HIDROTECNIA VIAL Hidrológica Revisión Hidrológica Hidráulica Revisión Hidráulica EXPOSITOR CRISTIAN GUTIERREZ MARTINEZ La Hidrología en su definición más simple es la ciencia que estudia la distribución, cuantificación y utilización de los recursos hídricos que están disponibles en el globo terrestre. Estos recursos se distribuyen en la atmósfera, la superficie terrestre y las capas del suelo. La Hidrología (del griego hydor-, agua) es la disciplina científica dedicada al estudio de las aguas de la Tierra, incluyendo su presencia, distribución y circulación a través del ciclo hidrológico, y las interacciones con los seres vivos. También trata de las propiedades químicas y físicas del agua en todas sus fases. La Hidrología o Hidrografía es la ciencia de la naturaleza que estudia el agua dentro del planeta Tierra, tanto en los aspectos de ocurrencia como acumulación y circulación desde el punto de vista cualitativo, cuantitativo y estadístico. Hidrología de Carreteras Para el proceso del Análisis Hidrológico se determinan caudales máximos probables que sirvan en el diseño de obras hidráulicas para cruces de corrientes, tales como; alcantarillas cajas y puentes las cuales sirven para asegurar la permanencia y vida útil de la obra vial, para un período de retorno específico basado en las características de la vía y la intensidad de las precipitaciones. En Síntesis Que Logra determinar la Hidrología??????? Q: Caudal de Diseño ó Caudal Hidrológico. DEFINICION DE CUENCA O SUBCUENCA AREA DE CUENCA O SUBCUENCA Q = 0.2778*C * I * A El método racional para calcular las crecidas máximas fue propuesto por Thomas Mulvaney en 1850, Ganguillet y Kutter determinaron el coeficiente de Chézy en 1869 y Manning propuso su ecuación para el flujo en canales abiertos (1891). En noviembre de 1867 se organiza la primera medición internacional de los caudales de un río. Para cuencas iguales o menores a 300 hectáreas (3 km2). Donde: Q: Caudal en m³/seg. A: Área de drenaje de la Cuenca o subcuenca en km2. C: Coeficiente de escorrentía, adimensional. I: Intensidad de la lluvia en mm/h. C =Us*Ts*Pt C: Coeficiente de Escorrentía Us: Uso del Suelo Ts: Tipo de Suelo Pt: Pendiente del Terreno. FORMULA DEL PROYECTO CENTROAMERICANO DEL INGENIERO BASSO Tc =0.0041 (K) 0.77 Longitud del Cauce (L) La longitud se mide tomando en cuenta el cauce principal, que generalmente es el de mayor recorrido partiendo del punto más remoto del punto de control. Q = 0.2778*C * I * A SEGÚN VEN TE CHOW POR MEDIO DE ESTUDIOS MAS PROFUNDO DEMOSTRO QUE EL METODO RACIONAL FUNCIONA: PARA CUENCAS MAYORES A LOS 5 KM2 (500 HA), PARA TIEMPOS DE CONCENTRACION MINIMOS DE 5 MINUTOS, O 10 KM2 (1000 HA), PARA TIEMPOS DE CONCENTRACION DE 10 KM2. PARA CUENCAS MAYORES A LAS ANTERIORES, EL METODO RACIONAL NO ES FUNCIONAL. TRANSITO DE AVENIDAS MÉTODO DE MUSKINGUM El método de Muskingum fue presentado por McCarthy (1938) y maneja relaciones caudal almacenamiento variables. Este método modela el almacenamiento en un cauce mediante la combinación de Tipos de almacenamientos, tal como se muestra en la Figura: El procedimiento se realiza de aguas arriba hacia aguas abajo partiendo del primer punto de control y utilizando el hidrogramas triangular sintético Natural Resources Conservation Services (NRCS) antes USSCS, La estimación del caudal para cuencas mayores a 500 ha requiere de modelos hidrológicos un poco más complejos, en los cuales se simula el proceso de la formación de las crecidas que pasa por la determinación de la lluvia de diseño, separación de la escorrentía, es decir el agua que escurre superficialmente de la lluvia total y a partir de la lámina de agua la transformación en hidrogramas. Este proceso requiere de la combinación de varios métodos los que en su mayoría han sido desarrollados por el Natural Resources Conservation Services (NRCS) antes USSCS, Separación de la escorrentía de la lluvia total. El método propuesto en este estudio para separar la escorrentía de la lluvia total es el del U.S. Soil Conservación Service, ahora National Research Conservation Service (NRCS) mediante relaciones de ecuaciones. QUE SUCEDE CUANDO SE TIENE EL CAUDAL DE DISEÑO, BUENO EN ESTA ETAPA YA HEMOS CONCLUIDO LA PARTE HIDROLOGICA. EL PROXIMO PASO ES ENTRARLE AL DISEÑO HIDRAULICO, O DICHO DE OTRA FORMA, DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS DE DRENAJE, TALES COMO: Alcantarillas (Circulares, de cajón, abovedadas), estas pueden ser de concretos o metálicas Puentes Metálicos, de concretos, mixtos o atirantado. Alcantarillas - Definición: Son ductos que permiten el paso del agua de un lado a otro de la vía. Las alcantarillas deben clasificarse principalmente desde el punto de vista de su ubicación. Capacidad (diseño hidráulico) y resistencia (diseño estructural). ESPECIFICACION PARA TUBERIAS CIRCULARES DE CONCRETO CON RESFUERZO ALCANTARILLAS MAL CONSTRUIDAS Conclusiones y Recomendaciones sobre su diseño Hidráulico, instalación y Construcción de Obras de Drenaje de Cruce. • Coloque los cruces de caminos sobre drenajes naturales, perpendiculares a la dirección del flujo a fin de minimizar la longitud del tubo y el área afectada. • Use tubos individuales de gran diámetro o un cajón de concreto en vez de varios tubos de menor diámetro para minimizar potenciales taponamientos. • En cauces muy anchos los tubos múltiples son más recomendables para mantener la distribución del flujo natural a través del canal. • Para sitios con altura limitada, use “tubos aplastados” o tubos de sección enarco que maximizan la capacidad al mismo tiempo que minimizan la altura. Aspectos a considerar durante la etapa de construcción de alcantarillas. •Seleccionar el punto de ubicación de la alcantarilla. •Determinar la longitud de la alcantarilla de acuerdo con el ancho del camino. •Al localizar la alcantarilla, procurar no forzar los causes. Es decir, la dirección del alcantarillado, en lo posible, debe ser consecuente con la dirección dela quebrada. •Seleccionar el diámetro de los tubos de acuerdo con el caudal de diseño y con los sedimentos que son arrastrados por las aguas de lluvia o por pequeñas quebradas. La alcantarilla deberá permitir el paso del máximo caudal sin generar daños al camino. Preparar la zanja de la alcantarilla con un ancho igual al diámetro externo del tubo más 30 cm. A ambos lados mínimo. •Cimentar la alcantarilla a una profundidad igual al diámetro externo del tubo más60 cm. De relleno mínimo sobre la corona del tubo. •Usar pendientes en las alcantarillas de un 2% a un 3%. .•Inspeccionar el alineamiento vertical y horizontal. •Agregar mortero (arena + cemento + agua) a las juntas de los tubos, si la tubería es de concreto. • Construir adecuadamente la cama en la cual se cimentará la tubería. • Compactar primero los lados sin tocar el tubo. HY8 http://www.fhwa.dot.gov/engineering/hydraulics/software.cfm HEC-RAS http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/hecras-download.html VIDEO DE RIO Y CALLES REBASADAS FIN MUCHAS GRACIAS
