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CURSO DE DRENAJE VIAL
1.- SISTEMA DE DRENAJE VIAL.-
SE ENTIENDE POR SISTEMA DE DRENAJE VIAL A UN CONJUNTO QUE DESTINADAS A
EVITAR LOS DAÑOS QUE LAS AGUAS PLUVIALES, SUPERFICIALES O SUBTERRANEAS
PUEDAN CAUSAR A LA VIA DE COMUNICACIÓN, ESTEN TAMBIEN ORIENTADAS A
REDUCIR LOS INCONVENIENTES QUE ESAS AGUAS PUEDAN OCASIONAR A LA
CIRCULACION DE VEHICULOS.
CLASIFICACION DE LAS VIAS DE COMUNICACION.-
VIAS EXPRESAS.-
TALES COMO AUTOPISTAS Y OTRAS VIAS CON DIVISORIA CENTRAL.
CARRETERAS.-
PAVIMENTADAS NO DIVIDIDAS, DE DOS CANALES DE CIRCULACION Y LAS DE
MAS DE DOS CANALES.
CAMINOS.-
SON CARRETERAS NO PAVIMENTADAS GENERALMENTE CARRETERAS DE
PENETRACION PARA EL SERVICIO DE POBLADOS Y CASERIOS EN LAS ZONAS
RURALES.
VIAS FERREAS.-
2.- OBJETIVOS DE UN SISTEMA DE DRENAJE VIAL.-
OBJETIVO BASICO.-
PRESERVAR LA INTEGRIDAD DE LA VIA DE COMUNICACION.
OBJETIVO COMPLEMENTARIO.-
GARANTIZAR EL TRANSITO DE VEHICULOS
ES IMPORTANTE ACLARAR QUE ESTOS DOS OBJETIVOS NO
PODRAN, EN NINGUN CASO, SER ALCANZADOS EN DETRIMENTO
DEL OBJETIVO PRIMARIO DE CUALQUIER SISTEMA DE DRENAJE
QUE SE REFIERE A EVITAR DAÑOS A LAS PERSONAS Y A LAS
PROPIEDADES.-
3.- COMPONENTES UN SISTEMA DE DRENAJE VIAL.-
OBRAS DE DRENAJES TRANSVERSAL.-
ESTAS SON EL CONJUNTO DE OBRAS QUE ENCAUZAN LAS AGUAS PARA
ATRAVESAR LA VIA DE COMUNICACION Y QUE LAS DESCARGAN EN LOS
CURSOS DE AGUA QUE ESTA CRUZA. LAS ALCANTARILLAS Y LOS PUENTES
SON LAS OBRAS DE DRENJE TRANSVERSAL MAS REPRESENTATIVAS. LAS
ESTRUCTURAS DEBEN ESTAR DISEÑADAS DE MANERA QUE LAS AGUAS DE
ESCORRENTÍA NO PRODUZCAN NI EROSIONES NI SOCAVACIONES EN LOS
TERRAPLENES DE LAS VÍAS.
OBRAS DE DRENAJES LONGITUDINAL.-
COMPRENDE TODAS AQUELLAS OBRAS QUEN EN DIRECCION PARALELA A
LA VIA VAN RECOGIENDO EL ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL PROVENIENTE
DE ELLA, DE SUS TALUDES Y DE LOS TERRENOS ADYACENTES. LAS
TORRENTERAS, CUNETAS Y CANALES SON OBRAS TIPICAS DE DRENAJE
LONGITUDINAL.
OBRAS DE SUBDRENAJE.-
CORRESPONDE A LAS OBRAS QUE RECOGEN, CONDUCEN Y DESCARGAN
FUERA DE LA VIA, TANTO LAS AGUAS SUBTERRANEAS, COMO AQUELLAS
INFILTRADAS ATRAVES DE LOS POROS Y GRIETAS DEL PAVIMENTO Y DE
LAS JUNTAS DE CONSTRUCCION.
4.- GRADOS DE PROTECCION.-
EL GRADO DE PROTECCION DE UNA VIA ESTA RELACIONADO CON EL
RIESGO DE QUE ELLA SEA DESTRUIDA EN UN PERIODO DE TIEMPO
DETERMINADO, O DE QUE EL TRANSITO DE VEHICULOS SEA SERIAMENTE
PERTURBADO. BASICAMENTE EL GRADO DE PROTECCION ADECUADO
DEPENDE DE DOS HECHOS FUNDAMENTALES:
LA IMPORTANCIA DE LA VIA (TIPO DE VIA) QUE HA DE PROTEGERSE,
PUES DE ELLA DEPENDE QUE SE CAUSEN MAYORES O MENORES DAÑOS.
LA FUNCION QUE DESEMPEÑA LA OBRA, PUES DEBE QUEDAR CLARO
QUE LA INTEGRIDAD DE LA VIA DEBE GARANTIZARSE EN GRADO
MAYOR QUE EL LIBRE TRANSITO DE VEHICULOS.
