1. informe final estudio hidrologico e hidraulico - chazuta -dic. 2015

ESTUDIO DE HIDROLOGIA E HIDRAULICA
ESTUDIO DEFINITIVO:
“MEJORAMIENTO Y CONSTRUCCION DE LA CARRETERA DEPARTAMENTAL SM 106
TRAMO: CHAZUTA – CURIYACU, DISTRITO DE CHAZUTA PROVINCIA DE SAN MARTIN
SAN MARTIN
CONSULTOR:
PEDRO MANUEL
CASTRO QUIROZ
GOBIERNO REGIONAL DE SAN MARTIN
PROYECTO ESPECIAL HUALLAGA
CENTRAL Y BAJO MAYO
PROYECTO:
MEJORAMIENTO Y CONSTRUCCION DE LA CARRETERA
DEPARTAMENTAL SM-106, TRAMO CHAZUTA – CURIYACU, EN
EL DISTRITO DE CHAZUTA, PROVINCIA DE SAN MARTIN –
SAN MARTIN
INFORME FINAL
ESTUDIO HIDROLOGICO E HIDRÁULICO
DE OBRAS DE ARTE MENORES

ESTUDIO DEFINITIVO:
SAN MARTIN
CONSULTOR:
PEDRO MANUEL
CASTRO QUIROZ
CONSULTOR: ING. PEDRO MANUEL CASTRO QUIROZ
DICIEMBRE 2015
INDICE
1.0 INTRODUCCION 3
1.1 OBJETIVO DEL ESTUDIO 3
1.2 ALCANCES DEL ESTUDIO 4
1.3 UBICACIÓN DEL PROYECTO 4
1.4 ACCESOS 6
1.5 REVISION DE ANTECEDENTES 6
2.0 DESCRIPCION GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO 6
2.1 HIDROGRAFIA 7
2.2 CLIMA 8
2.3 RELIEVE 9
2.4 GEOLOGIA 9
2.5 GEODINAMICA 9
3.0 ESTUDIO DE HIDROLOGIA 9
3.1 METODOLOGIA EMPLEADA 10
3.2 INFORMACION BASICA 10
3.2.1 INFORMACION CARTOGRAFICA 10
3.2.2 INFORMACION PLUVIOMETRICA 11
3.2.3 INFORMACION DE PRECITACIONES SOLIDAS 13
3.2.4 INFORMACION HIDROMETRICA 13
3.3 HIDROLOGIA ESTADISTICA 13
3.3.1 FUNCIONES DE DISTRIBUCION DE PROBABILIDAD 13
3.3.1.1 DISTRIBUCION NORMAL 13
3.3.1.2 DISTRIBUCION LOG NORMAL 2 PARAMETROS 14
3.3.1.3 DISTRIBUCION LOG NORMAL 3 PARAMETROS 15
3.3.1.4 DISTRIBUCION GAMMA 2 PARAMETROS 15
3.3.1.5 DISTRIBUCION LOG PEARSON TIPO III 16
3.3.1.6 DISTRIBUCION GUMBEL 16

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3.3.1.7 DISTRIBUCION LOG GUMBEL 17
3.3.2 PRUEBAS DE BONDAD DEL AJUSTE 18
3.3.2.1 PRUEBAS KOLMOGOROV SMIRNOV 18
3.3.3 CONCLUSIONES 20
3.3.4 PERIODO DE RETORNO Y VIDA UTIL DE LAS ESTRUCTURAS DE DRENAJE 20
4.0 SUBCUENCAS HIDROGRAFICAS 22
5.0 CAUDALES DE DISEÑO 24
5.1 DETERMINACION DE CAUDAL DE DISEÑO PARA ALCANTARILLAS 25
5.2 DETERMINACION DE LA INTENSIDAD DE LLUVIA 27
5.3 DETERMINACION DE CAUDAL DE DISEÑO PARA CUNETAS 31
6.0 HIDRAULICA Y DRENAJE 34
6.1 EVALUACION DE CAMPO 34
6.2 OBRAS DE DRENAJE EXISTENTE 38
6.2.1 INTRODUCCION 38
6.2.2 ALCANTARILLAS 38
6.2.3 CUNETAS SIN REVESTIR 41
6.3 SOLUCIONES PLANTEDAS 41
6.4 OBRAS DE DRENAJES PROYECTADAS 42
6.4.1 INTRODUCCION 42
6.4.2 OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL 42
6.4.2.1 ALCANTARILLAS 43
6.4.3 OBRAS DE DRENAJE LONGITUDINAL 47
6.4.3.1 CUNETAS LATERALES 48
6.4.3.2 ZANJA DE CORONACION 52
6.4.4 OBRAS DE SUBDRENAJE 54
7.0 CONCLUSIONES 65
8.0 RECOMENDACIONES 68
9.0 ANEXOS 69
ANEXO 01: REGISTRO HISTORICO DE DATOS PLUVIOMETRICOS
ANEXO 02: PRUEBAS DE BONDAD

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ANEXO 03: CALCULO DE INTENSIDADES
ANEXO 04: INVENTARIO DE OBRAS DE ARTES MENORES
ANEXO 05: FICHA DE EVALUACION DE ALCANTARILLAS EXISTENTES
ANEXO 06: RELACION DE OBRAS DE ARTES MENORES PROYECTADAS
ANEXO 07: SUSTENTO HIDRAULICO DE ALCANTARILLAS
ANEXO 08: PLANOS
ESTUDIO DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA
1.0 INTRODUCCION
El presente estudio está orientado a determinar por una parte los caudales de diseño
de las obras de drenaje propuestas, ante condiciones de lluvias extremas que caen
sobre las áreas de drenaje de los cauces que cruzan el eje de la vía; y por otra parte se
enfoca al diseño hidráulico de las obras de drenaje necesarias establecidas sobre la
base de estudios de campo y del estudio hidrológico para garantizar la estabilidad de la
carretera.
Los trabajos efectuados en la zona de estudio, ha comprendido entre otros, la
evaluación del comportamiento hidrológico e hidráulico de los cursos hídricos que
interceptan el eje de la vía proyectada; así como del comportamiento de las estructuras
existentes desde el punto de vista hidráulico y de drenaje, a través de un inventario que
incluye el estado actual de las obras, de la misma manera se evaluó la necesidad de
proyectar nuevas obras de drenaje y subdrenaje en el tramo desde el Distrito de
Chazuta hasta la Comunidad de Curiyacu.
1.1 OBJETIVO DEL ESTUDIO
El Capítulo de Hidrología e Hidráulica, tiene comoobjetivo proporcionar la siguiente
información:
o Evaluar desde el punto de vista hidráulico, las estructuras de drenaje existentes.
o Evaluar las características hidrológicas y geomorfológicas de las quebradas y/o
subcuencas que interceptan la vía proyectada.

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o Presentar la relación de obras proyectadas de drenaje (alcantarillas, cunetas
laterales, cunetas de coronación y subdrenaje de la carretera
o Realizar el análisis estadístico con la información de precipitaciones disponible,
determinar los caudales de diseño y secciones hidráulicas para las obras de
drenaje requeridas.
1.2 ALCANCES DEL ESTUDIO
Para el logro de los objetivos indicados se han llevado a cabo las siguientes
actividades:
o Inventario de estructuras de drenaje existentes desde el punto de vista
hidrológico - hidráulico.
o Caracterización morfológica e hidrológica de la zona donde se desarrolla la vía
proyectada.
o Análisis de la información hidrológica disponible, en este caso, información
pluviométrica obtenida de la estación de Chazuta con registro de 30 años (1982-
2012) del estudio de Factibilidad. o Determinación del período de retorno a
utilizar en el diseño de la obra de cruce y con ello, obtener el caudal máximo de
diseño.
o Estimación de las características hidráulicas del flujo en la ubicación de la obra
de cruce propuestas.
o Sobre la base de la evaluación realizada en la etapa de campoy de la estimación
de los caudales de diseño, se efectuará el diseño hidráulico de las obras de
drenaje nuevas y tratamiento de obras existentes.
o Para zonas con presencia de niveles freáticos superficiales se propondrán obras
de subdrenaje.

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1.3 UBICACIÓN DEL PROYECTO
El proyecto en estudio, se ubica en la selva del Perú, en el Distrito de Chazuta,
provincia y Departamento de San Martin, con una altitud variable entre los 203.33
y 184.07 msnm. Geográficamente la zona en estudio se localiza dentro de las
siguientes coordenadas UTM (Sistema WGS84 – Zona 18 S):
Inicio del tramo Km 0+000: Distrito de Chazuta.
Este: 374840
Norte: 9273373
Altitud: 203.33 msnm
Final del tramo Km: 20+046: Comunidad de Curiyacu.
Este: 390422.177
Norte: 9273713.585

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Altitud : 184.07 msnm
Mapa N° 1.01
Mapa N° 1.02
Ubicación de la zona del proyecto.
Ubicación del Departamento
en el País
Ubicación de la Prov. En el
Dpto. de San Martín

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1.4 ACCESOS
Se accede desde Tarapoto por la Ruta Nacional 5N carretera Fernando
Belaunde Terry (Tarapoto – Juanjuí), a partir del Km. 15 (ÓVALO del Puente
Colombia Distrito de Juan Guerra) por un desvío a la izquierda, inicia la Carretera
Departamental SM – 106, pasando por la localidad de Shapaja hasta llegar a la
localidad de Chazuta a través de una carretera asfaltada en un recorrido de 30.00
Km, en un viaje aproximado de 1 hora y 30 minutos. En la localidad de Chazuta
(zona urbana) se inicia el proyecto en estudio para luego continuar con las
localidades de Tununtunumba, LLucanayacu, Shilcayo, Tupac Amaru hasta el
punto final que es el poblado de Curiyacu, con una distancia total de 19.780 km.,
que es el tramo objeto de intervención.
1.5 REVISION DE ANTECEDENTES
Se ha revisado la información existente referente a estudios elaborados con
anterioridad, que de alguna manera contienen información referente al Capítulo de
Hidrología e Hidráulica del tramo en estudio, habiéndose revisado la siguiente
documentación del:
“Estudio de Factibilidad: “Mejoramiento y Construcción de la Carretera
Departamental SM-06, Tramo: Chazuta – Curiyacu, en el Distrito de Chazuta,
Provincia de San Martin – San Martin” Capítulo:
Hidrología e Hidráulica.
Después de revisado el Estudio de Factibilidad se concluye que el estudio
Hidrológico e Hidráulico se realizó con información de la estación pluviométrica
Chazuta, contiene registro de 30 años, desde (1983 – 2012) y se encuentran dentro
del ámbito a la zona de estudio.
Asimismo el Estudio establece únicamente obras de drenaje que controlarán la
escorrentía superficial, considerando insuficientes obras de subdrenaje que
permitan mitigar los efectos de los flujos subsuperficiales y zonas de filtración
presentes en los sectores inestables del área del Proyecto.

