IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 1 de 19 Tema: PROYECTO INTEGRAL DE RECONSTRUCCION DE MUROS DE ENCAUZAMIENTOPARA AGUAS TORRENCIALES Area: Tecnologa y Rol Cientfico del Ingeniero Civil - Hidrulica( Area II ) Presentada por los Bachilleres : MANUEL JESUS SALAS PAULET ERIKA CECILIA SOTO BUSTAMANTE UNIVERSIDADNACIONALDESANAGUSTIN AREQUIPA e-mail : manuelspaulet@mixmail.com manuelspaulet@latinmail.com Arequipa, Julio del 2001 IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 2 de 19 RESUMENDEPONENCIA 1TITULO: PROYECTO INTEGRAL : RECONSTRUCCION DEMUROS DE ENCAUZAMIENTOPARA AGUAS TORRENCIALES

2OBJETIVOS: 2.1Objetivo General: Realizar un resumen especfico del Proyecto Integral, planteando todos los aspectos que han sido tomadosyquesedebendetomarenProyectosdeestetipo,yqueenestecasorepresenta una medida de seguridad para la poblacin; en este caso, de la ciudad de Arequipa. Adems se ver la importancia de todos los campos que la Ingeniera Civil abarca y que forman parte de los estudios realizadosenesteProyecto,comoson:Hidrologa, Topografa, Hidrulica, Mecnica de Suelos, AnlisisEstructural,ConcretoArmado,CostosyPresupuestos,ProcedimientosConstructivos, Programacin de Obras, e Impacto Ambiental. 2.2Objetivos Especficos: Describir especficamente los estudios necesarios para un Proyecto de este tipo, y que se describen a continuacin: EstudiohidrolgicodelamicrocuencaquediscurresusaguasenlaTorrentera,determinandoel mximo caudal , para un perodo de retorno de 50 aos. Estudio topogrfico del rea de la torrentera, de aproximadamente 3,40 km. Diseohidrulicodelcanal,paradeterminarlasseccionesmsconvenientes,considerandolas actuales secciones transversales. AnlisisEstructuraldelasseccionestransversales,considerandolosrequerimientosdecarga viva y muerta, empuje lateral del terreno, y el empuje lateral por efecto de la presin del agua en pocas de entrada del cauce. Aplicacin de un paquete informtico para la realizacin del Anlisis Estructural (SAP 2000). Diseo en Concreto Armado de las secciones de los canales, para cada seccin transversal. Presupuesto de Obra. Programacin de Obras. Evaluacin de Impacto Ambiental.

DESARROLLODEPONENCIA 1INTRODUCCION: Debido alas intensas lluvias que se presentan todos los aos en la ciudad de Arequipa es que se ha visto lanecesidaddeplantearunsistemadeencauzamientodeaguastorrenciales,quepermitadiscurrirlas aguas a travs de la ciudad. Enlosltimosaosestesistemasehavueltoineficientedebidoavariosfactoresquehan afectado al mismo,talescomoelfenmenodeerosinporlacorrientedelagua,eldeteriorodelasuperficiedel canal por la accin de los diversos objetos y el material que el agua arrastra durante su paso, la falta de cuidado por parte de la poblacin, entre otras. LapresenteponenciatratasobreunresumendelProyectoIntegralquesehadesarrolladoconel propsitodereconstruirelsistemademurosdeencauzamientodelaAv.Venezueladelaciudadde Arequipa,elculsehavistoafectadoseriamenteensuestructurayenvariostramosatravsdesu IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 3 de 19 longituddeaproximadamente3,40Km.Elproblemasehapresentadoporelfenmenodesocavacin, originndose que en unos tramos la estructura se ha afectado, y en otros ha llegado a colapsar. El proyecto consta de: Estudio topogrfico de la zona afectada y alrededores. Estudio hidrolgico de la microcuenca. Diseo hidrulico de la seccin del canal. Anlisis estructural de la seccin. Diseo en concreto armado. Actividadesanexas:construccindemurosdedisipacindeenerga,obrasdecalzadurasen tramos crticos, etc. EvaluacindelImpactoAmbiental:Introduccin,Descripcindelrea,Evaluacinenlasetapas deconstruccinydepuestaenmarcha(MatrizdeLeopold),PlandeManejoAmbiental, Conclusiones y Recomendaciones. Presupuesto, costo por metro lineal. Consideraciones. 2CONTENIDO DEL TRABAJO: CAPITULO I: GENERALIDADES DEL PROYECTO 1.1Memoria Descriptiva 1.1.1Antecedentes de la Ciudad.Debidoalaconfiguracintopogrficaerrticadenuestra ciudad y esto a consecuencia de mltiples factores morfolgicos y climticos caracterstico de la zona, la temporada estival (Enero a Abril) de cada ao nosvuelvealarealidaddequemuchasdelasinfraestructurasqueconectanlosmrgenesdenuestras torrenteras sufren deterioros y colapsos con el consiguiente perjuicio de los moradores. Precisamente frente a la ltima precipitacin pluvial del 19 y 20 de Marzo del presente ao, se sufrieron graves deterioros que han puestoaArequipaenunasituacin de emergencia en varios puntos de la ciudad siendo ste proyecto uno de ellos que tiende ha solucionar definitivamente lo descrito anteriormente. 