LA MEDICION PRACTICA DEL GRADO DE PROTECCION O RIESGO
ACEPTABLE CONSISTE EN SELECCIONAR EL GASTO DE DISEÑO DE
CADA COMPONENTE DEL SISTEMA, EL CUAL SE VINCULA
ESTRECHAMENTE CON EL CONCEPTO DE PROBABILIDAD DE
COCURRENCIA O CON EL PERIODO DE RETORNO.
5.1.- CONCEPTO DE PERIODO DE RETORNO.-
ASI MISMO LA PROBABILIDAD DE OCURRENCIA “J” DE UN EVENTO CUALQUIERA EN
UN PERIODO DE AÑOS “n” VIENE DADA POR LA SIGUIENTE EXPRESION:
5.2.- PROBABILIDAD DE NO OCURRENCIA.-
EL GASTO DE PROYECTO ES EL EVENTO MAXIMO DE ESCURRIMIENTO CONTRA
CUYOS EFECTOS DEBEN EVITARSE DAÑOS SEA A PROPIEDADES O A PERSONAS O
BIENES MUEBLES. SE EXPRESA EL EL EVENTO MAXIMO SEÑALADO POR SU PERIODO
DE RETORNO “Tr”, ES DECIR, EL NUMERO PROMEDIO DE AÑOS QUE TRASNCURREN
ENTRE LA OCURRENCIA DE DOS EVENTOS IGUALES.
LA PROBABILIDAD DE NO OCURRENCIA “p” SE PUEDE DEFINIR CON LA SIGUIENTE
EXPRESION:
p = 1 - 1/Tr
J = 1 - pn J = 1 – (1 – 1/Tr)n
DE IGUAL FORMA, LA PROBABILIDAD DE OCURRENCIA EN UN AÑO CUALQUIERA “j”
SE EXPRESA DE LA SIGUIENTE FORMA:
j = 1 – p = 1/Tr
5.- PERIODO DE RETORNO.-
6.- CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DEL PERIODO DE RETORNO.-
LA IMPORTANCIA DE LA VIA Y LA FUNCION QUE DESEMPEÑA LA OBRA DE
DRENAJE SON LAS DOS VARIABLES MAS SIGNIFICATIVAS PARA ELEGIR
APROPIADAMENTE EL PERIODO DE RETORNO DEL EVENTO, AL CUAL SERA
PROTEGIDA LA VIA DE COMUNICACIÓN.
SE DEBE CONSIDERAR UN TERCER CRITERIO QUE SE REFIERE A LA VIDA
UTIL DE CADA UNO DE LOS COMPONENTES QUE CONFORMA LA VIALIDAD.
SE CONSIDERA RAZONABLE QUE LA VIDA UTIL DE UNA ESTRUCTURA VIAL
SEA DEL ORDEN DE UNOS 50 AÑOS, QUE LA BASE DEL TERRAPLEN DURE DE
25 A 30 AÑOS Y QUE LA CAPA DE RODAMIENTO TENGA UNA VIDA UTIL ENTRE
3 Y 10 AÑOS.
OBRAS DE DRENAJE
TRANSVERSAL
VIAS
FERREAS
VIAS
EXPRESAS
MAS DE
DOS
CANALES
DOS
CANALESCAMINOS
VIADUCTOS 100 100 100 - -
PUENTES ( L > 10 m) 100 50 50 25 25
PONTONES ( L < 10 m ) 50 50 50 25 10
ALCANTARILLAS Q>20m3/s 50 25 25 25 10
ALCANTARILLAS Q<20m3/s 25 25 25 10 5
CANALES INTERVIALES 25 25 - - -
BATEAS - - - - 5
PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO EN AÑOS PARA OBRAS DE
DRENAJE TRANSVERSAL
TIPO DE VIA
CARRETERAS
6.- CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DEL PERIODO DE RETORNO.-
OBRAS DE DRENAJE
LONGITUDINAL
VIAS
FERREAS
VIAS
EXPRESAS
MAS DE
DOS
CANALES
DOS
CANALESCAMINOS
CANALES REVESTIDOS
ADYACENTES A LA VIA 25 10 10 5 5
CANALES REVESTIDOS
PARALELOS A LA VIA 10 10 10 5 2
CANALES REVESTIDOS DE
GRAMA O SIMILAR - 10 - - -
ZANJAS NO REVESTIDAS - - - - 5
SUMIDEROS EN LA ISLA
CENTRAL - 25 - - -
DRENAJE DE PUNTOS BAJOS 25 25 25 10 10
DRENAJE PASOS INFERIORES
EN DISTRIBUIDORES - 25 25 - -
PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO EN AÑOS PARA OBRAS DE
DRENAJE LONGITUDINAL
TIPO DE VIA
CARRETERAS
6.- CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DEL PERIODO DE RETORNO.-
7.- LIMITES DE INUNDACION.-
FUNCION BASICA.-
LOS LIMITES DE INUNDACION EN LAS OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL
DEBEN ANALIZARSE Y ESTABLECERSE EN FUNCION DE LOS POSIBLES
DAÑOS A PROPIEDADES Y TERRENOS ADYACENTES A LA VIA.