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2.0 DESCRIPCION GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO
Se accede desde Tarapoto por la Ruta Nacional 5N carretera Fernando Belaunde
Terry (Tarapoto – Juanjui). El proyecto en estudio, se ubica en el departamento de San
Martin con una altitud que varía entre los 203.33 y 184.07 msnm, tiene un aspecto vital,
cuya ejecución como Obra y funcionamiento, tendrá un impacto positivo sobre el
fortalecimiento del aspecto económico en la región, que se traducirá en la reducción de
costos de operación de los vehículos, disminución del tiempo de viaje, incremento del
confort y seguridad vial, tanto para los usuarios como para los pobladores de las zonas
aledañas al proyecto y para la operación de las minas cercanas a la carretera. El
Proyecto Vial corresponde al Estudio Definitivo “Mejoramiento y Construcción de la
Carretera Departamental SM-06, Tramo: Chazuta – Curiyacu, en el Distrito de
Chazuta, Provincia de San Martin – San Martin” (Km. 0+000 al Km. 19+780). Dicho
proyecto, se encuentra inserto en un ambiente sujeto a condiciones atmosféricas muy
adversas, donde el agua es uno de los agentes más dañinos, especialmente durante
los meses de diciembre a marzoque son los meses de mayores intensidades de lluvias,
afectando la estructura vial en sus diferentes componentes: plataforma, obras de
drenaje existentes.
Inicio del tramo de la carretera Chazuta –Curiyacu Km. 00+000

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2.1 HIDROGRAFIA
Los ríos de la provincia nacen de los contrafuertes de la Cordillera Oriental
de los Andes y hacen de estas tierras zonas fértiles para el cultivo de una variedad
de productos de pan llevar. Entre los principales ríos tenemos:
Río Huallaga.- El Huallaga es afluente del Marañón, al que vierte sus aguas por la
margen derecha, en territorio de la Región Loreto, luego de recorrer
aproximadamente 1,300 km desde su nacimiento en la Región de Pasco, al sur de
la cordillera de Raura en la laguna de Huascacocha. Nace con el nombre de río
Ranracancha, luego toma el nombre de río Blanco y río Chaupihuaranga, después
de su unión con el río Huariaca, toma el nombre del río Huallaga.
El río Huallaga ingresa por la parte sur de la Región San Martín, siguiendo una
orientación SE-NO hasta encontrarse con el río Huayabamba; en este sector su
curso es, generalmente, meándrico presentando meandros pequeños y sectores
alargados que siguen el contorno de las variadas formas del paisaje montañoso, se
presentan pequeñas islas, escasez de lagunas y áreas de inundación con valles en
forma de V” y muy estrechos.
Vista del rio Huallaga en el tramo de la carretera Chazuta –Curiyacu

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2.2 CLIMA
El clima de la zona de estudio está ubicado a una altitud promedio de 203.33 y
184.07 m.s.n.m, con un clima de temperatura promedio de 30 ºC, cuyos valores
mínimos pueden disminuir hasta 20 ºC y máximo a 32 °C, con humedad relativa
superior a 53%. La precipitación anual registrada acumula una lámina de 1200
a 2,100 mm;registrándose precipitaciones intensas en la época de invierno, que es
entre los meses de octubre a abril.
2.3 RELIEVE
La zona de estudio corresponde a relieve variado, la carretera se desarrolla a
altitudes de 203.33 y 184.77 metros sobre el nivel de mar. Cuando se presentan
lluvias en los meses de octubre a abril el relieve se encuentra susceptible a intensos
procesos erosivos debido a las pendientes de las quebradas.
2.4 GEOLOGIA
El área de estudio pertenece geológicamente a la FormaciónChambira, el cual está
conformado por secuencias de capas rojas continentales, litológicamente presenta
arcillitas, lutitas y limonitas rojas, los cuales se intercalan con areniscas marrones,
delgadas capas de anhidrita, también está conformado por capas rojas compuestas
por lodolitas rojas a purpuras con limolitas en capas gruesas que se intercalan con
algunas areniscas rojas, en capas resistentes y notorias en muchos casos. El
material residual, producto de la alteración de esta formación geológica, vienen a
constituir el principal componente a lo largo del tramo en estudio (Chazuta-
Curiyacu).
2.5 GEODINAMICA
Los procesos hídricos están íntimamente relacionados con las condiciones
climáticas de la región, donde las fuertes precipitaciones pluviales que se
incrementan durante los meses de verano saturan los taludes originando cárcavas,

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deslizamientos y en algunos casos derrumbes que modifican las condiciones
morfológicas de la zona.
3.0 ESTUDIO DE HIDROLOGIA
Este capítulo está enfocado en la determinación de descargas de diseño para las obras
de crucede cursos hídricos y obras longitudinales, de acuerdo a la exigencia hidrológica
de la zona proveniente principalmente de precipitaciones extremas.
3.1 METODOLOGIAEMPLEADA
Con la finalidad de reunir los criterios adecuados, conocer las características
hidrológicas, hidráulicas y de drenaje de la zona, se realizó el estudio en las
siguientes etapas:
o Etapa de recopilación de información: Comprendió la recolección, evaluación
y análisis de la documentación oficial existente como: estudios anteriores e
información meteorológica.
o Etapa de campo: Consistió en un recorrido de toda la vía para evaluar desde el
punto de vista hidráulico las obras existentes de drenaje y la necesidad de
proyectar nuevas obras en el tramo Shilcayo – Curiyacu, debido a que estetramo
se encuentra sin apertura, tomando en consideración su comportamiento
hidráulico estructural e identificación de las características geomorfológicas de
las cuencas que drenan.
o Etapa de gabinete: Consistió en el procesamiento, análisis, determinación de
los parámetros hidrológicos e hidráulicos para el diseño y dimensionamiento de
las obras que comprenden el sistema de drenaje.
3.2 INFORMACION BASICA
3.2.1 INFORMACION CARTOGRAFICA
La cartografía utilizada en este proyecto se refiere a las cartas nacionales
obtenidas del Instituto Geográfico Nacional (IGN) a escala 1/100 000,
habiéndose empleado la hoja correspondiente al Departamento de San Martin
para la delimitación de la micro cuencas.
Cuadro Nº 3.01: Información Cartográfica

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Hoja Nombre Escala Entidad
14 – i Yanayacu 1: 100 000 IGN
14 - k Laguna Sauce 1: 100 000 IGN
3.2.2 INFORMACION PLUVIOMETRICA
La información pluviométrica que ha servido de base para la cuantificación de
la escorrentía superficial es la correspondiente a precipitaciones máximas en
24 horas obtenidas de la Estación Pluviométrica Chazuta para una serie de
32 años (1983-2014), ubicada en zona del proyecto, información
proporcionada del estudio de Factibilidad y por SENAMHI.
Ubicación de la Estación Pluviométrica - Chazuta. Imagen Google Earth.2014.
La ubicación y características de la estación pluviométrica disponible en la
zona de estudio, se presentan a continuación en el Cuadro N° 3.02.
CUADRO N° 3.02
ESTACIONES PLUVIOMÉTRICAS EN LA ZONA DE ESTUDIO
NOMBRE DE
LA
ESTACIÓN
ENTIDAD
OPERADORA
UBICACIÓN ALTITUD PROVINCIA DPTO.
PERIODO
DE
REGISTRO

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LATITUD LONGITUD msnm
Co Chazuta SENAMHI 06° 35´ 76° 11´ 200 San Martin San Martin
1983 -
2014
Fuente:Elaboraciónpropia.
En el cuadro Nº 3.03 se presenta las series históricas de precipitaciones
máximas en 24 h., proporcionadas del estudio de Factibilidad (1983-2012) y
de SENAMHI (2013-2014). En el Anexo I se adjuntan los registros
proporcionados por SENAMHI.
CUADRO N° 3.03
SERIE HISTÓRICA DE PRECIPITACIONES MÁX. EN 24 HORAS (mm)
ESTACIÓN CHAZUTA
AÑOS
Pp Max. En 24
Horas ( mm )
1983 36.50
1984 36.00
1985 36.50
1986 24.00
1987 33.00
1988 26.00
1989 23.00
1990 23.00
1991 30.00
1992 61.00
1993 66.00
1994 101.00
1995 44.00
1996 102.00
1997 62.00
1998 109.00
1999 93.00
2000 70.00
2001 61.00
2002 62.30
2003 85.60

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2004 85.80
2005 60.00
2006 69.00
2007 67.00
2008 77.00
2009 64.50
2010 67.00
2011 70.00
2012 106.50
2013 63.00
2014 110.00
Fuente: SENAMHI
3.2.3 INFORMACION DE PRECITACIONES SOLIDAS
Respecto a las precipitaciones sólidas, por encontrarse el proyecto en región
selva, no presenta este tipo de precipitación (nieve o granizo).
Se concluye que las precipitaciones principalmente son líquidas, por lo tanto
solo éstas serán consideradas en los análisis para el cálculo de caudales de
diseño.
3.2.4 INFORMACION HIDROMETRICA
No se cuentan con datos de estaciones hidrométricas en la zona de estudio.
3.3 HIDROLOGIAESTADISTICA
En este subcapítulo se realizará el análisis de frecuencias referido a precipitaciones
máximas diarias, con la finalidad de estimar precipitaciones máximas para
diferentes períodos de retorno, mediante la aplicación de modelos probabilísticos.
3.3.1 FUNCIONES DE DISTRIBUCION DE PROBABILIDAD
En la estadística existen diversas funciones de distribución de probabilidad
teóricas; y obviamente no es posible probarlas todas. Por ello, se ha escogido
de esa variedad de funciones, las que se adaptan mejor para fines del
Estudio, habiéndose considerado utilizar para nuestro caso en particular
(estimación de precipitaciones para diferentes períodos de recurrencia para

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el diseño hidráulico de las obras de drenaje de la carretera) las funciones de
distribución de probabilidad para el presente estudio describen a
continuación.
3.3.1.1 DISTRIBUCION NORMAL
La función de densidad de probabilidad normal se define como:
Dónde:
f(x) = función densidad normal de la variable x X=
variable independiente
u= parámetro de localización, igual a la media aritmética de x
S= parámetro de escala, igual a la desviación estándar de x
3.3.1.2 DISTRIBUCION LOG NORMAL 2 PARAMETROS
La función de distribución de probabilidad es:
Dónde X y S son los parámetros de la distribución.
Si la variable x de la ecuación (1) se reemplaza por una función y =
f(x), tal que y = log(x), la función puede normalizarse,transformándose
en una ley de probabilidades denominada log – normal, N (Y, Sy). Los
valores originales de la variable aleatoria x, deben ser transformados
a y = log x, de tal manera que:

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Donde Y es la media de los datos de la muestra transformada.
Donde Sy es la desviación estándar de los datos de la muestra
transformada.
Asimismo; se tiene las siguientes relaciones:
Donde Cs es el coeficiente de oblicuidad de los datos de la muestra
transformada. (Monsalve, 1999).
3.3.1.3 DISTRIBUCION LOG NORMAL 3 PARAMETROS
La función de densidad de x es:
Para X > X0 Dónde:
X0 : parámetro de posición

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Uy : parámetro de escala o media
Sy² : parámetro de forma o varianza
3.3.1.4 DISTRIBUCION GAMMA2 PARAMETROS
La función de densidad es:
Válido para:
0 ≤ x < ∞
0 < γ < ∞
0 < β < ∞
Dónde:
γ : parámetro de forma β :
parámetro de escala
3.3.1.5 DISTRIBUCION LOG PEARSON TIPO III
La función de densidad es:
Válido para:
X0 ≤ X < ∞
-∞ < X0 < ∞
0 < β < ∞
0 < γ < ∞

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Donde
X0: parámetro de posición
γ : parámetro de forma β :
parámetro de escala
3.3.1.6 DISTRIBUCION GUMBEL
La distribución de Valores Tipo I conocida como Distribución Gumbel
o Doble Exponencial, tiene como función de distribución de
probabilidades la siguiente expresión:
Utilizando el método de momentos, se obtienen las siguientes
relaciones:
Dónde:
𝜎: Parámetro de concentración.
β: Parámetro de localización.
Según Ven Te Chow, la distribución puede expresarse de la siguiente
forma:
Dónde:
x : Valor con una probabilidad dada.
͞x : Media de la serie.
k : Factor de frecuencia.

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3.3.1.7 DISTRIBUCION LOG GUMBEL
La variable aleatoria reducida log gumbel, se define como:
Con lo cual, la función acumulada reducida log gumbel es:
Luego de realizar los cálculos estadísticos con las distribuciones
probabilísticas anteriormente descritas usando el Software HIDROESTA (Ver
resultados en el Anexo 2), se ha obtenido precipitaciones máximas en 24
horas para diferentes períodos de retorno.
Cuadro N° 3.04
Precipitaciones Máxs. en 24 horas para diferentes periodos de retorno
Tiempo
Retorno
(años)
Distribución
Normal(mm)
Dist. Log
Normal 2
Parámetros
(mm)
Dist. Log
Normal 3
Parámetros
(mm)
Distribución
Gamma 2
Parámetros
( mm )
Dist. Log Parson III
( mm )
Distribución
Gumbel
(mm)
Distribución
Log Gumbel
( mm )
2 63.27 57.15 62.27 59.17 Los datos no se ajustan 58.89 52.79
∆Teórico 0.1179 0.2069 0.1321 0.1789 0.1850 0.2773
∆Tabular 0.2404 0.2404 0.2404 0.2404 0.2404 0.2404
Fuente:Elaboración Propia.

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3.3.2 PRUEBAS DE BONDAD DEL AJUSTE
Para la aplicación del análisis estadístico a una serie de datos de
precipitaciones se requiere hallar la distribución teórica de mejor represente
(ajuste) de datos históricos. Para tal fin se dispone de muchos métodos de
ajuste de entre los más usados tenemos:
Chi-Cuadrado x2
y la Kolmogorov – Smirnov. Para fines del estudio, la prueba
de ajuste a utilizar será Kolmogorov – Smirnov y se describe a continuación.
Para fines del estudio se aplicará el Test de Kolmogorov – Smirnov, ya que es
aplicable a la todas las distribuciones teóricas que se pretende analizar para
este estudio, el cual se describe a continuación.
3.3.2.1 PRUEBAS KOLMOGOROVSMIRNOV
Esta prueba consiste en comparar el máximo valor absoluto de la
diferencia D entre la función de distribución de probabilidad observada
Fo (xm) y la estimada F (xm):
D = máx. / Fo(xm) – F(xm)
Con un valor crítico d que depende del número de datos y el nivel de
significancia seleccionado (Cuadro Nº 04). Si D<d, se acepta la
hipótesis nula. Esta prueba tiene la ventaja sobre la prueba de X2
de
que compara los datos con el modelo estadístico sin necesidad de
agruparlos. La función de distribución de probabilidad observada se
calcula como:
Fo(xm) = 1- m / (n+1)
Donde m es el número de orden de dato xm en una lista de mayor a
menor y n es el número total de datos. (Aparicio, 1996)
Tabla N° 03
Valores Críticos de para prueba- Kolmogorov – Smirnov

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TAMAÑO DE
LA MUESTRA
⍺ = 0.10 ⍺ = 0.05 ⍺ = 0.01
5 0.51 0.56 0.67
10 0.37 0.41 0.49
15 0.30 0.34 0.40
20 0.26 0.29 0.35
25 0.24 0.26 0.32
30 0.22 0.24 0.29
35 0.20 0.22 0.27
40 0.19 0.21 0.25
Fuente: Manual Hidrología y Drenaje del MTC - Aparicio, 1999.
El análisis de la prueba de ajuste según Kolmogorov - Smirnov
para la Estación Pluviométrica utilizada en el presente Estudio, se
ha efectuado haciendo uso del Software HIDROESTA y los
resultados se muestran en el (Anexo 2), asimismo en el cuadro N°
3.05 se muestra el resumen de los resultados de las pruebas de
Bondad de Ajuste.
Cuadro N° 3.05: Resultados de las pruebas de Bondad de Ajuste
Distribución
Normal (mm)
Dist. Log
Normal 2
Parámetros
(mm)
Dist. Log
Normal 3
Parámetros
(mm)
Distribución
Gamma 2
Parámetros
( mm )
Dist. Log Parson III
( mm )
Distribución
Gumbel
(mm)
Distribución
Log Gumbel
( mm )
∆Teórico 0.1179 0.2069 0.1321 0.1789 Los datosno se
ajustan
0.1850 0.2773
3.3.3 CONCLUSIONES
Para la formulación del presente Estudio, se ha elegido trabajar con los
resultados de la DISTRIBUCIÓN NORMAL, por tener menor ⍺∆ teórico =
0.1179.
En el Cuadro Nº 3.06, se presenta la precipitación máxima en 24 horas de la
Estación Chazuta en función de distintos períodos de retorno, previamente
ponderados por el factor R=1.13 que fue desarrollado en USA por Hershfield
D. M, (1961) para obtener la precipitación máxima probable a partir de las
precipitaciones máximas diarias (24 horas). Dicha teoría fue corroborada más

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adelante por Hargreaves (1988), al evaluar lluvias extremas de África y otras
regiones, asumiendo que dicho coeficiente puede ser aplicado a todo el
mundo.
Cuadro N° 3.06:
Precipitación Máxima en 24 Horas Ponderada Estación Chazuta.
Tiempo
Retorno
(años)
Precipitación Max. En
24 Horas Distribución
Normal (mm)
FactorR
Precipitación
Máxima en 24h
Ponderada (mm)
2 63.27 1.13 71.50
10 97.48 1.13 110.15
20 107.18 1.13 121.11
50 118.09 1.13 133.44
100 125.36 1.13 141.66
200 132.02 1.13 149.18
3.3.4 PERIODO DE RETORNO Y VIDA UTIL DE LAS ESTRUCTURAS DE
DRENAJE
El riesgo de falla admisible en función del periodo de retorno y vida útil de la
obra está dada por:
R= 1-(1-1/T)n
Si la obra tiene una vida útil de n años, la fórmula anterior permite calcular el
periodo de retorno T, fijando el riesgo de falla admisible R, el cual es la
probabilidad de ocurrencia del pico de la creciente estudiada, durante la vida
útil de la obra.
En la tabla N° 01 se presenta el valor T para riesgos permisibles R y para la
vida útil n de la obra.
Tabla N° 01: Valores de Periodo de Retorno T (años)

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RIESGO
ADMISIBLE VIDA ÚTIL DE LAS OBRAS (n años)
K 1 2 3 5 10 20 25 30 40 50 100 200 500
0.01 100 199 299 498 995 1990 2488 2985 3980 4975 9950 19900 49750
0.02 50 99 149 248 495 990 1238 1485 1980 2475 4950 9900 24750
0.05 20 39 59 98 195 390 488 585 780 975 1950 3900 9748
0.1 10 19 29 48 95 190 238 285 380 475 950 1899 4746
0.2 5 9 14 23 45 90 113 135 180 225 449 897 2241
0.25 4 7 11 18 35 70 87 105 140 174 348 696 1739
0.3 3 6 9 15 29 57 71 85 113 141 281 561 1402
0.4 3 4 6 10 20 40 49 59 79 98 196 392 979
0.5 2 3 5 8 15 29 37 44 58 73 145 289 722
0.6 2 3 4 6 11 22 28 33 44 55 110 219 546
0.75 1 2 3 4 8 15 19 22 29 37 73 145 361
0.99 1 1 1 2 3 5 6 7 9 11 22 44 109
Fuente: Manual Hidrología y Drenaje del MTC - MONSALVE 1999
De acuerdo a los valores presentados en la tabla N° 02, se recomienda utilizar
como máximo, los siguientes valores de riesgos de obras de drenaje.
Tabla N° 02:
Valores máximosrecomendados de riesgos admisibles de obras de drenaje
TIPO DE OBRA
RIESGO
ADMISIBLE
(%)
Vida Útil considerado
Manual de Hidrología
( años )
Puentes 25% 40 años
Alcantarillas de Paso de quebradas importantes y badenes 30% 25 años
Alcantarillas de Paso quebradas menores y descarga de agua de cunetas 35% 15 años
Drenaje de la plataforma (a nivel longitudinal) 40% 15 años
Subdrenes 40% 15 años
Defensas Ribereñas 25% 40 años
Fuente: Manual de Hidrología,Hidráulica y Drenaje.
Los períodos de recurrencia media, para el diseño de las obras de drenaje y
protección, se ajustaron a los valores mínimos establecidos en la
normatividad vigente (Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje), y se
detallan en el Cuadro Nº 3.07.
Cuadro N° 3.07:

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Periodos de retorno para estructuras de drenaje
TIPO DE OBRA
Periodo de Retorno (Tr) ( años )
Alcantarillas de cruce y badenes 50
Alcantarillas de alivio 20
Cunetas 10
Fuente:Manualde Diseño de carreteras no pavimentadas de bajo volumen de transito
4.0 SUBCUENCAS HIDROGRAFICAS
El área de la cuenca es probablemente la característica geomorfológica más importante
para el diseño. Está definida como la proyección horizontal de toda el área de drenaje
de un sistemade escorrentía dirigido directa o indirectamente a un mismocaucenatural.
A continuación en el cuadro N° 4.01, se presenta la ubicación y características
geométricas de las microcuencas,identificadas en las cartas nacional del Departamento
de San Martin.
Cuadro N° 4.01:
Cuencas Colectoras de Obras de Drenaje de Alcantarillas existentes
N° MICROCUENCA PROGRESIVA DESCCRIPCION AREA (km2)
C1 0+947.55 ALCANTARILLA TMC 0.10