1.1.2Antecedentes del Proyecto. Arequipaalolargodemuchosaoshaluchadocontralosaniegospluviales,sinembargo,por motivossupuestamentepresupuestalesdeestudiospocoseriossehanplanteadosolucionesprovisionales habiendo sido colapsadas con las diversas avenidas pluviales.Frente a ello, es preocupacin permanente de la comunidadydelasinstitucionesquevelanporlaseguridadllevaradelanteproyectoscomoelpresenteque tiendanhasolucionardefinitivamenteelcaucedelcanalnaturaldemayorriesgoquecruzanuestraciudad (distritodeArequipa).LatorrenteradelaAv.Venezuela,llamadatambinprimeratorrenteranoesta preparada para descargas pluviales importantes, motivo por el cual presenta varias zonas vulnerables El encauzamientoaguas abajo contina con el mismo problema de socavacin caracterstica que no hasidoconsideradoenlosmurosexistentesraznporlaculseencuentranenuninminentepeligrode colapsoyaquelascimentacionesseencuentranaflorenmuchostramos.Institucionescomola MunicipalidaddeArequipaestllevandoadelanteunsistemadedrenajeprevioestudiohidrolgicoy clculoshidrulicocorrespondientesculminandolaejecucinde02ejespluvialesenlaciudad,unodeellos eselAlcantarilladoPluvial Colector N 26 eje 1 y el otro el eje 2 que desemboca en la torrentera San Lzaro deestosdosproyectosyaejecutadossepuededesprenderquealazonadelpresenteproyectoelEje1 descargasucaudalalcanaldeencauzamientodelpresenteproyecto.Perocabemencionarquecualesquier obradegranenvergadurarelacionadoalacaptacindeaguaspluvialesdeber partir de un estudio global lo que con gran esfuerzo se ha pretendido realizar tratando de colmar las espectativas de nuestra comunidad. 1.2Ubicacin del Proyecto. ElproyectoenmencinestaubicadoenlatorrenteraMiraflores,adyacentealaavenidaVenezuela del distrito de Arequipa, este diseo se divide en tres tramos: IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 4 de 19 1.Tramo Nro. 1 : Mercado Palomar Zona Productores(Progresivas 1+320 @ 1+570), inicio costado de Baden Manzanitos hasta Puente vehicular Mercado Palomar. 2.Tramo Nro. 2 : PuenteTrabadahasta Puente Sur By Pass Dolores(Progresivas 2+070 @ 2+350), iniciaenelPuentetrabadayempalmaconelPuenteSurdelByPassdelaAv.Venezuela-Av. Dolores. 3.Tramo Nro. 3 : Puente norte By Pass Av. Venezuela Dolores, hasta frente a Servicios Mltiples UNSA(Progresivas2+700@3+180),iniciaenelPuentenorteByPassAv.Venezuela-Dolores y llega a la Progresiva 3+180, siendo sta un punto en tangente. 1.3Descripcin del Proyecto. Elpresenteproyectoespartedelproyectoglobaldeencauzamientode la primera torrentera en una longitudde1010metroslinealesdecanaldeconcretoarmadoyplanteaelsiguienteproceso constructivo:Habiendohechoelreplanteoenlazonadetrabajo,seprocedealaexcavacinmasiva dentro del cauceen el eje de la torrentera utilizando los equipos adecuados. Luego de haber desarrollado las partidas correspondientes al corte, perfilado y compactado al nivel de emplazamiento de la superficie interior de la losa maciza del canal; Se procede a la calzadura de muros existente con las caractersticas establecidas en los planos y las especificaciones as como la demolicin de muros.1.4Tiempo de Ejecucin. LareconstruccindemurosdeencauzamientodelaAv.Venezuela,sedesarrollarenunplazode 143 das calendarios. CAPITULO II: ESTUDIO HIDROLOGICO 2.1ANALISIS DE FRECUENCIAS DE PRECIPITACIONES 2.1.1DESCRIPCIN Arequipacuentaconpocainformacinpluviogrfica,taleselcasodedoshojasderegistrosdedatos pluviomtricosproporcionadosporelSENAMHI(Arequipa)paraunperiododeregistrosde25aos(n = 25)detresestacionespluviomtricasLaPampilla,Characato(ambascercaalradiourbano),yChiguata(a 30Km.delcentrodelaciudad).Losregistrosmuestranlainformacinsiguiente:(1)Ao(2),(3)y(4) Precipitaciones mximas en 24 horas, Pampilla, Characato y Chiguata . 