EN EL CASO DE PUENTES Y PONTONES NO SE DEBE ACEPTAR EL
DESBORDAMIENTO DE LAS AGUAS SOBRE EL TABLERO, ADEMAS DE QUE SE
RECOMIENDA DEJAR UN BORDE LIBRE COMPRENDIDO ENTRE 1 m Y 1,5 m
QUE PERMITA EL PASO DE MATERIALES FLOTANTES CUYO IMPACTO PODRIA
DAÑAR LA ESTRUCTURA DEL PUENTE.
FUNCION COMPLEMENTARIA.-
EN ESTE CASO LOS LIMITES DE INUNDACION DEBEN EXPRESARSE COMO
NIVELES O PROFUNDIDADES DE AGUA SOBRE LA CALZADA O COMO ANCHO
DE LAMINA DE ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL QUE NO AFECTEN
SENSIBLEMENTE EL TRANSITO DE VEHICULOS PARA LOS GASTOS
OCASIONADOS POR UNA TORMENTE GENERADA POR EL PRIODO DE
RETORNO SELECCIONADO.
7.- LIMITES DE INUNDACION.-
VIAS FERREAS.-
SE RECOMIENDA QUE LA LAMINA DE ESCURRIMIENTO NO LLEGUE A TOCAR
EL BALASTO.
VIAS EXPRESAS.-
CUANDO LAS AGUAS ESCURREN POR CUNETAS O CANALES LATERALES,
ESTAS NO DEBEN SOBREPASAR EL BORDE INTERIOR DEL HOMBRILLO
7.- LIMITES DE INUNDACION.-
CARRETERAS DE MAS DE DOS CANALES.-
SE PODRA ACEPTAR LA INUNDACION DE UNA PARTE DEL HOMBRILLO.
CARRETERAS DE DOS CANALES O CAMINOS.-
COMO NO TIENEN HOMBRILLO, EL FLUJO DEBE CONCENTRARSE EN LA
CUNETA SIN SOBREPASAR EL BORDE SUPERIOR DE LA MISMA.
OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL.-
GABION KEY
D
Variable
Variable
1.00 m
APRON (0.23-0.50) L = 2.5-3 DColchón Reno o gavión
GABION KEY
OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL.-
OBRAS DE DRENAJE LONGITUDINAL.-
OBRAS DE SUBDRENAJE.-
ESTRUCTURAS HABITUALMENTE UTILIZADAS EN SISTEMA DE
DRENAJE VIAL.-
CURSO DE DRENAJE VIAL
ESTRUCTURAS DE DRENAJE
LONGITUDINAL
1.- CONCEPTOS BASICOS.-
1.1.- DEFINICION DE SUMIDERO.-
SE ENTIENDE POR SUMIDERO A LAS ESTRUCTURAS QUE PERMITEN CAPTAR
LAS AGUAS QUE, ESCURRIENDO SOBRE LA SUPERFICIE PAVIMENTADA, HAN
LLEGADO A CONCENTRARSE CONTRA UN BROCAL O EN UNA CUNETA O
CANALETA.
EXISTEN DOS TIPOS BASICOS DE SUMIDERO:
SUMIDERO DE VENTANA.
SUMIDERO DE REJA.
SUMIDERO DE VENTANA
SUMIDERO DE REJA
2.- COLOCACION DEL PRIMER SUMIDERO.-
LA COLOCACION DEL PRIMER SUMIDERO EN UNA VIA DE COMUNICACIÓN, SE
DETERMINA CUANDO LA CAPACIDAD HIDRAULICA DE LA VIA ES
SOBREPASADA O CUANDO LA CAPACIDAD DE LAS CUNETAS O CANALETAS ES
SOBREPASADA.
3.- CAPACIDAD HIDRAULICA DE LAS VIAS.-
UNA VIA PAVIMENTADA SE CORRESPONDE EN HIDRAULICA A UN CANAL
MUY ANCHO QUE POR SU PENDIENTE TRANSVERSAL (BOMBEO) PUEDE
ASIMILARSE A UN CANAL TRIANGULAR CUANDO EL PAVIMENTO
REMATA CON UN BROCAL.
LA CAPACIDAD HIDRAULICA PUENDE DETERMINARSE CON LA
EXPRESION DE IZZARD.
Q = 0,00175* Z/η *y(8/3)
*S (1/2)
Q = CAPACIDAD EN LPS.
y = PROFUNDIDAD DEL AGUA ADYACENTE AL BROCAL EN cm.
