 0 .0 70 16 683500 683400 16 40 .0 0 1 0 0 .0 1 9635098,57 789644,05 789320,21 683300 9635082,48 9635106,72 9635101,71 .00 630 5.0 1 0 68 163 70 15 789626,96 166 9635100 789594,11 .00 9635100 9635100 5.00 789239,98 5 68 9635100 9635110,39 0 10 0+ 1670.00 789642,76 789652,98 0 16 65 .0 789286,36 683100 683200 683000 9635100 B1 0 0 9635100 0 0.0 .0 15 08 0+ 9635100 .00 75 16 00 5. 4 16 0 06 0+ 16 0.00 165 9635119,29 0 9630000 9625000 0 04 0+ 8 16 0 0.0 166 5.00 165 0 0.0 .0 80 9635200 0 02 0+ 0 9635200 680000 0 154 167 1670.0 684200 .00 1545 684100 684000 9635200 670000 789451,7 9635200 675000 R1 9635188,59 9635200 00 0+ 5.00 9635200 683900 789575,81 9635191,16 9635200 683800 6838000 9635200 0 683500 9635200 15 75 .0 683400 6834000 9635200 683700 683300 9635200 .0 80 15 683600 683200 9635200 789600,64 683100 9635200 789549,1 683000 9635214,64 Planta y Detalles.dwg DIRECTOR DE TESINA: DIBUJO: Ing. Esteban Pacheco T. Miguel Calle Moscoso FECHA: Octubre del 2013 GEOTEXTIL + GEOMEMBRANA 1 h SACOS DE POLIPROPILENO RELLENOS CON TIERRA VEGETAL Y SEMILLAS PIEDRA TRITURADA 3/4" PIEDRA TRITURADA 3/4" CANAL CON RUGOSIDAD ARTIFICIAL GEOTEXTIL T-1600 00 LENTAG 58+ 0 9630000 1 SACOS DE POLIPROPILENO RELLENOS CON TIERRA VEGETAL Y SEMILLAS 00 +0 68 0 74+00 695000 4 72 +0 00 0.25 m 690000 0.10 000 685000 GEOTEXTIL + GEOMEMBRANA h h 9635000 66+ 00 75+41 1 4 e b +0 70+000 680000 0.10 0.25 m 670000 e b h 9640000 55 00 +0 64 2% 0.15 m PUENTELOMA 0.60 m 675000 TALUD SAN FRANCISCO 0.60 m BERMA 60+ 000 ESCALA: 1:20 ESCALA: 1:20 62+000 CANAL COLECTOR 00 5 6+ 0 SANTA ISABEL 9645000 9625000 GEOTEXTIL T-1600 ESCALA: 1:10 HORMIGON SIMPLE f'c= 210 kg/cm2 3.00 m RUGOSIDAD ARTIFICIAL GEOMEMBRANA 3.00 m e GEOMEMBRANA h 4 1 s b 0.10 m 0.10 m 0.80 m 0.80 m ESCALA: 1:75 CAJA DE EMPALME RUGOSIDAD ARTIFICIAL Z CORTE Y-Y' ESCALA: 1:75 SOLERA DE CANAL COLECTOR ENCHAPADO DE PIEDRA AFLORA A LA SUPERFICIE B2 VARIABLE SOLERA DE CUNETA RUGOSA (BAJANTE) RUGOSIDAD ARTIFICIAL 0.24 X' CORTE X-Y' 0.03 0.10 1.50 m ESCALA: 1:75 B3 H VARIABLE X 0.10 m 0.20 m S=1% B2 CANAL COLECTOR 0.24 SOLERA DE CUNETA RUGOSA (BAJANTE) CORTE Z-Z' 3.00 m Y DENTELLON DE H.A. 8 B2 TERRENO NATURAL c/20m CORTE X-X' 0.24 