2.1.2SELECCIN DE LA SERIE DE DATOS Elanlisisdeestosdatosnosconduciraescogerlamejordistribucindeprobabilidadqueseajustaa nuestrosregistros,yconestadistribucinfinalmenteconstruireldiagramadeIntensidadDuraciny Frecuencia. TABLA II-1, Serie de datos que se usar para el clculo de los parmetros estadsticos: precipitacin mxima de 24 horas. (1) (2)(3)(4)(5) PRECIPITACIN MAXIMA DE 24 HORAS Estaciones Pluviometricas Altura de Lluvia Maxima diaria (mm) Lluvia promedio mxima de Ao PampillaCharacatoChiguata24 hr(mm) 19779.062.734.635.43 19788.015.012.811.93 197910.928.124.821.27 IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 5 de 19 19806.218.712.412.43 19815.455.428.929.90 19823.98.19.27.07 19831.58.24.94.87 198414.719.621.018.43 198515.624.320.320.07 198618.426.237.927.50 198719.083.630.444.33 198811.522.022.718.73 198922.951.332.235.47 199011.518.518.916.30 19917.72.813.58.00 19923.418.06.09.13 199313.517.121.817.47 199413.621.935.323.60 199528.081.448.852.73 199612.120.815.916.25 199733.458.919.947.91 19987.819.912.613.43 199912.352.625.029.97 200023.723.70 200130.030.00 Fuente:CopiafieldelosdatosproporcionadosporelSENAMHI Arequipa en Junio de 1999 y 02 mayo de2001. 2.1.3FUNCION DE DISTRIBUCION DE FRECUENCIAS FDF 2.1.3.1MTODO DE DISTRIBUCIN NORMAL DelaTablaII-1, obtenemos la mediax=23.04 mm, y la desviacin estndar s = 12.80 mm. Para los valores dex ,s le corresponden los parmetros,, respectivamente, propios de la distribucin Normal. Este es el mtodo ms sencillo de distribucin de probabilidades, primero se calcula la unidad estandar z: xzdu e z Fxu 2 /221) ( z x + TABLA II-2, DISTRIBUCION NORMAL : PRECIPITACION MAXIMA DE 24HORAS (1)(2)(3)(4) Periodo de Retorno T (aos) Probabilidadde Excedencia P (%) Factor de Frecuencia Z xi = R24 (mm) 1.0595-1.644850.86 1.1190-1.281535.68 1.2580-0.8416311.53 250022.71 5200.8416333.88 10101.2815339.73 2541.7507045.96 5022.0537549.98 10012.3265053.61 2000.52.5760056.92 IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 6 de 19 Figura II-1, Anlisis de frecuencia, distribucin normal en Arequipa: Tabla II-2 2.1.3.2MTODO DE DISTRIBUCIN LOGNORMAL DelaTablaII-1,obtenemoslamediadellogaritmoy=log(x) y =1.292,yladesviacinestandarsy = 0.26490. Para los valores de y, sy le corresponden los parmetros y, y, respectivamente, segn la teora de la distribucin Normal. xz donde, yyyz du e z Fxu 2 /221) ( TABLA II-3, METODO LOGNORMAL: PRECIPITACION MAXIMA DE 24 HORAS (1)(2)(3)(4) Periodo deRetorno T (aos) Probabilidadde Excedencia P (%) Factor de Frecuencia Z xi = R24 (mm) 1.0595-1.644856.78 1.1190-1.281538.52 1.2580-0.8416311.23 250019.07 5200.8416332.36 10101.2815342.67 2541.7507057.31 5022.0537569.34 10012.3265082.31 2000.52.5760096.29 teniendo el valor de z, el promedio y la desviacin estndar se procede a aplicar la ecuacion x = + z Figura II-2, Anlisis de frecuencia,distribucin lognormal en Arequipa: Tabla II-3 2.1.3.3MTODO DE DISTRIBUCIN PEARSON TIPO III DelaTablaII-1, la media x = 23.04 mm., la desviacin estandars = 12.80 mm., y el coeficiente de sesgo Cs = 0.82953. TABLA II-4, METODO DE PEARSON TIPO III: PRECIPITACION MAXIMA DE 24 HORAS (1)(2)(3)(4)(5) Periodo de RetornoT (aos) Probabilidadde Excedencia P (%) Factor de FrecuenciaK (para Csy = 0.82953) yi = log(xi) xi = 10yiR24 (mm) 1.0595-1.3775190.64424.41 1.1190-1.1603900.86287.29 1.2580-0.8554001.054711.34 250-0.1367241.319920.89 5200.7767521.518833.02 10101.3365911.607040.46 2542.0003811.692649.28 IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 7 de 19 5022.4661391.744055.46 10012.9103391.787961.37 2000.53.3381301.826467.05 Figura II-3,Analisis de frecuencia, distribucion Pearson Tipo III: en Arequipa Tabla II-6. 2.1.4MTODO DE DISTRIBUCIN LOG PEARSON TIPO III De la Tabla II-2, la media y = 1.29193, la desviacin estndarsy = 0.26293, y el coeficiente de sesgo Csy = -0.330678.LosclculosparaladistribucindeprobabilidadesporelmtododeLogPearsonTipoIIIestn resumidos en la Tabla II-7. TABLA II-7, LOG PEARSON III PARA LA PRECIPITACION MAXIMA DE 24 HORAS Figura II-4, Anlisis de frecuencia, distribucin Log Pearson Tipo III en Arequipa: Tabla II-7. 2.1.5METODO DE DISTRIBUCIN GUMBEL O VALOR EXTREMO TIPO I DelaTablaII-2lamedia x=23.04mm.Ladesviacinestandars=12.80mm.,yconunalongitudde registro n = 25 aos, 1ln ln TTynnnsy yx x+ en la Col3 de la Tabla II-3, que representa la variable de Gumbel y, y luego aplicando la formula: Figura II-5, Anlisis de frecuencia, distribucin Gumbel. en Arequipa: Tabla II-8. 2.1.6SELECCION DE DISTRIBUCION DE PROBABILIDAD Existen cuatro tipos de seleccin de probabilidades (1) Mtodo Grfico, (2) El Error Mnimo Cuadrtico, La BondaddeAjustequeagrupaados,(3)Chi-Cuadrado,(4)Kolmogorov- Skirnov. Desarrollaremos cada uno de estos a continuacin. 2.1.6.1MTODO DEL ERROR MNIMO CUADRTICOEstemtodoesmenossubjetivoqueelanterior.Consisteencalcular,paracadafuncindedistribucin,el error cuadrtico 2 / 112) (1]1