NOMOGRAMA PARA EL CALCULO DE CANALES
TRIANGULARES
4.- CAPACIDAD HIDRAULICA DE CANALES Y CUNETAS.-
AMBAS ESTRUCTURAS SE CALCULAN HIDRAULICAMENTE UTILIZANDO
LA FORMULA DE MANNING CONSIDERANDO FLUJO UNIFORME. A TAL
FIN SE HAN CREADO GRAFICOS Y NOMOGRAMAS PARA AG8ILIZAR LOS
CALCULOS Y LOS DIMENSIONAMIENTOS DE ESTAS ESTRUCTURAS.
AHORA BIEN, EN EL CASO DE CANALES QUE SE REQUIERA ANALIZAR EL
PERFIL DE LA SUPERFICIE DEL AGUA QUE PUEDE SER CONDICIONADA
POR DIVERSOS ELEMENTOS, SE RECOMIENDA CALCULAR DICHO PERFIL
CONSIDERANDOI REGIMENTE UNIFORME GRADUALMENTE VARIADO.
GRAFICO PARA EL CALCULO DE CUNETAS
TIPO INOS
NOMOGRAMA PARA EL CALCULO PROFUNDIDAD CRITICA Y PROFUNDIDAD NORMAL EN CANALES TRAPECIALES
NOMOGRAMA PARA EL CALCULO DE CANALES
RECTANGULARES
5.- CALCULO Y UTILIZACION DE SUMIDEROS.-
5.1.- SUMIDEROS DE VENTANA.-
SE UTILIZAN CUANDO SE QUIERE
CAPTAR LAS AGUAS QUE ESCURREN
ADOSADAS A LOS BROCALES DE LAS
VIAS.
GRAFICO PARA EL CALCULO DE SUMIDEROS
DE VENTANA
5.- CALCULO Y UTILIZACION DE SUMIDEROS.-
5.1.- SUMIDEROS DE REJA.-
AL IGUAL QUE LOS SUMIDEROS DE
VENTANA SE UTILIZAN CUANDO SE
QUIERE CAPTAR LAS AGUAS QUE
ESCURREN ADOSADAS A LOS BROCALES
DE LAS VIAS.
SON MUCHO MAS EFECTIVOS QUE LOS
SUMIDEROS DE VENTANA PUES LA
ABERTURA PARA CAPTAR EL FLUJO ES
EVIDENTEMENTE MAYOR.
GRAFICO PARA EL CALCULO DE SUMIDEROS
DE REJA
CURSO DE DRENAJE VIAL
ESTRUCTURAS DE DRENAJE
TRANSVERSAL
1.- CONCEPTOS BASICOS.-
1.1.- DEFINICION DE ALCANTARILLA.-
SE ENTIENDE POR ALCANTARILLA AL CONDUCTO DE DRENAJE TRANSVERSAL,
SEA DE SECCION CIRCULAR, RECTANGULAR O ABOVEDADA, CONSTRUIDA EN
CONCRETO O METAL CORRUGADO, UTILIZADO PARA PASAR LA ESCORRENTIA
SUPERFICIAL A TRAVÈS DE TERRAPLENES.
1.2.- FACTORES PARA EL ANALISIS HIDRAULICO.-
EL ANALISIS HIDRAULICO DEL FLUJO EN UNA ALCANTARILLA DEPENDE DE
VARIOS FACTORES:
1.- GASTO DE DISEÑO (Q).
2.- CONDICIONES HIDRAULICAS AGUAS ABAJO, REFERIDA A LA
PROFUNDIDAD QUE ALCANZAN LAS AGUAS (Hs) PARA UN DETERMINADO
GASTO Q .
3.- CONDICIONES HIDRAULICAS AGUAS ARRIBAS, REFERIDA A LA
PROFUNDIDAD A LA ENTRADA DE LA ALCANTARILLA (He)
EL PROYECTISTA TIENE QUE COMENZAR A ESTABLECER LOS SIGUIENTES DATOS:
1.- GASTO DE PROYECTO.
2.- COTAS DE AGUA PERMISIBLE EN LA ENTRADA.
3.- GEOMETRIA PREVISTA PARA LA SECCION EN LA ENTRADA.
4.- CONDICIONES DEL TERRENO.
5.- CARACTERISTICAS DE LA DESCARGA.
CON ESTA INFORMACION, SE DEBE SELECCIONAR EL TIPO, NUMERO Y LAS
DIMENSIONES APROPIADAS DE LOS CONDUCTOS, DE FORMA TAL QUE LA CARGA
REQUERIDA POR SU FUNCIONAMIENTO HIDRAULICO SEA COMPATIBLE CON LA
MAXIMA PERMITIDA Y QUE EN LA DESCARGA RESULTEN VELOCIDADES SIN EFECTOS
PERJUDICIALES.
4.- LAS CARACTERISTICAS GEOMETRICAS DE LA ALCANTARILLA:
PENDIENTE DE FONDO (So), FORMA (CIRCULAR, RECTANGULAR O
ABOVEDADA), LONGITUD, DIMENSIONES, COEFICIENTE DE
RUGOSIDAD.