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C28 7+624.75 ALCANTARILLA C.A. 0.16
C34 9+522.48 ALCANTARILLA C.A. 0.04
Fuente: Elaboración propia
Cuadro N° 4.02:
Cuencas Colectoras de Obras de Drenaje de Alcantarillas Proyectadas
N°CUENCA PROGRESIVA DESCCRIPCION
AREA
(km2)
LONGITUD
(km)
PENDIENTE S
(m/m)
COTA MAYOR
(m)
COTA MENOR
( m )

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C1 11+300.17 ALCANTARILLA TMC 0.3155 0.40 0.13 254.68 204.72
C3 12+560.00 ALCANTARILLA C.A. 0.0392 1.18 0.04 255.86 205.21
C16 18+138.38 PONTON C.A. 5M 0..85 1.12 0.21 414.75 177.06
Fuente: Elaboración propia
5.0 CAUDALES DE DISEÑO
La estimación de los caudales de diseño se ha efectuado en base a la información
hidrológica disponible y a la importancia de cada uno de los cursos comprometidos
donde se proyectarán las estructuras de drenaje. Se han calculado de acuerdo a la
extensión superficial de las cuencas involucradas utilizando el Método Racional
aplicable para las cuencas pequeñas con áreas de aportación menores a 10 Km2
.
Es importante señalar que debido a que no se cuenta con información de estaciones de
aforo que nos permitan obtener caudales de diseño sobre la base de una información
directa, se ha hecho uso de modelos precipitación escorrentía que involucran variables
inherentes a las cuencas en estudio, tales como características geométricas y

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geomorfológicas, las cuales se han obtenido de la evaluación en campo y de la etapa
de gabinete.
5.1 DETERMINACION DE CAUDAL DE DISEÑO PARA ALCANTARILLAS
Para determinar los caudales de diseño para cuencas pequeñas se utiliza el
Método Racional, ampliamente usado en diseños de drenaje de carreteras como
en zonas urbanas.
El método racional permitirá estimar la descarga de diseño para las alcantarillas
cuya función será evacuar las descargas provenientes de precipitaciones pluviales
que caen sobre un área tributaria.
La descarga máxima de diseño, según esta metodología, se obtiene a partir de la
siguiente expresión:
Dónde:
Q : Descarga máxima de diseño (m3
/s)
C : Coeficiente de escorrentía
I : Intensidad de precipitación máxima horaria (mm/h)
A : Área de la cuenca (Km2
)
COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA
El coeficiente de escorrentía se ha obtenido en base al Anexo 12, Tablas II y III del
estudio de factibilidad, que se muestran a continuación, donde se ha obtenido el
coeficiente K=60 según condiciones de la microcuenca.
K1=Relieve del terreno =30
K2=Permeable del terreno =10

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K3=Vegetación =10
K4=Capacidad de retención =10
K total = 60
Luego de realizar una interpolación, se ha obtenido el coeficiente de escorrentía C=
0.55, con el que se ha trabajo para el cálculo de todos los caudales.
Tabla II
Valores para la determinación de Coeficientes de Escorrentía
CONDICION VALORES
1. Relieve del terreno
k1=40 k1=30 k1=20 k1=10
Muy accidentado
pendiente superior al 30%
Accidentado pendiente
entre el 10% y 30%
Ondulado
pendiente entre
el 5% y 30%
Llano pendiente
inferior al 5%
2. Permeabilidad del suelo
k2=20 k2=15 k2=10 k2=5
Muy impermeable roca
sana
Bastante impermeable
arcilla
Permeable Muy permeable
3. Vegetación
k3=20 k3=15 k3=10 k3=5
Sin vegetación
Poco menos del 10%
de la superficie
Bastante hasta el
50% de la superficie
Mucha Hasta el 90
% de la superficie
4 .Capacidad de retención
k4=20 k4=15 k4=10 k4=5
Ninguna Poca Bastante Mucha
Fuente:Tomada del estudio de Factibilidaddel proyecto enEstudio.
Tabla III:
Coeficientes de Escorrentía
k=
k1+k2+k3+k4 C
100 0.80
75 0.65
50 0.50
30 0.35
25 0.20
Fuente: (*) Tomada del estudio de Factibilidad.

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5.2 DETERMINACION DE LA INTENDIDAD DE LLUVIA
Las intensidades se obtienen utilizando la expresión de Dyck y Peschke (1978).
Este método permite calcular la lluvia máximaen función de la precipitación máxima
en 24 horas. La expresión es la siguiente.
Dónde:
Pd = Precipitación total (mm) d
= Duración en (min.)
P24h = Precipitaciónmáximaen24 horas (mm)
A continuación en el cuadro N° 5.01 presentamos el resumen de los valores de
precipitaciones totales (mm) para diferentes periodos de retorno y duraciones de
lluvia.
Cuadro N° 5.01:
Precipitaciones Totales de diseño para duraciones menores a 24 horas
D (min) D (horas)
Tr=200 Tr=100 Tr=50 Tr=20 Tr=10 Tr=2
Pd (mm) Pd (mm) Pd (mm) Pd (mm) Pd (mm) Pd (mm)
10 0.17 43.06 40.89 38.52 34.96 31.80 20.64
15 0.25 47.66 45.26 42.63 38.69 35.19 22.84
20 0.33 51.21 48.63 45.81 41.58 37.81 24.55
30 0.50 56.68 53.82 50.70 46.01 41.85 27.16
40 0.67 60.90 57.83 54.48 49.44 44.97 29.19
50 0.83 64.40 61.15 57.60 52.28 47.55 30.86
60 1.00 67.40 64.00 60.29 54.72 49.77 32.30
90 1.50 74.59 70.83 66.72 60.56 55.08 35.75
120 2.00 80.15 76.11 71.70 65.07 59.18 38.42
240 4.00 95.32 90.51 85.26 77.38 70.38 45.68
360 6.00 105.49 100.17 94.36 85.64 77.89 50.56
420 7.00 109.63 104.10 98.06 89.00 80.95 52.54
480 8.00 113.35 107.64 101.39 92.02 83.70 54.33
600 10.00 119.86 113.81 107.21 97.30 88.50 57.45
660 11.00 122.75 116.56 109.79 99.65 90.63 58.83
720 12.00 125.44 119.12 112.21 101.84 92.62 60.12
Como ya se cuenta con la duración de la tormenta se divide la precipitación (Pd) entre
la duración (d), para diferentes períodos de retomo y diferentes duraciones.

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Obteniéndose las intensidades de diseño para duraciones menores a 24 horas (Ver el
Anexo 03).
El cálculo de las intensidades máximas, se realizara considerado un periodo de
retorno (T), tomando como referencia del cuadro N° 10, del Manual de
Hidrología e Hidráulica, para alcantarillas 50 años y para cunetas 10 años;
asimismo con una duración (d), para el presente estudio se empleara una duración
efectiva de lluvia d=15 minutos, equivalente a 0.25 horas. Aplicando la siguiente
formula.
Dónde:
I máx = Intensidad máxima (mm/h)
Pd = Precipitación total (mm)
d = Duración en (h.)
• Para cunetas:
T = 10 años
d = 15 minutos = 0.25 h.
Pd = 35.19 mm (dato del cuadro N° 5.01)
I máx = 35.19/ 0.25 = 140.76 (mm/h)
• Para alcantarillas de paso:
T = 50 años
d = 15 minutos = 0.25 h.
Pd = 42.63 mm (dato del cuadro N° 5.01)
I máx = 42.63/ 0.25 = 170.52 (mm/h)
Los resultados de este análisis, con referencia a la información registrada en la
estación, concluyen en lo siguiente: La estación Chazuta se ajusta mejor a la

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Distribución Normal y las precipitaciones de diseño e Intensidades máximas son:
35.19 mm y 140.76 mm/h para obras de drenaje Superficial de la Plataforma
(cunetas), 42.63 mm y 170.52 mm/h para Alcantarillas de paso.
CUADRO Nº 5.02
Calculo de caudales de Diseño de alcantarillasexistentes – Método Racional
COEF. INTENSIDAD CAUDAL
ESCORR. mm/h m3/s
1 0+947.55 Alcantarilla TMC 0.10 0.55 170.52 2.59
28 7+624.75 Alcantarilla AMC 0.16 0.55 170.52 4.25
Nº PROGRESIVA ESTRUCTURA AREA (KM2)

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CUADRO Nº 5.03
Calculo de caudales de Diseño de alcantarillasproyectadas – Método Racional
COEF. INTENSIDAD CAUDAL
ESCORR. mm/h m3/s
2 12+212.69 Alcantarilla TMC
0.1595
0.55 170.52 4.16
0.0445
0.55 170.52 1.16
0.0523
0.55 170.52 1.36
0.1100
0.55 170.52 2.87
0.0498
0.55 170.52 1.30
0.0038
0.55 170.52 0.10
Nº PROGRESIVA ESTRUCTURA AREA (KM2)

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5.3 DETERMINACION DE CAUDAL DE DISEÑO PARA CUNETAS
5.3.1 Calculo del caudal en la cuenca aportadora
El procedimiento para el cálculo del caudal de diseño de las obras de
drenaje longitudinal es el siguiente:
Q cuenca = Q calzada + Q instantáneo
Q calzada:
Si consideramos que deberá existir una alcantarilla de alivio cada 250.0 m
porque el terreno tiene pendiente baja y el área de influencia de la calzada
que recoge las aguas de las precipitaciones es 2. 75 m ancho de calzada,
tenemos:
Q calzada= 0.07 X 129.60x 0.55 /360 =0.01 m3/s.
Q instantáneo:
Es el caudal que no es recogida por obra de drenaje alguna e ingresa a las
cunetas provenientes de los escurrimientos superficiales. Si consideramos
la ubicación de cada alcantarilla a 250.0 m y que recoge las aguas unos
250.0 m monte adentro, el escurrimiento directo a las cunetas será:

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Q instantáneo = 0.81 m3/s
Luego tendremos para las cunetas, el caudal total de la Cuenca colectora:
Qcuenca = 0.82 m3/s
5.3.2 Máximo caudal en cunetas
Las cunetas serán de sección triangular cuyas principales características
son:
o Profundidad = 0.50 m
o Horizontal = 1.00 m.
o Taludes
Talud interno : 1:2
Talud externo : 1:1
Si consideramos para todas las estructuras, un solo diseño típico y una sola
pendiente para cada caso de 4.0%, el procedimiento de diseño es el
siguiente (Figura N° 01):
Tirante (Ymax.) = 0.40 m
BI = 0.10
tag 45° = a/0.40
a = 0.40 x tag 45° = 0.40 m.
tag 26.57° = 0.40/x
x =0.40/tag 26.57°= 0.80 m.
r =0.40 x x050/0.40= 0.50 m.
Tenemos que:

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Ah = Área Hidráulica = (a+x) x 0.40 /2
Ph = Perímetro Mojado = L1+L2
Rh = Radio Hidráulico = Ah/Ph
L1^2 = a^2+0.4^2 = 0.57 m.
L2^2 = x^2+0.4^2 = 0.89 m.
Luego: Ph = 1.46 m
Ah = 0.24 m2.
Rh = 0.16 m.
Aplicando la fórmula de Manning
n= 0.015 S= 4%, en
promedio.
Qdisp.= 0.94 m3/s
Deberá verificarse que: Qdisp. > Qcuenca
0.94 m3/s > 0.82 m3/s.... ..... OK.
Conclusión.
El caudal que puede pasar por las cunetas son mayores que las que se
generan en la cuenca aportadera. Este diseño, además, permitirá el paso de
sedimentos, basura y otros materiales, por tal motivo la sección de la
cunetas será de H=0.50m y B=1.00m.