nio ei ix x Cdonde xei es eli-simodatoestimado y xoi es eli-simo dato calculado con la funcin de distribucin bajo anlisis.EnlaTablaII-30semuestralaprecipitacinestimadaparacadaunadelasfuncionesde distribucin, y los errores cuadrticos correspondientes. De los resultados consignados en la Tabla II-30 se observa que las funciones que parecen ser ms adecuadas en este caso son las Gumbel = 63.02, Log Pearson III = 68.28, y Lognormal = 87.49,. De ellas la Gumbel es la que tiene el error cuadrtico ms pequeo, aunque la diferencia entre las tres no son muy significativas. IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 8 de 19 2.1.6.2PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE En la teora estadstica, las pruebas de bondad de ajuste ms conocidas son la 2 y la Kolmogorov-Smirnov.2.1.6.2.1PRUEBA 2 CHI - CUADRADO 21 12 2

,_

i ii iiixzsededuce generalmente para varias distribuciones normales independientes, que tienen medias representadas por i y varianzasi2. Elvalorde2tericodependedelosgradosdelibertad,puesparacadagradodelibertadhayuna distribucin 2 . TABLA II-9, DIVISION DE DATOS EN k INTERVALOS DE CLASE: PRUEBA CHI - CUADRADO, PARA LA PRECIPITACION MAXIMA DE 24 HORAS. EnlasiguienteTablaII-10 se presentan los valores mximos deD, este valor terico debe compararse con los obtenidos de las muestras calculadas y con la Eq. II7, que dice que D < = Dmx. p k 1 TABLA II-10, Dmx PARA LA DISTRIBUCION DE CHI - CUADRADO PARA CADA METODO DE DISTRIBUCION DE PROBABILIDAD DE LA PRECIPITACION MAXIMA DE 24 HORAS. TABLA II-11, METODO CHI-CUADRADO PARA LA PRECIPITACION MAXIMA DE 24 HORAS Comoseaprecia,luegodeaplicarlasecuacionespropiasdelmtodo,todascumplenconestaprueba,es decir los valoresD son menores que losDmax,,as que todas son posibles de elegir, pero las de mejor ajuste son la Lognormal, Gumbel, Pearson III y Log Pearson Tipo III. Las diferencias entre sus respectivos valores de D son muy pequeas, como se observa en la Tabla anterior. 2.1.6.2.2PRUEBA KOLMOGOROV-SMIRNOV EstapruebaconsisteencompararelmximovalorabsolutodeladiferenciaDentrelafuncinde distribucin de probabilidad observada Fo(xm) y la estimada F(xm) ) ( ) (m m ox F x F max D F xmno m( ) +11 donde m es el nmero de orden del dato xm en una lista de mayor a menor yn es el nmero total de datos. SehaencerradoenunrectngulolaceldaconelvalordeDmximocorrespondienteasuserieparacada funcin de distribucin. 2.1.7SELECCIN FINAL DE LA FUNCIN DE DISTRIBUCIN En la Tabla II-13 se resumen los resultados de las pruebas efectuadas sealando el orden que ocupan en cada prueba efectuada. IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 9 de 19 TABLA II-13, SELECCION DE LA FUNCION DE DISTRIBUCION Funcin de Distribucinde Probabilidad Errordelos Mnimos Cuadrados Chi- Cuadrado 2 Kolmogorov-Smirnov 1.Normal555 2.Lognormal312 3.Pearson Tipo III431 4.Log Pearson Tipo III244 5.Gumbel123 EnlaTablaII-13 se ha clasificado las funciones en orden de preferencia indicado en cada prueba, dando 1 al mejory5alpeor.Deestosresultadosseconcluyequelasfuncionesdemejorajustealosdatossonla distribucinLognormalylaDeValorExtremoTipoIoGumbel.Haciendoreferenciaalosestudios realizadosparalasaplicacionesdelasdiferentesfuncionesprobabilsticasexpuestaenelTtuloanterior, acercadequeladistribucinLognormalespreferibleencuencasridas,yArequipaestaenunazona hiperrida,porquesusefectosdelaprecipitacinmediaanualllegaenpromedioalos120mm.Lafuncin seleccionada sera entonces laLognormal. Cabe sealar que pudo haberse escogido la distribucin Gumbel, yaquetambintieneparmetrosdediferenciasmuypequeos,ysimilaresalosdeLognormal,peroporlas condiciones hidrolgicas de la cuenca se eligi la Lognormal. 2.1.8MEMORIA DE CALCULO PARA LA OBTENCIN DE LAS CURVAS IDF Lascurvas IDF (Intensidad-Duracin-Frecuencia) deben ser desarrolladas por instituciones del gobierno para quesuusoseadeformageneral,uniformeyoficial,elcasoesquealafechanosecuentacondicha informaciny,adems,sepodrahacermuchasobservaciones a cada uno de los trabajos desarrollados para tal fin por profesionales en forma independiente; e incluso, a este mismo informe. En Arequipa contamos con la siguiente informacin pluviogrfica: Registro de banda continua del pluvigrafo de: 1.La tormenta del 25 de febrero de 1997 de la estacin La Pampilla. 