5.- LA FORMA DE LA ESTRUCTURA DE ENTRADA PARA DETERMINAR
LA ENERGIA REQUERIDA PARA ACELERAR LAS AGUAS, CONOCIDA
COMO PERDIDA DE CARGA MENOR.
6.- LA FORMA DE LA ESTRUCTURA DE SALIDA NO ES IMPORTANTE PARA
ANALIZAR EL FUNCIONAMIENTO, YA QUE SE SUPONE QUE SE DISIPA TODA
LA ENERGIA CINETICA.
2.- FUNCIONAMIENTO HIDRAULICO.-
UNA VEZ EXPUESTO LOS FACTORES QUE AFECTA EL FUNCIONAMIENTO
HIDRAULICO DE LA ALCANTARILLA, SE LLEGA A LA CONCLUSION QUE EL
GASTO QUE PUEDA PASAR POR DICHA ESTRUCTURA, ESTARA A VECES
CONTROLADO EN SU ENTRADA Y A VECES EN SU SALIDA.
2.1.- CONTROLES.-
CONTROL A LA ENTRADA.
CONTROL A LA SALIDA.
2.1.1.- CONTROL A LA ENTRADA.-
SE TIENE CONTROL A LA ENTRADA CUANDO LA CAPACIDAD DE
CONDUCCION DE UNA ALCANTARILLA ESTA LIMITADA A LO QUE LA
GEOMETRIA DE SU ENTRADA PERMITE PASAR, ES DECIR SOLO EL AREA DE LA
SECCION DE ENTRADA Y LAS CARACTERISTICAS DE SUS BORDES
INTERVIENEN PARA FIJAR LA ENERGIA NECESARIA PARA PASAR CIERTO
GASTO (Q) Y POR CONSIGUIENTE SE DETERMINA LA ALTURA DE AGUA A LA
ENTRADA (He).
EN ESTE CASO NO INTERVIENEN LA PENDIENTE DEL CONDUCTO, NI SU
RUGOSIDAD, NI LA LONGITUD Y NI LAS CONDICIONES DE LA DESCARGA.
2.1.2.- CONTROL A LA SALIDA.-
SE TIENE CONTROL A LA SALIDA CUANDO LA CAPACIDAD DE CONDUCCION
DE UNA ALCANTARILLA ESTA DETERMINADA POR LA SECCION DE ENTRADA,
LA ALTURA DE AGUA A LA SALIDA, LA LONGITUD, EL AREA DE LA SECCION
TRANSVERSAL, LA PENDIENTE Y LA RUGOSIDAD DEL CONDUCTO, ADEMAS
CUANDO LA CAPACIDAD DE CONDUCCIÒN ESTÀ DETEMINADA POR EL
GASTO QUE LAS CONDICIONES DE SU SALIDA PERMITA DESAGUAR.
3.- CALCULO HIDRAULICO.-
3.1.- SELECCIÓN DE LA ALCANTARILLA.-
EL TIPO, NUMERO DE UNIDADES Y DIMENSIONES DE UNA ALCANTARILLA, SE
ESCOJEN MEDIANTE CALCULOS HIDRAULICOS CON LOS CUALES SE
COMPRUEBA QUE CADA UNA DE LAS ALTERNATIVAS PLANTEADAS
SATISFACEN LA CONDICION DE CONDUCIR EL GASTO DE PROYECTO, SIN
EXCEDER LA ALTURA DE AGUA PERMISIBLE A LA ENTRADA, NI PRODUCIR
SOCAVACION EN LA DESCARGA.
LA SELECCIÓN ES EN ULTIMA INSTANCIA DE ORDEN ECONOMICO.
3.2.- PROCEDIMIENTO DE CALCULO.-
PARA DETERMINAR LA CAPACIDAD CORRESPONDIENTE A UNA
ALCANTARILLA CUYAS CONDICIONES DE ENTRADA Y SALIDA, TIPO, FORMA
Y DIMENSIONES, PENDIENTE Y LONGITUD SEAN CONOCIDAS, SE PROCEDE A
CALCULAR LA ALTURA DE AGUA A LA ENTRADA (He), BAJO LAS
POSIBILIDADES DE CONTROL: A LA ENTRADA Y A LA SALIDA.
LA MAYOR DE LAS DOS ALTURAS CALCULADAS DETERMINARÀ LA
CAPACIDAD DE LA ALCANTARILLA LA CUAL DEBE SER MAYOR O IGUAL AL
GASTO DE PROYECTO.
LA ALTURA DE AGUA (He) NO PODRA EXCEDER LA ALTURA PERMISIBLE
PREVIAMENTE ESTABLECIDA.
LOS NOMOGRAMAS QUE A CONTINUACION SE PRESENTAN FACILITAN EL
CALCULO HIDRAULICO DE LAS ALCANTARILLAS.