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Fig. N° 01: Sección Típica de obra de Drenaje Longitudinal
6.0 HIDRAULICA Y DRENAJE
En este capítulo se tratarán aspectos relacionados al dimensionamiento de las obras
de drenaje que formarán parte del sistema de drenaje de la vía proyectada, el cual se
realizará sobre la base del requerimiento hidrológico de la zona de estudio y de la
evaluación del comportamientohidráulico estructural de las obras de drenaje existentes.
El estudio de drenaje comprende el tramo correspondiente a la carretera desde la
localidad de Chazuta, hasta la Comunidad de Curiyacu, el cual se desarrolla sobre
terrenos de configuración topográfica semiondulada.
Durante su recorrido, el eje de la vía existente y proyectada intercepta cursos menores
de agua constituidos por quebradas pequeñas y drenes de evacuación de eventuales
precipitaciones.
Actualmente, las obras de drenaje existentes en el ámbito de la carretera, se ubican
sobre él, Tramo Chazuta – Shilcayo, el cual se encuentra intervenida en un total de
11.00 km, de los cuales 7 km están a nivel de afirmado en malas condiciones de
transitabilidad y 4 km se encuentran a nivel de explanaciones el cual es intransitable lo
que no permiten el tráfico vehicular, estas estructuras están constituidas por
alcantarillas de TMC, las cuales se encuentran en mal estado de conservación y serán

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reemplazadas de acuerdo al requerimiento hidrológico de la zona y al nivel de la vía
existente. Asimismo también se proyectaran alcantarillas de TMC de acuerdo al
requerimiento de la zona y al nivel de la vía proyectada en el tramo desde el Distrito de
Chazuta – Comunidad de Curiyacu.
A lo largo del eje del proyecto vial, los problemas de drenaje se magnifican cuando se
producen fuertes precipitaciones pluviales los meses de Diciembre a Marzo que dan
lugar a la activación de los cursos naturales que actualmente se encuentran secos,
incrementando su dinámica y poder erosivo, y a su vez saturando los suelos.
6.1 EVALUACION DE CAMPO
Tramo: Chazuta – Shilcayo (11km)
A lo largo de este tramo, se ha observado los diferentes problemas de drenaje que
comprometen considerablemente a la actual vía, entre ellos podemos mencionar,
la colmatación de las alcantarillas para el drenaje del agua de la superficie y para
el drenaje de los cursos de agua que cruzan su alineamiento, asimismo; se ha
observado que en gran parte del tramo en estudio, las cunetas de tierra existentes
se encuentran obstruidas y que recorren grandes distancias, esto ocasiona
procesos de erosión y sedimentación de sus cauces; y por consiguiente el desborde
de las aguas provenientes de precipitaciones pluviales, afectando la estabilidad de
la carretera, es por ello que se plantea el revestimiento de las cunetas y el diseño
hidráulico de subdrenes y la proyección de 04 alcantarillas en este Tramo Chazuta
– Shilcayo.

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Cabe indicar que las obras de drenaje existentes como las alcantarillas, se
encuentran fisuras en los aleros, falta de solado de entrada y salida, identificándose
dos aspectos importantes; el primero se refiere al proceso de sedimentación y
colmatación de sus cauces y el segundo al proceso erosivo que viene afectando el
terraplén de la carretera incidiendo en su estabilidad.
También se precisa que se ha observado tramos con un alto desnivel, donde se
proyectarán subdrenaje, a fin de abatir el nivel del agua sub superficial en épocas
Inicio de tramo en el Distrito de Chazuta km. 0+000 hasta la Comunidad de Shilcayo km: 11+000
Erosión de cunetas de tierra.

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de lluvia, de tal manera que no incida sobre la calzada, evitando la saturación de
los suelos.
Tramo: Shilcayo – Curiyacu (9+046 km)
Este tramo recientemente fue abierto para realizar los estudios de topografía, el
terreno presenta mayores pendientes, se recorre sobre laderas espinadas
aproximadamente 1km, en el recorrido se ha encontrado donde interceptara el eje de
la vía interceptan cursos menores de agua, provenientes de aguas pluviales, donde
se proyectaran estructuras de drenaje entre alcantarillas, cunetas y subdrenes.
Alcantarillas Fisuradas, Sedimentadas y Colmatadas.
Tramo desde el Distrito de Shilcayo km. 11+046 hasta la Comunidad de Curiyacu km: 19+780
– Fin del tramo.

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Tramo recientemente abierto. Cursos de aguan donde se proyectaran alcantarilla.
Conclusión
Después de haber realizado la evaluación, se concluye que todas las estructuras
existentes serán reemplazadas, debido a que su estructura en su totalidad se
encuentran fisuras en los aleros, falta de solado de entrada y salida y asimismo se
proyectaran estructuras de drenaje entre alcantarillas, cunetas y subdrenes.
6.2 OBRAS DE DRENAJE EXISTENTE
6.2.1 INTRODUCCION
El sistemade drenaje existente de la carretera está constituido principalmente
por obras de drenaje transversal como alcantarillas tipo TMC. El drenaje
longitudinal está constituido por cunetas sin revestir.

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6.2.2 ALCANTARILLAS
De acuerdo al inventario realizado en la inspección en campo,las alcantarillas
existentes están conformadas por 37 alcantarillas de tubería metálica
corrugada (TMC) de diferentes diámetros las que cumplen función de pase
de quebradas y desfogue de cunetas. Sin embargo en el estudio de
factibilidad solo se menciona que el inventario es de 35 alcantarillas, siendo
lo correcto 37.
Por otro lado, la evaluación de campo ha permitido identificar que las
alcantarillas se encuentran, fisuradas, agrietadas, en los aleros en la entrada
y salida, falta de solado de ingreso y salida al mismo tiempo se encuentran
sedimentadas y colmatadas.
Asimismo también se evaluó en la progresiva Km: 2+424.42, según el
inventario se trata de la alcantarilla N° 07 con un diámetro de 72”, el cual es
insuficiente, debido a que el caudal de ingreso de dos los causes pequeños
que descargan en dicha alcantarilla es mayor que el caudal de la estructura
hidráulica, por tal motivo se recomienda la instalación de 01 alcantarilla más
del mismo diámetro, según realizado el cálculo hidrológico e hidráulico, de
esta manera se comportara como una alcantarilla de 02 ojos, (ver anexo 05,
verificación hidráulica de alcantarillas).
Se aprecia el ingreso de 2 cause en la alcantarillas N° 08 de 72”, y en épocas de lluv ia es insuf iciente su diámetro.

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Asimismo también se evaluó en la progresiva Km: 6+327.87, según el
inventario se trata de la alcantarilla N° 22 con un diámetro de 36”, el cual es
insuficiente, debido a que el caudal de ingreso del cauce es mayor que el
caudal de la infraestructura hidráulica, por tal motivo se recomienda
remplazarla por una alcantarilla con un diámetro de 60”, según realizado el
cálculo hidrológico e hidráulico, sustentados en el anexo 07.
En el Anexo 05 se presenta las fichas de evaluación de las alcantarillas existentes,
asimismo en el Anexo 07 se sustenta el diseño Hidráulico de las alcantarillas de
TMC.
A continuación en el Cuadro N° 6.01, se presenta el inventario de las alcantarillas
existentes.
Cuadro N° 6.01: Inventario de alcantarillas existentes
Tramo: Chazuta – Shilcayo
Se aprecia alcantarilla N° 22 ɸ 36 “ .

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N° Progresiva Tipo
N°
Ojos
Diametro
pulg. (Ø)
Longitu
d (m)
Relleno
sobre
Alcant.
(m)
Solado de
Ingreso
Solado
de
Salida
Aleros Observaciones
1 0+947.55 TMC 1 48 6.5 0.2 No No Deteriorados Reemplazar
4 1+645.68 TMC 1 72 8 0.6 No No Deteriorados Reemplazar
7 2+424.42 TMC 1 48 6.5 0.2 No No Deteriorados Reemplazar por alcantarilla de 2 ojos
8 2+955.57 TMC 1 36 12 0.4 Si No Deteriorados Reemplazar
10 3+308.25 TMC 1 72 10 2 No No Deteriorados Reemplazar
13 4+739.44 TMC 1 60 6.5 Al ras No No Deteriorados Reemplazar
18 5+478.14 TMC 1 36 5 Al ras No No Deteriorados Reemplazar
28 7+624.75 TMC 1 60 6 Al ras Cambiar Cambiar Deteriorados Reemplazar
30 8+245.00 TMC 1 36 5.5 Al ras Colapsado Colapsado Deteriorados Reemplazar
31 8+283.00 TMC 1 60 5.5 Al ras Colapsado Colapsado Deteriorados Reemplazar
32 8+649.66 MCA 1 48 6 Al ras Caja de reunion No Deteriorados Reemplazar
34 9+522.48 MCA 1 48 6 Al ras Caja de reunion No Deteriorados Reemplazar
Fuente:Elaboración propia
6.2.3 CUNETAS SIN REVESTIR
El reconocimiento en campo permitió constatar la existencia de cunetas de
tierra a lo largo de la carretera en el tramo Chazuta – Cruce LLucanayacu.
En gran parte de la carretera las cunetas de tierra se encuentran obstruidas
debido a las constantes lluvias en los meses de Diciembre– Marzo, asimismo
también a la falta de mantenimiento de dicha vía.