2.La tormenta del 25 de febrero de 1997 de la estacin Chiguata. 3.La tormenta del 02 de marzo de 1997 de la estacin La Pampilla. 4.La tormenta del 25 de febrero de 1997 de la estacin Miraflores. TABLA II-14, RESUMEN DE LA PLUVIOGRAFIA DE LA TORMENTA OCURRIDA EL 25 DE FEBRERO DE 1997: ESTACION LA PAMPILLA. (1)(2)(3)(4)(5)(6) Hora (h) Intervalo de Tiempo (min) Tiempo Acumulado (min) Altura de Precipitac. Parcial (mm) Precipitacin Acumulada (mm) Intensidad i (mm/h) 16:27 16:4619191.401.404.42 18:0074939.8011.207.95 18:18181118.7019.9029.00 19:06481599.4029.3011.75 19:23171761.5030.805.29 19:46231991.0031.802.50 Suma19931.8 IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 10 de 19 FiguraII-6,Histogramadelasintensidadesregistradasporlatormentadel25de febrero de 1997: Estacin La Pampilla. TABLA II-15, RESUMEN DE LA PLUVIOGRAFIA DE LA TORMENTA OCURRIDA EL 25 DE FEBRERO DE 1997: ESTACION CHIGUATA. (1)(2)(3)(4)(5)(6) Hora (h) Intervalo de Tiempo (min) Tiempo Acumulado (min) Altura de Precipitacin Parcial (mm) Precipitacin Acumulada (mm) Intensidad i (mm/h) 16:48 17:1224249.909.9024.75 17:208329.0018.9067.50 17:3616489.0027.9033.75 18:40641126.6034.506.19 19:28481601.0035.501.25 Suma16035.50 FiguraII-7,Histogramadelasintensidadesregistradasporlatormentadel25de febrero de 1997: Estacin Chiguata. TABLA II-16, RESUMEN DE LA PLUVIOGRAFIA DE LA TORMENTA OCURRIDA EL 25 DE FEBRERO DE 1997: ESTACION MIRAFLORES. (1)(2)(3)(4)(5)(6) Hora (h) Intervalo de Tiempo (min) Tiempo Acumulado (min) Altura de Precipitacin Parcial (mm) Precipitacin Acumulada (mm) Intensidad i (mm/h) 16:10 16:3020200.40.41.20 16:322220.71.121.00 16:4513358.910.041.08 17:0015507.717.730.8 17:4040909.126.813.65 18:18381289.135.914.37 19:00421705.141.07.29 20:00602301.442.41.40 Suma23023.20 FiguraII-8, Histograma de las intensidades registradas por la tormenta del 25 de febrero de 1997: Estacin Miraflores. TABLA II-17, RESUMEN DE LA PLUVIOGRAFIA DE LA TORMENTA OCURRIDA EL.02 DE MARZO DE 1997: ESTACION LA PAMPILLA. FiguraII-9,Histogramadeintensidadesregistradasporlatormentadel02de marzo de 1997: Estacin La Pampilla. 2.1.8.1DESCRIPCIN DEL MTODO DE CLCULO Conlasbandaspluviogrficasdel25defebrerode1997delasestacionesdeLaPampilla,Mirafloresy Chiguata,ydel02demarzode1997delaestacindeLaPampilla,seprocedealclculoparala obtencin IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 11 de 19 de las curvas IDF. Un parmetro importante es la longitud de los registros, mientras mayor sea la cantidad de pluviogramaslosresultadossernmsconfiables.LaestacindeLaPampillaydeMirafloresestn relativamente cercanas (1 km. aproximadamente, una de la otra), pero estas dos con relacin a la estacin de Chiguata esta bastante lejos (30 km. aproximadamente). Lo correcto es tomar nicamente las estaciones que pertenecenalazonaurbanadelaciudaddeArequipa(LaPampillayMiraflores) y descartar a Chiguata. Pero por la falta de pluviogramas la consideraremos como parte del estudio. 2.1.9SELECCIN DE LA SERIE DE INTENSIDADES Con los datos de las intensidades construiremos la Tabla siguiente: TABLA II-18, RESUMEN DE LA SERIE DE INTENSIDAD (mm/h) DURACION DE LAS ESTACIONES DE AREQUIPA. (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8) Duracin d (minutos)Validacion nEstacin-fecha10 min 30 min 60 min 120 min 180 min 1Chiguata 25feb9760.7542.6029.1418.2413.74 Descartadamuylejosde Arequipa 2 LaPampilla 25feb97 41.0834.6024.4917.3313.31Aceptada 3Miraflores 25feb9729.0022.1016.9312.3310.32Aceptada 4 LaPampilla 02mar97 4.964.964.964.914.52 Descartadaintensidades muy bajas Lo adecuado es que esta serie tenga como mnimo25 registros (n = 25). TABLA II-19, DISTRIBUCION LOGNORMAL: INTENSIDAD-DURACION-FRECUENCIA. (1)(2)(3)(4)(4)(4)(4)(4) Periodo de Retorno T (aos) Prob.De Exedencia P (%) Factor de Frecuencia z I10 (mm/h) i30 (mm/h) i60 (mm/h) i120 (mm/h) i180 (mm/h) 250035.0428.3520.7114.9811.82 5200.8416342.2335.7925.2117.7813.59 10101.2815345.9939.6827.5619.2414.52 2541.7507050.0043.8330.0720.8015.52 5022.0537552.5946.5131.6921.8116.16 10012.3265054.5248.9233.1522.7116.73 PRIMERA LINEALIZACION a d ax yadtd i d tai*1*1 1 + + + IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 12 de 19 Intensidad i mm/hr Duracin tPeriodo de Retorno TR (min)25102550100 1035.04042.23045.99050.00052.59054.520 