CAJONES CON CONTROL A LA ENTRADA
TUBOS DE CONCRETO CON CONTROL A LA ENTRADA
TUBOS DE METAL CON CONTROL A LA ENTRADA
SECCIONES ABOVEDADAS DE METAL CORRUGADO CON CONTROL A
LA ENTRADA.
CAJONES CON CONTROL A LA SALIDA
TUBOS DE CONCRETO CON CONTROL A LA SALIDA
TUBOS DE METAL CON CONTROL A LA SALIDA
SECCIONES ABOVEDADAS DE METAL CORRUGADO CON CONTROL A LA
SALIDA.
PARA COMPROBAR SI UNA ALCANTARILLA ES APROPIADA PARA CONDUCIR
EL GASTO DE PROYECTO, SE CALCULA LA CARGA DE AGUA CON CONTROL A
LA ENTRADA Y CON CONTROL A LA SALIDA, SE COMPARAN Y SE ELIGE LA
MAYOR DE LAS DOS, PARA ESTABLECER LAS CONDICIONES DE
FUNCIONAMIENTO.
3.2.1.- DATOS BASICOS.-
PARA COMENZAR CON EL CALCULO HIDRAULICO DE UNA ALCANTARILLA, SE
ESTABLECEN LOS SIGUIENTES DATOS:
GASTO DE PROYECTO (Q), DETERMINADO PARA EL PERIODO DE
RETORNO APROPIADO, DE ACUERDO A LOS ESTUDIOS HIDROLOGICOS
REALIZADOS.
ALTURA DE AGUA PERMISIBLE A LA ENTRADA, LA CUAL DEPENDE:
• LA ELEVACION DE LA SUBRASANTE DE LA VIA EN LA ZONA
ADYACENTE.
• LA ELEVACION DE LAS PROPIEDADES VECINAS.
• LAS POSIBILIDADES DE TAPONAMIENTO DE LA ENTRADA.
• PRESION HIDROSTATICA EXCESIVA SOBRE LOS TERRAPLENES
DE LA VIA.
VELOCIDAD PERMISIBLE EN LA DESCARGA, DE ACUERDO AL TIPO DE
MATERIAL, TAL Y COMO SE MUESTRA A CONTINUACION:
VELOCIDADES MAXIMAS PERMISIBLES ( m/s)
AGUAS CLARAS
AGUAS CON
SEDIMENTOS
AGUAS CON
ARRASTRE,
ARENA Y
GRAVA
TIPOS
DE SUELO
VEGETACIÓN
ABUNDANTE
VEGETACIÓN
REGULAR
VEGETACIÓN
ESCASA
NINGUNA
VEGETACIÓN
NINGUNA
VEGETACION
NINGUNA
VEGETACION
Arena fina
1.0
0.7
0.5
0.5
0.8
0.5
Marga arenosa 1.0 0.7 0.6 0.6 0.8 0.6
Limo arcilloso 1.0 0.7 0.6 0.6 1.0 0.6
Marga
arenoso-limosa
1.5 1.2 1.0 0.7 1.1 0.7
Cenizas
volcánicas
- - - 0.7 1.1 0.6
Grava fina - - - 0.7 1.5 1.1
Arcilla fina 1.8 1.5 1.0 1.0 1.5 1.5
Suelos gradados
de marga a grava
- - - 1.0 1.7 1.5
Suelos gradados
de limo a grava
- - - 1.2 1.1 0.6
Grava gruesa - - - 1.2 1.8 2.0
Grava y
cantos rodados
- - - 1.5 1.7 2.0
Esquistos, lutita - - - 2.0 2.0 1.5
ALTURA DE AGUA A LA SALIDA, DEBE SER ESTABLECIDA A PARTIR DE
CALCULOS HIDRAULICOS, Y SI NO HAY SUFICIENTE INFORMACION
PARA CALCULARLA, SE DEBE ESTABLECER RAZONADAMENTE.
PENDIENTE Y LONGITUD DE LA ALCANTARILLA, DATOS OBTENIDOS DE
LOS PLANOS DE ACUERDO A LA UBICACIÓN Y LOCALIZACIÒN.
CARACTERISTICAS DE LA ALCANTARILLA, DADA POR EL TIPO Y LA
FORMA.
3.2.2.- CONTROLES.-
CONTROL A LA ENTRADA.-
LA ALTURA DE AGUA A LA ENTRADA (He) SOLO DEPENDE DE LA FORMA Y DEL
TIPO DE ALCANTARILLA.
ANALITICAMENTE LA ALTURA DE AGUA EN LA ENTRADA (He) SE CALCULA
MEDIANTE LA SIGUIENTE FORMULA:
UNA VEZ SELECCIONADO EL TAMAÑO TENTATIVO DE LA ALCANTARILLA, SE
PROCEDE A CALCULAR LA ALTURA DE AGUA A LA ENTRADA DE (He),
CONSIDERANDO LAS DOS POSIBILIDADES DE CONTROL: A LA ENTRADA O LA
SALIDA.