m ESCALA: 1:75 0.10 0.03 RUGOSIDAD ARTIFICIAL 1 4 CUNETA RUGOSA (BAJANTE) SOLERA DE CANAL COLECTOR RUGOSIDAD ARTIFICIAL S=VARIABLE S=1% GRAVA O PIEDRA TRITURADA 34" S=VARIABLE S=VARIABLE LE e AB RI h 4 RUGOSIDAD ARTIFICIAL X Z B1 VA CAJA DE EMPALME Y DENTELLON ESCALA: 1:75 AFLORA A LA SUPERFICIE s 1 DISMINIUYE DE 3.0 HASTA 0.45 EN LA DESCARGA GRAVA O PIEDRA TRITURADA 34" 0.5 m b ABRAZADERA DE 6" MALLA TEJIDA 81" 0.15m DE TRASLAPE CON ABRAZADERA DE 6 " SOLERA DE CUNETA RUGOSA (BAJANTE) S= 1% S=1% TERRENO NATURAL 0.5 m B2 VARIABLE ANCHO DEL SUBDREN H.S. POBRE O ARCILLA COMPACTADA H VARIABLE TERRENO NATURAL CORTE Y-Y' ESCALA: 1:75 R=5.0m CC1 VER DETALLE 0.20 m 1.5 m 0.24 SOLERA DE CUNETA RUGOSA (BAJANTE) S=1% 0.10 0.03 S=VARIABLE RUGOSIDAD ARTIFICIAL S=VARIABLE 0.10 m TESINA: 8 B2 AP3 1 cm 1.5 cm 1 4 Y 0.5cm 10 cm POLIETILENO EXPANDIDO B2 0.24 m 0.5 m CUNETA RUGOSA GRAVA O PIEDRA TRITURADA 34" S=1% LONGITUD UBICADA EN LA PROVINCIA DEL AZUAY PLANO: CONTENIDO: 0.15m DE TRASLAPE CON ABRAZADERA DE 6 " 4/6 0.5 m DETALLES GENERALES DE LAS ESTRUCTURAS DE DRENAJE ESCALA: Las Indicadas ARCHIVO NOMBRE: TERRENO NATURAL Planta y Detalles.dwg H.S. POBRE O ARCILLA COMPACTADA DIRECTOR DE TESINA: DIBUJO: Ing. Esteban Pacheco T. Miguel Calle Moscoso FECHA: Octubre del 2013 9635000 66+ 000 00 LENTAG 00 58+ 0 62+000 60+ 000 +0 00 5 6+ 0 SANTA ISABEL 00 +0 68 PUENTELOMA 9640000 55 00 +0 64 SAN FRANCISCO 9645000 70+000 72 +0 00 75+41 1 0 74+00 9625000 TESINA: LONGITUD UBICADA EN LA PROVINCIA DEL AZUAY PLANO: CONTENIDO: 5/6 PERFIL A - A ESCALA: 1:1500 ARCHIVO NOMBRE: Perfiles.dwg DIRECTOR DE TESINA: DIBUJO: Ing. Esteban Pacheco T. Miguel Calle Moscoso FECHA: Octubre del 2013 695000 690000 685000 680000 675000 670000 9630000 9635000 66+ 000 00 LENTAG 00 58+ 0 62+000 60+ 000 +0 00 5 6+ 0 SANTA ISABEL 00 +0 68 PUENTELOMA 9640000 55 00 +0 64 SAN FRANCISCO 9645000 70+000 72 +0 00 75+41 1 0 74+00 9625000 TESINA: LONGITUD UBICADA EN LA PROVINCIA DEL AZUAY PLANO: CONTENIDO: 6/6 PERFIL B - B ESCALA: 1:1200 ARCHIVO NOMBRE: Perfiles.dwg DIRECTOR DE TESINA: DIBUJO: Ing. Esteban Pacheco T. Miguel Calle Moscoso FECHA: Octubre del 2013 695000 690000 685000 680000 675000 670000 9630000