3028.35035.79039.68043.83046.51048.920 6020.71025.21027.56030.07031.69033.150 12014.98017.78019.24020.80021.81022.710 18011.82013.59014.52015.52016.16016.730 Linealizacin 1/i Duracin tPeriodo de Retorno TR (min)25102550100 100.028540.023680.021740.020000.019020.01834 300.035270.027940.025200.022820.021500.02044 600.048290.039670.036280.033260.031560.03017 1200.066760.056240.051980.048080.045850.04403 1800.084600.073580.068870.064430.061880.05977 Constantes 0.0262860.0204700.0183070.0164360.0154040.014637 0.0003300.0002970.0002810.0002660.0002570.000249 A= 3029.73368.03554.33759.33891.74017.1 D= 79.6468.9465.0761.7959.9558.80 Promediod=65.70 Notaimportante.Estepaso,esdecir,laprimeralinealizacin,esnetamentegrfica,asqueel objetivodeesteanlisisesnicamenteacadmicoparaajustarexactamenteaunalnearectala dispersindedatos;porlotanto,elvalordelanlisisgrficoqueresuelveadecuadamentela linealizacin es 5 minutos, entonces se tomar este valor en adelante como vlido. Valor ded=5.00 SEGUNDA LINEALIZACION ( ) 10* log ) log( log + + + +C nx y C d t n id tCin TERCERA LINEALIZACION 10* log log log * + + K mx y K T m C T K Cm FORMULA PARA LAS CURVAS DE INTENSIDAD-DURACION-FRECUENCIA I-D-F ( )nmd tKTi+

( )469 . 0153 . 0562 . 121+tTi Estaecuacinrepresentalarelacinintensidad-duracin-frecuenciaparaunpluviografodeterminado.Esta relacin es valida solamente para el pluviografo en que fueron obtenidos los datos. IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 13 de 19 Finalmente, dicha relacin se suele presentar en la forma de la figura II-11 y II-12: TABLA II-20, PRECIPITACION-DURACION-FRECUENCIA, AREQUIPA. PRECIPITACIONES DE AREQUIPA-PERU (en milmetros) sobre los 2300 metros sobre el nivel del mar. TDuracin td (min) aos 5 10 15 30 1 hora 60 2 horas 120 3 horas 180 6 horas 360 24 horas 1440 23.836.338.3012.7719.1028.1235.0951.03107.08 54.417.299.5514.7021.9932.3640.3958.74123.24 104.908.1110.6216.3424.4535.9944.9265.33137.07 255.649.3312.2318.8128.1441.4251.7075.18157.75 506.2710.3813.6020.9231.3046.0757.5083.62175.45 1006.9811.5415.1223.2734.8151.2463.9593.00195.13 TABLA II-21, INTENSIDAD-DURACION-FRECUENCIA, AREQUIPA. INTENSIDADES DE AREQUIPA-PERU (en milmetros por hora) sobre los 2300 metros sobre el nivel del mar. TDuracion td (min) aos 5 10 15 30 1 hora 60 2 horas 120 3 horas 180 6 horas 360 24 horas 1440 245.9537.9933.2025.5419.1014.0611.708.514.46 552.8843.7338.2129.3921.9916.1813.469.795.14 1058.8248.6342.5032.6924.4518.0014.9710.895.71 2567.6955.9748.9137.6228.1420.7117.2312.536.57 5075.2962.2554.4041.8431.3023.0319.1713.947.31 10083.7369.2460.5046.5434.8125.6221.3215.508.13 3MEMORIA DE CALCULO PARA GENERACION DE CAUDALES LageneracindecaudalesdelacuencaMirafloressedesarrollarporelmtodotiemporea, este mtodo estbasadoenelhistogramadetiempo-rea. Es decir, un histograma de contribucin de las subareas de las cuencas,ylostiemposdeconcentracindelacuencaestdivididoenunnmeroigualdeintervalosde tiempo,luegoseconbinanconelhistogramadeintensidades,tambindivididoporelmismonumerode intervalos de tiempo, y de la combinacioncon el mismo TABLA II-21, HIDROGRAMA DE CRECIENTES. (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13) Descarga Parcial y Sumatoria (Km2*mm/h) Hora (hora) 4.42 (mm/h) 4.42 (mm/h) 7.95 (mm/h) 7.95 (mm/h) 7.95 (mm/h) 20.00 (mm/h) 11.75 (mm/h) 11.75 (mm/h) 5.29 (mm/h) 2.61 (mm/h) Suma (km2*mm/h) Caudal (m3/s) 0:000.000.000.00 0:201.880.001.880.52 0:404.641.880.006.521.81 1.009.794.643.380.0017.814.95 1:2015.019.798.343.380.0036.5210.14 1:4018.5615.0117.618.343.380.0062.9017.47 IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 14 de 19 2:0019.4118.5626.9917.618.348.500.0099.4227.62 2:200.0019.4133.3926.9917.6120.994.990.00123.3834.27 2:400.0034.9233.3926.9944.3112.334.990.00156.9343.59 3:000.0034.9233.3967.9026.0312.332.250.00176.8249.12 3:200.0034.9283.9939.8926.035.551.11191.4953.19 3:400.0087.8449.3439.8911.722.74191.5453.21 4:000.0051.6149.3417.965.78124.6934.64 4:200.000.0051.6122.218.8682.6822.97 4:400.000.0023.2310.9634.209.50 5:000.000.0011.4611.463.18 5:200.000.000.000.00 Total1318.25 Altura de Lluvia acumulada54.1975 Figura III-1, Hidrograma de creciente en la progresiva 4+800, Puente Sepulveda interseccin con cauce 3.1Morfologa Cuenca Miraflores Lamorfologadelacuencaestadefinidaporlascaractersticasfsicasdelasuperficiededrenajedela cuenca es |estas son: 1) El rea total de de la cuenca Miraflores es A = 24.323 km2 .