LA ALTURA QUE RESULTE MAYOR, DEFINIRA EL TIPO DE CONTROL QUE SE HA
DE TENER, LA CUAL DEBE SER COMPARADA CON LA ALTURA PERMISIBLE EN
LA ENTRADA, LA CUAL VIENE DADA POR LAS CONDICIONES DEL TERRAPLEN
O POR EL DESBORDE HACIA LOS TERRENOS ADYACENTES.
He=Ke*V²/(2*g)
UTILIZANDO LOS GRAFICOS O NOMOGRAMAS DE CAPACIDAD CON CONTROL
A LA ENTRADA, APROPIADO AL TIPO DE ALCANTARILLA Y CONSIDERANDO
EL TAMAÑO TENTATIVO YA SELECCIONADO SE DETERMINA, EN LA ESCALA
CORRESPONDIENTE AL TIPO DE ENTRADA, EL VALOR DE He/D.
EN CADA UNO DE LOS NOMOGRAMAS APARECE IDENTIFICADA LA FORMA DE
LA ENTRADA CORRESPONDIENTE.
CAJONES CON CONTROL A LA ENTRADA
TUBOS DE CONCRETO CON CONTROL A LA ENTRADA
TUBOS DE METAL CON CONTROL A LA ENTRADA
SECCIONES ABOVEDADAS DE METAL CORRUGADO CON CONTROL A
LA ENTRADA.
NOMOGRAMAS CON CONTROL A LA ENTRADA.-
CONTROL A LA SALIDA.-
EN EL CASO DE QUE EL GASTO QUE CONDUCE LA ALCANTARILLA SEA AQUEL
QUE SU SALIDA PERMITE DESAGUAR, LA PROFUNDIDAD DEL AGUA A LA
ENTRADA DE LA ALCANTARILLA DEPENDE DE LA ALTURA DE AGUA A LA
SALIDA, DE LAS PERDIDAS DE CARGA ENTRE LA ENTRADA Y LA SALIDA Y DE
LA DIFERENCIA DE NIVEL ENTRE LA ENTRADA Y LA SALIDA.
POR PRINCIPIO DE LA CONSERVACION DE LA ENERGIA TENEMOS :
He=H + ho – L*So
DONDE:
He = ES LA PROFUNDIDAD EN (m) DE AGUA A LA ENTRADA.
H = ES LA PERDIDA DE CARGA TOTAL EN EL CONDUCTO
ho = ES EL NIVEL DE AGUA EN LA DESCARGA DE LA
ALCANTARILLA, EL CUAL DEPENDE SI LA DESCARGA ESTA
SUMERGIDA O NO
L*So = ES LA DIFERENCIA DE COTA EN (m) ENTRE LA ENTRADA Y
LA SALIDA DE UNA ALCANTARILLA DE LONGITUD (L) CON
PENDIENTE CONSTANTE IGUAL A So.
DESCARGA NO SUMERGIDA.-
SI LA DESCARGA NO ESTA SUMERGIDA CORRESPONDE A LA PROFUNDIDAD
DE LAS AGUAS EN LA SALIDA DEL CONDUCTO LA CUAL SE PUEDE
APROXIMAR AL PROMEDIO ENTRE LA PROFUNDIDAD CRITICA Y LA
PROFUNDIDAD A SECCION PLENA, TAL Y COMO SE MUESTRA A
CONTINUACION:
ho = (Yc + D)/2
DESCARGA SUMERGIDA.-
SI LA DESCARGA ESTA SUMERGIDA, EL VALOR DE ho, SE TOMA:
ho = Hs
EN CASOS DE NO DISPONER DE LOS DATOS SIUFICIENTES PARA CALCULAR
LA PROFUNDIDAD EN LA DESCARGA (Hs), SE PUEDE SUPONER IGUAL A LA
PROFUNDIDAD NORMAL EN EL CAUCE PRINCIPAL.
H=V²/(2*g)*(1.5+2*g*L*η²/R (4/3)
)
DONDE:
LA EXPRESION ANTERIOR SE RESUME COMO LA PERDIDA DE CARGA
EN LA ENTRADA DE LA ESTRUCTURA, LA PERDIDA POR RESISTENCIA DE
SUPERFICIE EN EL CONDUCTO DE LONGITUD (L), RADIO HIDRAULICO (R)
Y RUGOSIDAD (n) Y LA CARGA DE VELOCIDAD QUE SE SUPONE
TOTALMENTE DISIPADA EN LA DESCARGA.