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Lo dicho en el párrafo anterior afecta de sobremanera el funcionamiento del
actual sistema de drenaje de la vía, originado procesos de erosión del talud
inferior incrementando su deterioro.
6.3 SOLUCIONES PLANTEDAS
El presente Estudio ha contemplado la proyección de nuevas estructuras que
garanticen el funcionamiento del sistemade drenaje en concordancia a la demanda
hidrológica y características geomorfológicas de la zona en estudio. Desde el punto
de vista hidráulico se proponen diseños que proporcionen obras de drenaje lo más
eficiente posible, cumpliendo con los requerimientos según sea el caso, de
durabilidad y de una adecuada capacidad hidráulica, que al mismo tiempo guarden
una relación entre rentabilidad y conservación con el medio ambiente. Estas obras
están destinadas a constituirse, en conjunto, como los sistemas que drenarán los
flujos de agua libres de la zona, tales como alcantarillas y cunetas revestidas.
De igual manera se han incluido dentro las soluciones planteadas y según los
criterios aplicables al buen funcionamiento de una vía, la proyección de estructuras
de protección contra el proceso de erosión especialmente a la entrada y salida de
alcantarillas que afecten la estabilidad de la vía, como emboquillados, etc.
Se ha planteado la proyección de 01 alcantarilla de 72” en la progresiva 2+424.42
km, actualmente cuenta con 01 alcantarilla de 72”, siendo insuficiente, debido a que
su sección es reducida, dado que cuenta con dos causes y en épocas de lluvia
presenta caudales considerables que originan inundaciones pasando el agua sobre
la superficie de la plataforma. Asimismo en la progresiva 6+327.87 km, se
recomienda remplazar por una alcantarilla de 60”, debido a que existe
una alcantarilla de 36”, siendo insuficiente el debido a que su sección es reducida.
Existen sectores que presentan filtraciones de agua por los flujos subsuperficiales,
donde se recomienda la proyección de subdrenaje que garantice la estabilidad de
la vía.
Por otro lado es preciso indicar que un complemento a las soluciones propuestas y
que han sido descritas anteriormente es el mantenimiento de las estructuras de

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drenaje, el cual cumple un papel importante que debe tomarse en cuenta a fin de
que la carretera logre la vida útil que se requiere, mediante un monitoreo minucioso
después períodos lluviosos.
6.4 OBRAS DE DRENAJES PROYECTADAS
6.4.1 INTRODUCCION
Las obras de drenaje proyectadas en este proyecto, están conformadas por
estructuras transversales, longitudinales, las mismas han sido diseñadas
considerando los tiempos de vida útil para cada tipo de estructura de acuerdo
al Manual de Hidrología, Hidráulica Drenaje y según los criterios descritos en
el capítulo anterior.
6.4.2 OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL
El objetivo del sistema de drenaje transversal propuesto es permitir el paso
del flujo inalterado de agua superficial presente en el ámbito de la carretera y
que discurre en forma transversal a ésta. El agua superficial, principalmente
proviene de fuentes tales como quebradas, recolección del agua que cae
sobre la actual plataforma, etc. que discurren en sentido transversal a la
carretera y que requieren ser evacuadas por medio de apropiadas
estructuras, a fin de conducirlos adecuadamente sin afectar su estabilidad.
Las estructuras de drenaje transversal establecidas en el presente Estudio,
están constituidas por: alcantarillas de paso, para drenar cauces de aguas
perennes y de cuentas.)
6.4.2.1 ALCANTARILLAS
Este tipo de obra de drenaje, se ha establecido en concordancia a las
características hidráulicas de las estructuras existentes y la demanda
hidrológica de la zona en estudio. Para fines del presente Proyecto se ha
definido alcantarillas de tubería metálica corrugada (TMC).

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Para el diseño hidráulico de las alcantarillas se ha tenido en cuenta la función
que cumplirá cada una de ellas dentro del Proyecto, ya sea como pases de
cursos naturales (quebradas), donde se ha considerado las áreas
proporcionales de aportación de las cuencas según su ubicación dentro del
nuevo trazo en estudio y las que cumplirán función de desfogue de agua que
transportan las cunetas, para las que se ha considerado proyectar
alcantarillas tipo TMC de dimensiones mínimas de 36” de diámetro y máximas
de 72” de diámetro
Cuadro N° 6.02: Relación de alcantarillasproyectadas
N° Progresiva Tipo N° Ojos
Diámetro
pulg. (Ø)
Observaciones
1 11+300.17 TMC 1 72 Escurrimiento en épocasde lluvia
2 12+560.00 TMC 1 .80 x .80 Escurrimiento en épocasde lluvia
4 13+260.00 TMC 1 .80 x .80 Escurrimiento en épocasde lluvia
5 13+700.00 TMC 1 36 Desfogue de cunetas
15 18+138.38 TMC 1 6.00 x 4.00 Escurrimiento en épocasde lluvia
a. Tipo de alcantarillas propuestas
Los tipos de alcantarillas proyectadas se describen a continuación:
El sustento hidráulico de las alcantarillas proyectadas se presenta en el Anexo 7 “

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Alcantarilla tipo tubería metálica corrugada (TMC)
La proyección de alcantarillas tipo TMC (Tubería metálica corrugada)
se han establecido como solución a la evacuación pluvial de los flujos
transportados por las cunetas y para el pase del flujo de quebradas,
principalmente en aquellos sectores donde se cuenta con suficiente
cobertura de relleno desde el nivel de la tubería hasta el nivel de la
rasante terminada para protegerla de la acciónde las cargas vivas. La
pendiente transversal mínima recomendada es de 2%.
b. Estructuras de entrada de alcantarillas
Entrada tipo caja receptora
Las alcantarillas con estructura de entrada tipo Caja Receptora
permiten:
• El ingreso del agua captada por las cunetas construidas al pie de los
taludes y así evacuarlas hacia un dren natural.
• El ingreso del agua proveniente de pequeñas quebradas que
presentan ancho de contacto con la carretera y pendiente que facilita
este tipo de estructura para evacuarlas ordenadamente sin causar
daño a la carretera.
• Las cajas son estructuras de sección rectangular, para la evacuación
del agua de las quebradas (drenaje transversal) y cunetas (drenaje
longitudinal). Dichas cajas tendrán una altura tal que en su interior
pueda darse pase a la alcantarilla tipo TMC que se proyecte con una
profundidad adicional de 0.10 m para almacenar los sedimentos que
arrastran las quebradas y cunetas permitiendo la descarga libre hacia
el interior del cajón.
Entrada tipo alero inclinado

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Este tipo de entrada se ha considerado conveniente colocar cuando
las alcantarillas se ubican en zonas donde la carretera va en relleno y
requiere el ingreso del agua de las zonas que quedan por debajo de
la rasante de la carretera. Se tendrá la precaución de colocar un
sistema de protección de los taludes del terraplén al ingreso de la
alcantarilla, lo cual se propone para evitar, en cualquier caso, la
erosión del terraplén de la carretera, más aún si especialmente se
encuentran en los casos en los que los taludes están directamente
expuestos al paso del flujo de agua al ingreso.
c. Estructuras de salida de alcantarillas
Salida tipo alero inclinado
Se ha considerado conveniente colocar este tipo de estructura en
aquellos sectores donde la carretera se emplaza en relleno o en zonas
donde la carretera se encuentra a media ladera. Este tipo de
estructuras permitirá una entrega libre y encauzada del flujo hacia la
zona de evacuación, adecuadamente protegida en dirección al dren
de entrega natural, dependiendo de la variación del nivel del terreno a
la salida.
Se tendrá la precaución de colocar un sistema de protección de los
taludes del terraplén a la salida de la alcantarilla, lo cual se propone
para evitar, en cualquier caso, la erosión del terraplén de la carretera.
d. Estructuras de protección a la entrada de alcantarillas Las
estructuras de protección al ingreso de las estructuras de entrada de
las alcantarillas se instalan con la finalidad de evitar cualquier acción
erosiva del flujo a su ingreso que perjudique su estabilidad, además
de brindar protección a la zona adyacente al terraplén de la carretera.
La estructura de protección propuesta que se recomienda en el
presente estudio es la que a continuación se describe.

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Adecuación de entrada
Para lograr este tipo de protección se instalan zanjas de ingreso en
piedra asentada y emboquillada en zonas llanas donde el nivel del
fondo de la alcantarilla se encuentre por debajo del nivel del terreno.
Estas zanjas tendrán pendiente similar a la de la alcantarilla (1% o 2%
según sea el caso) para así propiciar el ingreso del flujo hacia la
alcantarilla.
e. Estructuras de protección a la salida de alcantarillas
Las estructuras de protección a la salida de las estructuras de salida
de las alcantarillas, se instalan con la finalidad de evitar cualquier
acción erosiva del flujo a su salida que perjudique su estabilidad,
además de brindar protección a la zona aledaña al terraplén de la
carretera.
La estructura de protección propuesta que se recomienda en el
presente estudio es la que a continuación se describe.
Adecuación de salida
La protección de este tipo se plantea con la finalidad que el flujo de
salida evacue hacia el dren natural en forma ordenada de acuerdo a
las condiciones de topografía. Esta zanja para desfogue será de
piedra asentada y emboquillada.
6.4.3 OBRAS DE DRENAJE LONGITUDINAL
El sistema de drenaje longitudinal tiene la finalidad de evacuar los flujos
superficiales provenientes de las precipitaciones pluviales que caen en las
zonas adyacentes a la vía hacia estructuras de drenaje transversal, drenes
naturales y/o quebradas.
Las estructuras de drenaje longitudinal propuestas en el presente Estudio
están constituidas por cunetas laterales y zanjas de coronación, las cuales
se describen a continuación.