(2 432.3 Ha). 2) El permetro de la cuenca Miraflores es:P =40.278 km. 3) El nmero de corriente, ANDcs, donde Ns, es el nmero de ramales o drenes de la cuenca,A, es el rea de la cuenca (km2).Dc = 5/24.323 km2.= 0.21 4)Ladensidaddedrenaje, ALDd ,dondeL,eslalongituddecorrientespermanenteseintermitentesdela cuenca (km), y A es el rea de la cuenca en km2, Dd =23.95/24.323= 0.98 5) Para la pendiente de la cuenca por el mtodo de Horton LNDSc sec = 0.1669351 6) La pendiente de la cuenca por el mtodo de Nash, ) ( m NSSc = 0.1350. 7) La pendiente promedio del cauce principal es 3.50 % CAPITULO III: ESTUDIO TOPOGRAFICO 3.1Descripcin del rea de estudio. (grficos en presentacin). 3.2Plano topogrfico. (grficos en presentacin). 3.3Perfiles longitudinales. (grficos en presentacin). 3.4Secciones transversales. (grficos en presentacin). IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 15 de 19 CAPITULO IV: ANALISIS ESTRUCTURAL DE LAS SECCIONES 4.1Descripcin: La estructura a disear es un canal en el lecho de la torrentera que pasa por la Av. Venezuela. El canal est compuesto por dos muros laterales y una losa de fondo; los mismos que se distribuyen en tres tramos: - Primer tramo: Desde progresiva 1+320 @ 1+570: Muro 1 - Segundo tramo: Desde progresiva 2+070 @ 2+350: Muros: 2, 3, y 4 - Tercer tramo: Desde progresiva 2+700 @ 3+180: Muros: 5,6,7,8,9,10 y 11 Paraelestadodecanallleno,esdecir,cuandoelaguallegaaltirantemximo.Adicionandoesta carga a las descritas en el prrafo anterior se obtiene el estado crtico para el diseo y clculo de la losa de fondo. Ademstodalaestructuraresisteadecuadamentelosefectosaldeslizamiento,volteoypresiones; esdecir;lapresindelaestructuraenlalosadefondoesmenoralesfuerzoadmisibledelsuelo(3,30 Kg/cm2). Eldiseodeloselementossehadesarrolladoenbasealosconceptosdelconcretoarmadoy mediante el mtodo a la rotura de la Norma Tcnica NTE-060. Adicionalmente, el proyecto estructural posee otras estructuras: Muros de concreto ciclpeo como control de erosin en las progresivas 1+570 y 3+180. Calzadura para empalmar con cauce existente: 1+940 @ 2+067 Losa en puente Trabada, muros laterales (Muros 11) en puente Lambramani, y 5 puentes peatonales en las siguientes progresivas: 1+380, 1+425, 1+500, 2+185, 2+780. 3.2Concepcin Estructural: Se ha optado por un sistema estructural monoltico en concreto armado conformado por dos muros laterales y una losa de fondo; formando un canal. Dichas estructuras trabajan para resistir adecuadamente los esfuerzos por corte y por flexin, en vista que resulta ser una estructura que se idealiza en el plano. La altura de los muros laterales est definida por el nivel de la rasante de las pistas y el nivel de la rasante del canal proyectado. Laidealizacinestructuralserealizpormetrodelongituddecanalylascargasalasquese encuentra sometida la estructura son: Cargatriangulardelsuelo,siendomayorenlaszonasdondeelmurotengamayor profundidad: Todos los muros. Cargaadicionalenelsuelodebidoalasobrecargadelosvehculos:1tn/m2ydebidoalacarga puntual:8,17tnparaevaluaresfuerzosdeflexiny11,80paraesfuerzosporcorte.Entodoslosmuros exceptoenelMuro1(murolateralderecho,adyacenteconelMercadoPalomar),yexceptoMuro10 (muro lateral izquierdo). Carga adicional en el suelo debido a sobrecarga de 1 tn/m2: Muro 1 (lado derecho) y Muro 10 (lado izquierdo). Cargaadicionalenelsuelodebidoalasobrecarga de los vehculos: 0,80 tn/m2 y debido a la carga puntual: 6,54 tn para evaluar esfuerzos de flexin y 9,44 para esfuerzos por corte. Son cargas mermadas en 80 %, debido a zonas en que hay muros laterales existentes a una distancia de 1 a 1,50 m. de los muros laterales proyectados. Este caso se da en el Muro 5, Muro 6 y Muro 7 (lado derecho); y Muro 9 (ambos lados). Cargadelagua:1tn/m2(considerando1metrolinealdelongituddemuro),sedacomocarga distribuidarectangularsobrelalosadefondo(estadocanallleno).Elempujetriangulardelagua contrarrestalosempujesarribamencionados,porloqueelestadodecanalllenonoescrticoparael diseo de los muros laterales. Lalosadefondosirveparatransmitirlosesfuerzoshaciaellechodelatorrentera,esdecir, funciona como zapata. IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 16 de 19 3.3Cargas: Resumiendo,lascargasdediseoempleadassondebidoalpesopropio,alempujedelsuelo,al