H = ES LA PERDIDA DE CARGA TOTAL EN EL CONDUCTO, Y SE
OBTIENE A TRAVES DE LOS NOMOGRAMAS CORRESPONDIENTE AL
TIPO DE ESTRUCTURA O ANALITICAMENETE A TRAVES DE LA
SIGUIENTE EXPRESION:
H= O,5 *V²/(2*g) + L*(V*η/R(4/3)
)2
+ V²/(2*g)
4.- INCIDENCIA DEL DRENAJE TRANSVERSAL EN EL
PROYECTO DE UNA VIALIDAD.-
OBRAS DE DRENAJE CONSONO CON EL ALINEAMIENTOPERO QUE REQUIERE DE LA MODIFICACION DE LAALTIMETRIA DE LA CALZADA
OBRAS DE DRENAJE CON PROBLEMAS DESEDIMENTACION POR ESCASA PENDIENTE
OBRAS DE DRENAJE CON EN UN CAMBIO BRUSCO DEDIRECCION EN LA ENTRADA, LO QUE CONLLEVA AEROSIONES Y SOCAVACIONES EN LA PARTE EXTERNA DELA ENTRADA Y DEPOSICION DE SEDIMENTO EN LAPARTE INTERNA DE LA CURVA.
4.- INCIDENCIA DEL DRENAJE TRANSVERSAL EN EL
PROYECTO DE UNA VIALIDAD.-
SE RECOMIENDA IMPLANTAR LA ALCANTARILLA EN ELMISMO ALINEAMIENTO DEL CAUCE NATURAL
EN CAUCES SINUOSO, SE RECOMIENDA ALINEAR LAALCANTARILLA INTENTANDO NO PRODUCIR CAMBIOSBRUSCOS DE DIRECCION EN LA ENTRADA DE LA OBRA YDOSPONER DE ELEMENTOS DE PROTECCION DEMARGENES Y DE FONDO EN LOS PARAMENTOISEXTERIORES DE LOS CAMBIOS DE DIRECCION
5.- ALGUNOS ELEMENTOS DE PROTECCION EN LAS
ENTRADAS Y DESCARGAS DE UN DRENAJE TRANSVERSAL.-
SI EXISTE EL RIESGO DE SEDIMETACION A LA ENTRADA SE DEBEN CONSTRUIR ELEMENTOS DE RETENCION DE SEDIMENTOS
5.- ALGUNOS ELEMENTOS DE PROTECCION EN LAS
ENTRADAS Y DESCARGAS DE UN DRENAJE TRANSVERSAL.-
SI LAS DESCARGAS SON SUSCEPTIBLES A EROSIONES YSOCAVACIONES SE PUEDEN EMPLEAR REVESTIMIENTOSO ESTRUCTURTAS DE DISPACION DE ENERGIA
6.- DELIMITACION DE LA PLANICIE INUNDABLE ANTES Y
DESPUES DE LA IMPLANTACION DE LA ESTRUCTURA DE
DRENAJE.-
SE DEBE REALIZAR LA MODELIZACIONUNIDIMENSIONAL DE LA SITUACION ACTUAL YDELIMITAR LA PLANICIE INUNDABLE.
SE DEBE REALIZAR LA MODELIZACIONUNIDIMENSIONAL CON LA INFLUENCIA DE LAVIALIDAD Y DELIMITAR LA PLANICIE INUNDABLE.
7.- PROTECCION DE PILAS Y ESTRIBOS.-
SE DEBEN ANALIZAR TODOS LAS CARACTERISTICASHIDRAULICAS Y GEOTECNICAS PARA EVITAR QUE ELPASO DE LAS CRECIDAS ORIGINE EROSIONES YSOCAVACIONES INDESEABLS QUE PONGAN ELPELIGRO LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA.
7.- PROTECCION DE PILAS Y ESTRIBOS.-
LAS ESTRUCTURAS DE PROTECCION DE PILAS YESTRIBOS SON MUY VARIADAS, PERO TODAS DEBENTENER COMO PARAMETRO DE DISEÑO LASDIMENSIONES DE EROSIONES Y SOCAVACIONES QUESE PUEDEN PRESENTAR, ASI COMO LAS VELOCIDADESDEL FLUJO Y LA CONFIGURACIONES DE LAS LINEAS DECORRIENTE, DE MANERA DE PODER DISEÑAR ESTASPROTECCIONES EN FUNCION DE ESTOS PARAMETROS.
PUENTE CAMURI GRANDE (09/01/05) PUENTE CAMURI GRANDE (10/02/05)
PUENTE CAMURI GRANDE (17/02/05)
8.- PROTECCION DE VIAS DE COMUNICACIÓN ANTE
INMINENTE COLAPSO POR SEDIMENTACION.-
DESVIO DEL RIO HACIA CUENCA ADYACENTE (10/02/05)
CONSTRUCCION DE CANALIZACION DEL RIO PARAMEJORAR LA CAPACIDAD HIDRAULICA DEL CAUCENATURAL
CONSTRUCCION DE PRESAS DE RETENCION DESEDIMENTOS PARA MINIMIZAR EL TRANSPORTE DEESTOS HASTA EL SITIO DE PUENTE Y EVITAR ELATARQUINAMIENTO DEL GALIBO DEL PUENTE.