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6.4.3.1 CUNETAS LATERALES
Las estructuras de drenaje longitudinal denominadas cunetas
laterales se proyectan con el objetivo de captar las aguas de
escorrentía superficial tanto de la calzada como del talud natural
superior que inciden directamente sobre la vía. De esta manera toda
la recolección del agua será conducida hasta las estructuras de
drenaje transversal y luego hacia el dren natural de la zona. Para el
diseño hidráulico de las cunetas laterales se ha tenido en cuenta las
siguientes consideraciones climáticas y geométricas.
a. Determinación de la zona húmeda de influencia
Luego del reconocimiento de campo, revisión de información
meteorológica, consulta a los lugareños y del análisis de precipitación,
se determinó que la zona presenta una precipitación máxima de
diseño igual 140.76 mm (Tr = 10 años) para el caso de diseño
hidráulico de cunetas.
b. Bombeo o pendiente transversal de la carretera
Con el fin de facilitar el ingreso de las aguas de escorrentía superficial
que discurren sobre la superficie de rodadura y facilitar su orientación
hacia las cunetas, se ha considerado una pendiente mínima de 2.5%
en el sentido transversal de la plataforma de la carretera en todos sus
tramos.
c. Pendiente longitudinal de la carretera
En lo que respecta a la pendiente longitudinal y por tratarse de una
carretera de penetración se constató que todo el tramo de la carretera
supera la pendiente mínima de 0.5%, especificado en las Normas
Peruanas de Carreteras.
d. Sección geométrica típica de la cuneta

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Las características geométricas de las cunetas laterales, de acuerdo
al Manual de hidrología, hidráulica y drenaje .En caso de elegir la
sección triangular, las profundidades mínimas de las cunetas será de
0.20 para regiones secas, de 0.30 para regiones lluviosas y de
0.50 para regiones muy lluviosas.
Para el presente estudio el dimensionamiento de las cunetas serán de
H=0.50m y B= 1.00 m, por encontrarse en una región muy lluviosa.
Cuadro N° 6.03: Dimensiones Mínimas de Cunetas
REGION
PROFUNDIDAD
( m )
ANCHO (m)
Seca 0.2 0.5
Lluviosa 0.3 0.75
Muy lluviosa 0.5 1.00
Fuente:Manualde Hidrología y Drenaje
Ministerio de Transportes y Comunicaciones - Perú( 2008)
 ANÁLISIS DE LA SECCIÓN DE LA CUNETA
De acuerdo al cálculo en el ítem 5.3.1 y 5.3.2 el caudal de la cuenca
aportadora es igual a 0.82 m3/s y el máximo caudal en la cuneta es
de 0.94 m3/s respectivamente.
Por lo tanto se cumple que: Qdisp. > Qcuenca
0.94 m3/s > 0.82 m3/s.... ..... OK.
Conclusión.
El caudal que puede pasar por las cunetas son mayores que las que
se generan en la cuenca aportadera. Este diseño, además, permitirá
el paso de sedimentos, basura y otros materiales.

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Por tal motivo la sección de la cunetas será de H=0.50m y B=1.00m.
Fig. N° 01: Sección Típica de obra de Drenaje Longitudinal
e. Pendiente longitudinal de la cuneta
La pendiente longitudinal de la cuneta seha adoptado igual a 4%, pero
cuando ésta es muy pronunciada (mayor de 5%) la longitud del tramo
de la cuneta se recomienda se acorte a distancias entre 150 m a 200
m aproximadamente. Se toma dicha decisión para evitar velocidades
muy altas que a su vez provocan erosión de la losa de concreto.
f. Rugosidad de cuneta
Debido a las consideraciones adoptadas, es necesario controlar el
efecto abrasivo que se puede presentar por la velocidad con que
discurren las aguas dentro de la cuneta. Dicho control se recomienda
la construcción de un revestimiento con piedra y lechada de cemento,
u otro revestimiento adecuado.

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g. Longitudes de tramo
La longitud de recorrido de un tramo de cuneta, para el presente
Estudio, se ha detectado que depende de varios factores, tales como:
ubicación de entregas naturales (quebradas, etc.), ubicación de
puntos bajos que presenta el perfil de la carretera, pendiente de trazo
muy pronunciada, caudales de recolección en un tramo según los
niveles de precipitación y necesidad de contar con un punto de
evacuación. Por lo que las longitudes adoptadas variarán a lo largo de
su recorrido.
h. Estructuras de entrega de la cuneta hacia alcantarillas Las
cunetas también vierten directamente el agua pluvial que conducen a
las estructuras de entrada y salida de las alcantarillas; esto con la
finalidad de evitar desfogar en zonas del talud diferentes a los que
vierten las alcantarillas. De esta forma se evita tener mayores lugares
de desfogue que deriva en evitar lugares de erosión potencial.
Para el caso de las estructuras de entrada de las alcantarillas, las
cunetas solas podrán verter el agua pluvial en las de tipo caja
receptora y tipo alero recto.

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Cuadro N° 6.04: Relación de Cunetas Proyectadas
N°
M.I M.D Total
M.I. (M)
Total
M.D.
(M)
Observaciones
Inicio
Progresiva
Final
Progresiva
Inicio
Progresiva
Final
Progresiva
1 0+000 0+380 0+000 0+220 380 220
2 0+640 0+760 120
3 1+510 1+640 130
4 1+910 2+010 1+940 2+010 70 70
5 4+020 4+180 160
6 4+380 4+590 4+320 4+590 210 270
7 5+800 5+940 140
8 7+480 7+600 120
9 7+850 8+000 150
10 8+200 8+330 130
11 8+480 8+600 120
12 8+840 8+940 100
13 9+030 9+100 70
14 9+350 9+490 140
15 9+490 9+665 175
16 9+760 9+860 100
17 10+060 10+200 140
18 10+240 10+440 200
19 10+450 10+590 140
20 10+600 10+820 220
21 10+820 10+860 40
22 12+460 12+720 260
23 12+730 13+000 270
24 13+240 13+500 260
25 13+700 14+000 300
26 14+020 14+400 380
27 16+520 16+620 100
28 19+820 19+860 40
29 19+880 19+920 40
30 19+940 20+046.5 106.5
TOTAL 4,246.50 1,125.00
Fuente:Elaboración propia.

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6.4.3.2 ZANJA DE CORONACION
En las zonas de corte donde la altura del talud es mayor a 7 metros,
se recomienda la construcción de zanjas de coronación, con la
finalidad de recibir el escurrimiento superficial proveniente de la
precipitación pluvial, que se desplaza superficialmente en las partes
altas del talud, y conducirlas hacia cunetas o alcantarillas. Permite
evitar los procesos erosivos que produce el escurrimiento superficial,
en la superficie del talud de corte, Por lo que se han proyectado
zanjas de coronación revestida, impermeabilizada con lechada de
cemento o asfalto en toda la sección
La sección de la zanja de coronación es trapezoidal, 1.00 metro la
base superior, 0.50 metro la base inferior y 0.50 metro la altura, el
espesor del recubrimiento de la zanja de coronación es igual a 0.10
m. de concreto simple a fin de proteger del humedecimiento del suelo
base de la zanja de coronación así evitar desprendimientos de la

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superficie del talud. (Las dimensiones son las indicadas en las Normas
Peruanas para diseño de carreteras).
Cuadro N° 6.05: Ubicación de las Zanjas de Coronación
N° Progresiva Lado Longitud Observaciones
1 08+480.00 08+600.00 IZQ. 120.00 Tramo Llucanayaco -
Shilcayo
Ubicaciónde las Zanjasde
coronación
Ubicaciónde las Zanjasde
Coronación

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2 09+350.00 09+490.00 DER. 140.00 Tramo Llucanayaco -
Shilcayo
3 12+460.00 12+620.00 IZQ. 160.00 Tramo Shilcayo - Tupac
Amaru
6.4.4 OBRAS DE SUBDRENAJE
A lo largo del tramo en estudio se han identificado sectores con presencia de
flujos subsuperficiales que se manifiestan con filtraciones sobre el pie del
talud de corte y a la escorrentía superficial que discurre libremente sobre los
taludes superiores proveniente de las precipitaciones pluviales, provocando
la saturación de los materiales que conforman dichos sectores adyacentes a
la carretera.
De acuerdo a la etapa de reconocimiento de campo, se ha constatado que la
actual carretera presenta deformaciones, ahuellamientos y baches con
presencia de aniegos y taludes húmedos, que según información de
lugareños dichas condiciones se tornan aún más críticas en épocas lluviosas,
aspectos que fueron visualizados, dada la época en que se efectuó la etapa
de reconocimiento de campo (Período lluvioso).
Por lo anterior, con el objetivo de mitigar tales fenómenos, interceptar,
conducir y/o desviar los flujos sub superficiales (subterráneos) que se
encuentran en el suelo de fundación de la vía y/o provenientes de taludes
adyacentes, se ha previsto la proyección de obras de subdrenaje longitudinal
que estará constituido de material granular, geotextil mas tubería, el mismo
que estará ubicado debajo de la cuneta lateral. La descarga se realizará por
medio de una tubería hacia el talud inferior.

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Cuadro N° 6.06: Ubicación de Los Subdrenes
N° Progresiva Lado Longitud Observaciones
1 08+840.00 08+940.00 IZQ 100.00 Tramo Llucanayaco - Shilcayo
2 09+490.00 09+665.00 DER 175.00 Tramo Llucanayaco - Shilcayo
3 10+240.00 10+440.00 IZQ 200.00 Tramo Shilcayo - Tupac Amaru
4 12+460.00 12+720.00 IZQ 260.00 Tramo Shilcayo - Tupac Amaru
Los criterios de diseño para subdrenaje proyectado se describen a
continuación:
Diseño hidráulico de Subdrenes
a. Caudal de diseño
Se debe considerar en primer lugar la distancia de inicio y descarga de los
subdrenes, dado que a mayor distancia de recorrido, su capacidad de
transporte deberá incrementarse por el aporte de caudales a lo largo de su
recorrido.

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Los posibles caudales de aporte, que conforman el caudal total, los cuales
pueden afectar la estructura del pavimento son:
• El caudal generado por la infiltración de aguas provenientes de
precipitaciones pluviales, que discurre sobre el talud superior adyacente a
la carretera.
• El caudal generado por el abatimiento del nivel de agua subterránea.
Caudal por infiltración
Se tiene la siguiente ecuación:
Qi = IR .B. L.Fi. FR
Dónde:
IR : Intensidad de precipitación máxima horaria de frecuencia anual,
registrada en la zona del Proyecto, para duraciones entre 60 a 120
minutos y tiempo de retorno de 02 años (cm/s).
B : Para subdrenes longitudinales, B es la mitad de la plataforma vial (cm).
L : Longitud del tramo de drenaje (cm).
Fi : Factor de infiltración (Ver Cuadro Nº 02).
FR : Factor de retención de la base (Ver Cuadro Nº 03)
Qi : Caudal de infiltración (cm/s)
Cuadro Nº 6.07: Valores recomendados para Fi
TIPO DE CARPETA FI
Carpetas asfálticas muy bien conservadas 0.3
Carpetas asfálticas normalmente conservadas 0.4
Carpetas asfálticas pobremente conservadas 0.5
Carpeta de concreto de cemento Portland 0.67
Cuadro Nº 6.08: Valores recomendados para Fr
TIPO DE BASE FR
Base biengraduadaenserviciode 5 añoso más 1/4
Bases biengraduadas,enserviciomenosde 5 años 1/3

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Bases de gradaciónabierta,enservicio5 años o más 1/3
Bases de gradaciónabierta,enserviciomenosde5 años 1/2
NOTA: Como se pueden apreciar en los cuadros para diseño de subdrenes,
estas obras de evacuación pluvial se usan más para diseño en pavimentos
flexibles y rígidos de carretera, pero como se puedo apreciar en campo estas
obras de arte nos permitirán mitigar algunas zonas desdeñables en la trocha
de chazuta – shilcayo – Curuyacu, debido a la fuerte intensidad de frecuencia
pluvial, por tal motivo se recomienda este tipo de obra para este estudio, para
poder mitigar las zonas críticas.
Caudal por abatimiento del nivel freático Se
tiene las siguientes relaciones:
qNF = K .i. Ae
i = (Nd – Nf) / B
Ae = (Nd – Nf)*L
Dónde:
K : Coeficiente de permeabilidad del suelo adyacente.
I : Gradiente hidráulico.
Nd : Cota inferior del subdrén.
Nf : Cota superior del nivel freático.
Ae : Área efectiva para el caso del abatimiento del nivel freático.
B : Para subdrenes longitudinales es el semiancho de la vía y para
subdrenes transversales se refiere a la distancia entre subdrenes.
L : Longitud del tramo de drenaje.
qNF : Caudal por abatimiento del nivel freático.