empuje adicional del suelo por el trfico vehicular (Carga Muerta) y a la carga del agua (Carga Viva). Los valores de dichas cargas se mencionaron en el anterior acpite, faltando detallar: Carga muerta: Peso especfico del concreto armado=2400 kg/m Peso volumtrico del suelo =1700 kg/m Carga viva: Peso especfico del agua=1000 kg/m 3.4Analisis Estructural: Elanlisisestructuralestbasadoenelmtododelasrigidecesenelplanocontresgradosde libertad, el cual se ha elaborado en base al software Sap 2000.Elmodelajeestructuralenelpaquetepermiteidealizarlosmuroslateralesylalosa de fondo. La interaccinsuelo-estructuraserepresentaconresortescolocadoscadamediometroenlabase;los mismosquepresentanunarigidezigualalcoeficientedeBalastodelSuelo.(K).Elestudiodesuelos indica que se trata de una GW- grava arenosa: K=17 Kg/cm3. SehatomadolaconsideracinderealizarJuntasdeDilatacinsegnseespecificaenlosplanos, para minimizar efectos de temperatura y en todo el espesor de los muros. 3.5Diseo Estructural: Elvolteo,deslizamientoypresionesresistentesenlaestructurasonholgadamentesuperioresal volteo, deslizamiento y presiones actuantes en la misma. Los esfuerzos ltimos se han calculado en base a la amplificacin de las cargas laterales y carga del agua en un factor igual a 1.80. Losespesores de los muros laterales y de la losa de fondo son tales que resisten satisfactoriamente los esfuerzos de corte.Loas esfuerzos de flexin son absorbidos por el acero. El acero adicional es por temperatura. Las ecuaciones para el diseo lo proporciona la NTE-060. 3.6Idealizacin y Modelaje Estructural Sap 2000 IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 17 de 19 3.7Empuje del Suelo y Carga del Agua 3.8Empuje del Suelo+ Carga Puntual y Empuje debido a la S/C = 1 tn/m2 4Diagrama de Fuerzas Cortantes y Momentos Flectores en Muros laterales (Canal Vaco: Estado ms crtico para muros laterales) IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 18 de 19 CAPITULO VI: DISEO EN CONCRETO ARMADO

6.1 Requisitos generales. Normas. Losmuroslateralessediseanycalculanparaqueresistanadecuadamentelascargasaquese encontrarnsometidos,comoson:empujedelsuelo,empuje adicional debido a la sobrecargas generadas por el paso de los vehculos; en el estado de canal vaco. Dicha sobrecarga corresponde a un vehculo tipo HS20-44 (Norma AASHTO 94). Eldiseodeloselementossehadesarrolladoenbasealosconceptosdelconcretoarmadoy mediante el mtodo a la rotura de la Norma Tcnica NTE-060. 6.2Diseo por cortante (Muros laterales): Muro lateral izquierdo:espesor en la base: t izq = 50 cm. (d = 44) Cortante a una distancia d:Vud = 20,49 tn Vud / Vud/ = 24,11 tn Resistencia del Concreto: .bd c f' 0,53 Vc Vc = 33,79 Vud / < VcOK! Muro lateral derecho:espesor en la base: t der = 45 cm. (d = 39) Cortante a una distancia d:Vud = 18,94 tn Vud / Vud/ = 22,28 tn Resistencia del Concreto: .bd c f' 0,53 Vc Vc = 29,95 Vud / < VcOK! 6.3 Diseo por flexin (Muros laterales): Muro lateral izquierdo:Momento en la cara: Mu = 37,91 Tn-m. KuKu = 19,5816Cuanta = 0,0055 rea de aceroAs = 24,39 cm2 Diseo: 5/8 @ 0,075 m. Muro lateral derecho:Momento en la cara: Mu = 32,46 Tn-m. KuKu = 21,3412Cuanta = 0,0061 rea de aceroAs = 23,72 cm2 Diseo: 5/8 @ 0,075 m. IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniera Civil UNI-FIC Pgina 19 de 19 5Diagrama de Fuerzas Cortantes y Momentos Flectores en Losa de Fondo (Canal Lleno: Estado ms crtico para losa de fondo) 6.4 Diseo por cortante (Losa de fondo): Altura de losa: h = 55 cm. (d = 45) Cortante mximo:Vu = 24,63 tn Vu / Vu/ = 28,98 tn Resistencia del Concreto: .bd c f' 0,53 Vc Vc = 34,56 Vud / < VcOK! 6.5 Diseo por flexin (Losa de fondo): Momento en la cara: Mu = 39,88 Tn-m. KuKu = 19,6938 Cuanta = 0,0056 rea de aceroAs = 25,10 cm2 Diseo: 5/8 @ 0,075 m. 6CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: Para la realizacin de un Proyecto Integral como ste, es necesario el desarrollo mancomunado de las diversas especialidades de la Ingeniera Civil que intervienen en la misma. ConsiderarlosdiversosfactoresquepuedeninfluenciarenelAnlisisEstructuralyDiseodela estructura,reflejadoenunaidealizacinestructural,como:cargasvivas,muertas,mviles,empuje de terreno, del agua, etc. LaEvaluacindeImpactoAmbientalpuedeserunelementomuyimportanteaconsiderarenun Proyecto, dependiendo de la naturaleza del mismo, como en este caso.