Examen Final Hidrologia y Drenaje de Vias 2011

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

ESCUELA DE POST GRADO
Docente: Julio Kuroiwa Zevallos, Ph.D.
EXAMEN FINAL DE HIDROLOGÍA Y DRENAJE DE VÍAS 2011
Instrucciones: El examen escrito se desarrolla de manera personal. Puede usar una calculadora
científica, programable o laptop. Tenga a la mano los ábacos proporcionados por el profesor del
curso. Puede usar además las separatas en el desarrollo del examen. Responda las preguntas de
manera sucinta pero completa.
1. Las siguientes preguntas se refieren al Diseño de obras de drenaje superficial.

a) Un canal trapezoidal de mampostería de piedra (n = 0.020) cuya base es 0.75 m y
cuya inclinación de taludes es 1.5 H: 1 V debe permitir el paso de 2 m3/s con una
pendiente de 7.5 por diez mil. Si la altura del canal es 1.2 m indique si el canal tiene
la capacidad suficiente para evacuar el caudal con un borde libre adecuado. (2
puntos)
b) El tirante a la salida de una alcantarilla de metal corrugada (TMC, n = 0.024) cuyo diámetro
es 1.8 m es 0.65 m. La alcantarilla de 20 m de largo evacúa 1.5 m3/s y su pendiente es uno
por mil. Halle los tirantes en la alcantarilla a la mitad de la alcantarilla y en el extremo
aguas arriba. Considere control de salida. (3 puntos)
c) Indique las ventajas y desventajas del uso de los materiales que se indican en los puntos a.,
b. y c. como conductos de alcantarillas. En qué casos se pueden emplear y en que casos no
se deberían emplear. Explique brevemente sus respuestas.
a. PVC.
b. Tubería de Metal Corrugada.
c. Concreto. (2 puntos)
d) Estime la vida útil de una alcantarilla metálica revestida con zinc que tiene un espesor de 2
mm. El PH medido del agua es 5.5 y la mínima resistividad es aproximadamente 2000
cm. (1 punto)
2. Dibuje y represente en un esquema las obras de drenaje vial (drenaje transversal,

longitudinal, subdrenaje y otras) de una carretera en una zona rural montañosa. En
particular, explique con un poco de detalle bajo que condiciones emplearía las
siguientes obras de drenaje transversal: (i) Alcantarillas tipo Marco (ii)
Alcantarillas Circulares (iii) Badenes. (3 puntos)
3. Diseño de subdrenes
La intensidad de lluvia para una lluvia de 60 minutos y cuyo periodo de retorno es 2
años es 40 mm/hr. Se quiere verificar el diseño de un subdren de PVC cuyo diámetro es
4” (100 mm) que se va a instalar a ambos lados de una vía de dos carriles. Asuma que
cada carril tiene un ancho total de 4.20 m. La pendiente de la tubería es 0.25 %. El
material de relleno del subdren es una gravilla con arena que tiene una permeabilidad de
0.035 cm/s. Indique si el diseño es correcto tomando en cuenta que el ancho del
subdren es 80 cm y que la distancia de evacuación (recorrido del subdren hasta el punto
de evacuación) es 500 m como máximo. Asuma que existe conectividad entre la capa
drenante de la vía y los subdrenes. Si el tamaño de la tubería no permite el paso del
agua, indique si es necesario aumentar el diámetro de la tubería y también cuál sería el
1
nuevo díametro. Las tuberías se ofrecen en diámetros que aumentan en intervalos de 2”
(4”, 6”, 8”, etc.) (2 puntos)
4. Erosión / Control de Erosión
a) Erosión en pilares de puentes. Un pilar alargado cuyos extremos son semicírculos

(Largo total: 4 m, ancho o diámetro = 1 m) está sometido a una corriente cuya velocidad
media aguas arriba es 2.1 m/s. El tirante es aproximadamente 3.5 m. Si la inclinación
del eje del pilar con respecto a la corriente es 10 grados, calcule la socavación local
usando la ecuación de Colorado State University. (1 punto)
b) Se desea estimar la socavación para las condiciones de diseño de un puente que se

apoya sobre dos estribos en forma de aleros. El tirante para el caudal de diseño es 3.5 m
y la velocidad correspondiente es 2.9 m/s. El esfuerzo cortante medio es 80 N/m2 en la
base del canal. La intrusión en el estribo izquierdo es aproximadamente 6 m y del lado
derecho es 4 m. El lecho es aluvial y está formado por partículas redondeadas cuyos
diámetros característicos son: d90 = 85 mm, d84 = 70 mm, d50 = 42 mm, d16 = 22 mm.
Asuma que el flujo es aproximadamente perpendicular a los estribos (2 puntos)
c) Un canal trapezoidal cuya base es 4 m transportará 18 m3/s con una pendiente de dos
por mil. La inclinación de los taludes es 1.5 H: 1 V. El canal será recubierto con
colchonetas tipo Reno® cuyo espesor es 0.25 m. El tamaño mínimo de las rocas es
120 mm y el tamaño máximo es 160 mm. El suelo es una arena cuyo diámetro es 0.4
mm. Determine si es apropiado emplear colchonetas para proteger el canal y si es
necesario usar un filtro. ¿Qué tipo de filtro usaría? (3 puntos)
Los problemas suman 24 puntos, pero la nota máxima para este examen es 20.
Puntos adicionales
Trabajos adicionales
Entregue el informe de la inspección de la carretera Lima - Canta. La inspección se
llevará a cabo el 14 de Enero a partir de las 8 am, previa coordinación. (3 puntos)
Informe de modelamiento hidráulico en un puente – Por enviar. (2 puntos)
Duración del Examen: 2 horas 50 min
Rímac, 07 de Febrero de 2012
EL PROFESOR DEL CURSO

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1. Las siguientes preguntas se refieren al Diseño de obras de drenaje superficial.

2. Dibuje y represente en un esquema las obras de drenaje vial (drenaje transversal,

4. Erosión / Control de Erosión

a) Erosión en pilares de puentes. Un pilar alargado cuyos extremos son semicírculos

b) Se desea estimar la socavación para las condiciones de diseño de un puente que se

Informe de modelamiento hidráulico en un puente – Por enviar. (2 puntos)

Duración del Examen: 2 horas 50 min

Rímac, 07 de Febrero de 2012

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