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Caudal total
Está dado por la suma del caudal por infiltración y el caudal por abatimiento
del nivel freático.
Q f = Q infiltración + Q Nf
Dimensionamiento de la Sección Transversal
El caudal está expresado, por el área de la sección, afectado por la velocidad.
Q = AV
Q = Caudal final.
A = Área de la sección.
V = Velocidad.
Conociendo el caudal final, en la expresión matemática anterior, se determina
el Área de la sección transversal.
Dimensionamiento del Diámetro del Tubo Drenante
El diámetro del tubo drenante, se determina mediante la fórmula de Manning,
para canales abiertos.
Qf = (A R2/3
S1/2
) / n
Qf =Caudal de diseño. n =Coeficiente de rugosidad (Tubería PVC
n = 0.013) A = Área del tubo.
R = Radio hidráulico.
S = Pendiente del subdren.
Cuadro 6.09: Coeficiente (K) de permeabilidad en suelos
Clase Descripción K min K máx. Drenaje
GP GW Grav a limpia 5 10 Bueno
SW Arena gruesa y limpia 0.4 3 Bueno
SP Arena media limpia 0.05 0.15 Bueno
SP Arena f ina limpia 0.004 0.02 Bueno

ESTUDIO DEFINITIVO:
SAN MARTIN
CONSULTOR:
PEDRO MANUEL
CASTRO QUIROZ
GC Grav a y arena limosa 1x10-5 0.01 Pobre
SM Arena limosa 1x10-5 1x10-4 Pobre
CL Arcilla arenosa 1x10-6 1x10-5 Pobre
CL Arcilla limosa 1x10-6 Pobre
Cl Arcilla 1x10-7 Pobre
CH Arcilla coloidal 1x10-9 Pobre
MH Limos inorgánicos 1x10-8 Pobre
ML Limos inorgánicos y arena fina 1x10-7 Pobre
b. Determinación del tipo de geotextil filtrante.
El filtro evita una excesiva migración de partículas de suelo y
simultáneamente permite el paso del agua, lo anterior implica que el geotextil
debe tener una abertura aparente máxima adecuada para retener el suelo,
cumpliendo simultáneamente con un valor mínimo admisible de
permeabilidad que permita el paso del flujo de una manera eficiente. Para
llegar a la selección del geotextil no sólo hay que tener en cuenta lo anterior,
sino además, la resistencia a la colmatación, supervivencia y durabilidad,
todos estos criterios se explican brevemente a continuación:
Criterio de retención
De acuerdo con lo establecido en “Geotextiles Engineering Manual” de la
Federal Highway Administration (FHWA) y basados en el criterio de retención
de Chistopher y Holz (1989), Carroll (1983), un geotextil debe cumplir con la
siguiente condición:
TAA < D85 * B
Dónde:
TAA: Tamaño de abertura, dato suministrado por el fabricante.
Corresponde a la abertura de los espacios libres (en milímetros). D85:
Tamaño de partículas (en milímetros). Cuando al tamizar un suelo pasa el
85% de éste. Este dato se obtiene de la curva granulométrica del suelo en
consideración.

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PEDRO MANUEL
CASTRO QUIROZ
B: Coeficiente que varía entre 1 y 3. Depende del tipo de suelo a filtrar, de las
condiciones de flujo y del tipo de geotextil.
Para geotextiles no tejidos punzonados por agujas use B = 3. La AASHTO
Task Force No 25 (1986), recomienda que los geotextiles mínimo deban
cumplir:
TAA < 0.3 mm
Criterio de permeabilidad
El coeficiente de permeabilidad es la propiedad hidráulica por medio de la
cual, el geotextil permite un adecuado paso de flujo perpendicular al plano del
mismo; para revisar la permeabilidad del geotextil se debe tener en cuenta lo
siguiente:
Para condiciones de flujo crítico, altos gradientes hidráulicos y buscando un
correcto desempeño a largo plazo reduciendo los riesgos de colmatación se
recomienda usar el criterio de Carroll (1983); Chistopher y Holtz (1985):
Kg> 10 * Ks
Dónde: Kg: Permeabilidad del geotextil.
Ks: Permeabilidad del suelo.
Criterio de Colmatación
Este criterio considera la posibilidad de taparse algunos de sus vacíos debido
a incrustaciones de partículas de suelo. Por lo tanto el geotextil debe tener un
porcentaje mínimo de espacios vacíos.
Los geotextiles con una mayor resistencia a la colmatación, son los
geotextiles no tejidos punzonados por agujas, en los cuales el riesgo a que
se taponen gran parte de sus orificios es muy bajo debido al espesor que
poseen y a los altos valores de porosidad que presentan.

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De acuerdo con el criterio de Chistopher y Holtz, 1985; R. Koemer, 1990, los
geotextiles usados como medios filtrantes deben tener una porosidad > 50%.
Criterio de supervivencia
El geotextil en el proceso de instalación y a los largo de su vida útil puede
estar sometido a unos esfuerzos, los cuales deben ser soportados por el
mismo, de tal manera que no afecte drásticamente sus propiedades
hidráulicas y físicas. Los requerimientos de supervivencia han sido
establecidos según las Especificaciones Técnicas Generales para la
Construcción de Carreteras (EG-2000); los cuales se muestran a
continuación:
Cuadro Nº 6.10: Geotextiles - Requerimientos de Supervivencia
Propieda
d
Ensayo Unid
Requerimiento de Geotextil (MARV)
Clase 1 Clase 2 Clase 3
E < 50% E > 50% E < 50% E > 50% E < 50% E >
50%
Resistencia
Grab
ASTM
D4632
N 1400 900 1100 700 800 500
Resistencia
al razgado
trapezoidal
ASTM
D4533
N 500 350 400 250 300 180
Resistencia
al
punzonamie
nto
ASTM
D4833
N 500 350 400 250 300 180
Resistencia
“Burst”
ASTM
D3786
Kpa 3500 1700 2700 1300 2100 950
Resistencia
a la costura
ASTM
D4632
N 1260 810 990 630 720 450
Cuadro Nº 6.11: Geotextiles para Subdrenaje – Requerimientos
Propiedad Ensayo Unidad
Requerimiento
Porcentajes de suelo a retener que pasa la malla
0.075 min. (N° 200)
< 15 15 - 50 > 50
Clase de Geotextil - - Clas e 2, de la Tabla N° 04
Permitividad ASTM D4491
s-1
0.5 0.2 0.1
Tamaño de Abertura Aparente
(TAA)
ASTM D4751 mm 0.43 0.25 0.22
Resistencia retenida UV ASTM D4355 % 50% después de 500 horas de exposición
Criterio de durabilidad
Los geotextiles por ser un material fabricado de polipropileno, no son biodegradables,
son altamente resistentes al ataque químico como a los lixiviados. No se

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recomienda el uso de los geotextiles como filtros en sitios donde vayan a
quedar expuestos a los rayos ultravioleta por un tiempo prolongado. Donde
por razones de instalación y funcionamiento los geotextiles estén expuestos
al ataque de los rayos ultravioleta, estos deberán estar fabricados por
compuestos, que les proporcionen una alta resistencia a la degradación UV.
c. Dimensiones de la sección transversal y características del material
granular
Subdrén con geotextil filtrante y material granular
Teniendo el caudal final Qf, el cual es la suma de los caudales calculados, se
realiza el siguiente procedimiento:
Qf = V * i * A
Dónde:
Qf = Caudal final
V= Velocidad de flujo, la cual depende de la pendiente longitudinal y del
tamaño del agregado usado en el subdrén. Ver Figura 17
i= Gradiente hidráulico que para el caso de subdrenes es = 1
A= Área de la seccióntransversal del subdrén, normalmente se fija el ancho
y se despeja su altura.
Una vez obtenida la sección transversal del subdrén, se puede calcular su
perímetro. La longitud de desarrollo del geotextil corresponde al perímetro
más el traslapo (0.25-0.35 m.).
El diámetro de la tubería a usar se puede estimarhaciendo uso de la ecuación
de Manning. Por tanteo se asume un diámetro de tubería y se rectifica si
cumple la siguiente igualdad:
Qf = (1/n) * A * R2/3 * S1/2 Dónde:

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CASTRO QUIROZ
Qf = Caudal final calculado n = Coeficiente de Manning. Para tubería
perforada usualmente es
0.013.
A = Área del tubo
R = At/Pt (Área total / Perímetro total) a tubo lleno
S = Pendiente del Subdrén
La línea superior de flujo o nivel freático no debe superar en ningún momento
la cota de subrasante, con este criterio se debe establecer la profundidad del
subdrén.
El material granular podrá ser natural, provenir de la trituración de piedra o
roca, o ser una mezcla de ambos y estará constituido por fragmentos duros y
resistentes, además deberá cumplir con los Especificaciones Técnicas
Generales para Construcción de Carreteras (EG 2000).
Figura Nº 17: PendienteVs.Velocidad,segúnel tamañodel
agregado(Para agregadosde tamañouniforme)

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CONCLUSIONES
Según los criterios de diseño expuestos anteriormente tenemos las siguientes
características de subdrenes:
Caudal Máximo de Diseño
Qf = 1000 cm3
/s
Características de los Geotextiles
Criterio de Retención : TAA 0. 25 mm.
Criterio de Permeabilidad: Kg 0.05476
Criterio de Colmatación
Los geotextiles con mayor resistencia a la colmatación, son los geotextiles no
tejidos punzonados por agujas, en los cuales el riesgo a que se taponen gran
parte de sus orificios es muy bajo debido al espesor que poseen y a los altos
valores de porosidad que presentan.
Criterio de Supervivencia
 Porcentaje de suelo a retener que pasa la malla Nº 200 = 15 - 50%
 Geotextil Clase 2,
 E 50 % se adapta mejor al terreno
 Resistencia Grab: 700 N
 Resistencia al rasgado trapezoidal: 250 N
 Resistencia al punzonamiento: 250 N
 Resistencia “Burst”: 1300 Kpa
 Resistencia a la costura: 630 N
Permitividad: 0.2 s-1

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