Hydraulic Redesign of a Culvert that Intercepts the Intervalles Road, in the El Tambo Parish
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
The existing culvert in the El Tambo parish, located at the intersection of Rosalino Paute Street and the Intervalles Road, shows an approximate 48% reduction in its hydraulic cross-section due to sedimentation, in addition to diagonal cracks in its structural elements. In response to this problem, the study aimed to determine the design discharge and develop the hydraulic and structural redesign of the culvert, ensuring adequate hydraulic performance and structural stability in accordance with current regulations. The methodology consisted of a quantitative applied study, which included hydrological analysis and hydraulic modeling using the HY-8 software. Structural design was carried out in accordance with the AASHTO LRFD 2020 standard, using geotechnical parameters obtained through SPT tests. As a result, a design discharge of 0.613 m³/s was determined for a 25-year return period, and a reinforced concrete box culvert measuring 1.10 m × 1.10 m and 80.40 m in length was proposed. The results confirm the hydraulic inadequacy of the existing structure and validate the proposed redesign, which significantly improves hydraulic capacity, structural safety, and the resilience of road infrastructure to extreme events.
Downloads
Article Details
Section
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
How to Cite
References
Arellano-Choca, G. S. (2020). Evaluación hidráulica de alcantarillas mediante modelación computacional. Ingeniería Agrícola y Biosistemas, 12(1), 55–68. https://doi.org/10.5154/r.inagbi.2018.10.020
Briceño, E. O. (2020). Evaluación de la capacidad de transporte de caudales y sedimentos del drenaje transversal en una carretera montañosa en los Andes del Ecuador. Avances: Investigación en Ingeniería, 18(1), 2–14. https://doi.org/10.18041/1794-4953/avances.2.6628
Daza, M. (2013). Estudio para determinar la variación del coeficiente de escorrentía y su impacto en la capacidad de la red de alcantarillado en los colectores de las calles Arirumba e Imbabura [Tesis de pregrado, Universidad de Cuenca]. Repositorio Institucional Universidad de Cuenca. https://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/4540
Empresa Metropolitana de Alcantarillado y Agua Potable de Quito [EMAAP-Q]. (2009). Normas de diseño de sistemas de alcantarillado para la EMAAP-Q (1.ª ed.). https://www.aguaquito.gob.ec/Alojamientos/PROYECTO%20LA%20MERCED/ANEXO%202%20NORMAS_ALCANTARILLADO_EMAAP.pdf
England, J. F., Jr., Cohn, T. A., Faber, B. A., Stedinger, J. R., Thomas, W. O., Jr., Veilleux, A. G., Kiang, J. E., & Mason, R. R., Jr. (2019). Guidelines for determining flood flow frequency—Bulletin 17C (ver. 1.1, May 2019) (Techniques and Methods, Book 4, Chap. B5). U.S. Geological Survey. https://doi.org/10.3133/tm4B5
Federal Highway Administration. (2012). Bridge and culvert scour design (FHWA-HIF-12-026). https://www.fhwa.dot.gov/engineering/hydraulics/pubs/12026/hif12026.pdf
Guerrero-Calero, J. M., Moran-González, M., Zapata-Velasco, M. L., Mieles-Giler, J. W., & Cárdenas-Baque, D. A. (2024). Potencial fotovoltaico para sistemas de bombeo de agua para la comuna de Joa, Manabí, Ecuador. Journal of Economic and Social Science Research, 4(3), 32–45. https://doi.org/10.55813/gaea/jessr/v4/n3/119
Günal, M. A. (2017). Cross-drainage culvert design by using GIS. Acta Physica Polonica A, 132(3), 595–598. https://doi.org/10.12693/APhysPolA.132.595
Instituto Ecuatoriano Forestal y de Áreas Naturales y Vida Silvestre [INEFAN]. (1995). Manual de procedimiento forestal. https://www4.quito.gob.ec/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=43768
Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología [INAMHI]. (2019). Determinación de ecuaciones para el cálculo de intensidades máximas de precipitación. https://www.inamhi.gob.ec/Publicaciones/Hidrologia/ESTUDIO_DE_INTENSIDADES_V_FINAL.pdf
Instituto Nacional de Vías [INVIAS]. (2009). Manual de drenaje para carreteras. https://onl.dnp.gov.co/sites/comunidadvirtual/Tecnologas%20%20intervenciones/Manual%20de%20drenajes%20para%20carreteras.pdf
Jasim, N. A. (2018). Design of box culvert in Iraqi highways considering catchment areas. International Journal of Engineering and Technology, 7(4.37), 157–162. https://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.37.24093
Kang, M. S. (2009). Design of drainage culverts considering critical storm duration. Biosystems Engineering, 104(3), 425–434. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2009.07.004
Kozanis, S., Christofides, A., Mamassis, N., Efstratiadis, A., & Koutsoyiannis, D. (2010). Hydrognomon—Open source software for the analysis of hydrological data. En Geophysical Research Abstracts (Vol. 12, Resumen 12419). European Geosciences Union. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.21350.83527
Leiva, D., & Rodríguez, Y. (2016). Identificación de modelos estadísticos para la regionalización de los caudales máximos de la cuenca Magdalena-Cauca [Trabajo de grado, Universidad Distrital Francisco José de Caldas]. Repositorio institucional. http://hdl.handle.net/11349/3212
Luo, Z. G. (2021). Comparison of hydraulic design methods for highway culverts and analysis on influencing factors between China and US. Highway and Transportation Research and Development, 38(7), 69–76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2021.07.010
Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda [MIDUVI]. (2014). NEC-SE-DS: Peligro sísmico, diseño sismo resistente (parte 1). https://www.habitatyvivienda.gob.ec/wp-content/uploads/2023/03/2.-NEC-SE-DS-Peligro-Sismico-parte-1.pdf
Ministerio de Obras Públicas y Transportes. (2016). Guía técnica para la gestión del riesgo en infraestructura vial. http://repositorio.mopt.go.cr:8080/xmlui/123456789/488
Ministerio de Transporte y Obras Públicas [MTOP]. (2003). Normas de diseño geométrico de carreteras. https://sjnavarro.wordpress.com/wp-content/uploads/2011/08/manual-de-diseno-de-carreteras.pdf
Ponce, V. M. (2014). Engineering hydrology: Principles and practices (2nd ed., en línea). https://ponce.sdsu.edu/enghydro/
Rodríguez, O., Mendoza, R., & Sepúlveda, T. (2000). Metodología para el estudio de la patología de las alcantarillas en las carreteras colombianas. Ingeniería y Universidad. https://revistas.javeriana.edu.co/index.php/iyu/article/view/34039
Smith, J. D. (2024). Improvements to the hydraulic performance of culverts under inlet control conditions by optimisation of inlet characteristics. Water, 16(11), 1569. https://doi.org/10.3390/w16111569
Torres-Cobo, L. E., Alcázar-Espinoza, J. A., Vera-Guerrero, D. I., & Verdugo-Arcos, J. A. (2024). Propuesta de diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales domesticas a escala piloto. Journal of Economic and Social Science Research, 4(4), 107–121. https://doi.org/10.55813/gaea/jessr/v4/n4/135