POST GRADO EN INGENIERIA

Mencin Ingeniera de Transportes

Asignatura:

ANALISIS Y DISEO DE ESTRUCTURAS

VIALES

TEMA 02 DRENAJE LONGITUDINAL

DRENAJE LONGITUDINAL

El agua que fluye a lo largo de la superficie

de la plataforma, tanto de la propia carretera

como de lo aportado por los taludes

superiores adyacentes, debe ser encauzada

y evacuada de tal forma que no se

produzcan daos a la carretera ni afecte su

transitabilidad.

contina

Para evitar el impacto negativo de la

presencia del agua, en la estabilidad,

durabilidad y transitabilidad, en esta seccin

se considerar los distintos tipos de obras

necesarios para captar y eliminar las aguas

que se acumulan en la plataforma de la

carretera, las que pueden provenir de las

precipitaciones pluviales y/o de los terrenos

adyacentes.

Perodo de retorno

El caudal de diseo ha considerarse ser segn lo indicado en el tem anterior, con

un mnimo de 10 aos de perodo de

retorno, sin embargo, se podr utilizar

perodos de retorno mayores, en obras

donde el proyecto lo requiera.

Riesgo de obstruccin

Las condiciones de funcionamiento del drenaje longitudinal se vern afectadas

por obstruccin debido al material slido

arrastrado por la corriente, por ello, debe

efectuarse un adecuado diseo, que su

vez permita realizar un adecuado

mantenimiento.

Velocidad mxima del agua La pendiente longitudinal (S) debe estar

comprendida entre la condicin de autolimpieza y la que producira velocidades erosivas, es decir:

0.5 % < S < 2 %

La corriente no debe producir daos importantes por erosin en la superficie del cauce o conducto si su velocidad media no excede de los lmites fijados en la Tabla N 1 en funcin de la naturaleza de dicha superficie.

TABLA 04

VELOCIDAD MAXIMA DEL FLUJO DE AGUA

TIPO DE SUPERFICIE

MXIMA VELOCIDAD ADMISIBLE

(m/s)

-Arena fina o limo (poca o ninguna arcilla) 0.20 0.60

-Arena arcillosa dura, margas duras 0.60 0.90

-Terreno parcialmente cubierta de vegetacin 0.60 1.20

-Arcilla, grava, pizarras blandas con cubierta

vegetal 1.20 1.50

-Hierba 1.20 1.80

-Conglomerado, pizarras duras, rocas blandas 1.40 2.40

-Mampostera, rocas duras 3.00 4.50 *

-Concreto 4.50 6.00 *

contina

Si la corriente pudiera conducir

material en suspensin (limo, arena,

etc.) se cuidar de que una reduccin

de la velocidad del agua no provoque

su sedimentacin, o se dispondrn

depsitos de sedimentacin para

recogerlas, los cuales debern ser de

fcil limpieza y conservarse de forma

eficaz.

CUNETAS

Las cunetas son zanjas longitudinales

revestidas o sin revestir abiertas en el

terreno, ubicadas a ambos lados o a un

solo lado de la carretera, con el objeto

de captar, conducir y evacuar

adecuadamente los flujos del agua

superficial.

contina Se proyectarn para todos los tramos al pie

de los taludes de corte y sern de concreto vaciadas en el sitio, prefabricados o de otro material adecuado.

Sern del tipo triangular, trapezoidal o rectangular, siendo preferentemente de seccin triangular, donde el ancho es medido desde el borde de la rasante hasta la vertical que pasa por el vrtice inferior. La profundidad es medida verticalmente desde el nivel del borde de la rasante al fondo o vrtice de la cuneta.

SECCION TIPICA DE CUNETA

.

Capacidad de las cunetas

Se rige por dos lmites:

Caudal que transita con la cuneta llena

Caudal que produce la velocidad mxima admisible

Para el diseo hidrulico de las cunetas utilizaremos el principio del flujo en canales abiertos, usando la ecuacin de Manning:

Q = A x V

Q =

Rh =

Donde:

Q = Caudal (m3/s)

V = Velocidad media (m/s)

A = rea de la seccin (m2)

P = Permetro mojado (m)

Rh = Radio hidrulico (m)

S = Pendiente del fondo (m/m)

n = Coeficiente de rugosidad de Manning

..contina

Los valores de Manning (n) ms usados, se presentan en la

Tabla respectiva.

Tambin se utiliza el Coeficiente de Strickler (K) cuya expresin

es (1/n) (Tabla 05)

Los valores de Manning (n) ms usados, se presentan en la

Tabla N 09 del presente manual.

Tambin se utiliza el Coeficiente de Strickler (K) cuya expresin

es (1/n) (Tabla 05)

TABLA 05. VALORES DEL COEFICIENTE DE STRICKLER (K) MATERIAL DE LA CUNETA K

Cunetas excavadas en el terreno 33

Cunetas en roca 25

Cunetas con concreto 67

Diseo de una cuneta triangular tpica

- Con talud interior 2:1 y talud exterior 1:2

Radio hidrulico (Rh) :

Seccin mojada (A):

contina

- Con talud interior 1.5:1 y talud exterior 1:1.5

Radio hidrulico (Rh) :

Seccin mojada (A):

contina

Donde:

n : Coeficiente de Manning

d : Altura de la cuneta (m)

K : Coeficiente de Strickler (1/n)

V : Velocidad admisible (m/s)

S : Pendiente (m/m)

Q : Capacidad (m3/s)

Con estas ecuaciones calculamos la mxima

capacidad de las cunetas correspondiente a la

velocidad admisible para distintas pendientes.

Procedimiento de clculo de Rh usando la ecuacin (PASO 1):

- Elijo una altura d, que sea menor a 0.60m.

- Calcular el radio hidrulico con la ecuacin, del radio hidrulico

- Calcular el rea de la seccin mojada (A), ecuacin

- Calcular el caudal con la ecuacin de Manning, y si:

Q manning > Q de aporte,

Entonces el diseo est terminado. Si ocurre lo contrario, debemos volver al paso 1 y elegir otra altura de cuneta (d).

Procedimiento de clculo de Rh usando la ecuacin (PASO 2).

- Calcular el radio hidrulico con la ecuacin

- Elijo una altura de cuneta d. (d debe ser menor a 0.60m)

- Calcular el rea de la seccin mojada (A), ecuacin.

- Calcular el caudal con la ecuacin de Manning, y si:

Q manning > Q de aporte,

Entonces el diseo est terminado. Si ocurre lo contrario, debemos volver al paso 2 y elegir otra altura de cuneta (d).

Caudal Q de aporte

Es el caudal calculado en el rea de aporte

correspondiente a la longitud de cuneta. Se

calcula mediante la siguiente expresin:

Donde:

Q : Caudal (m3/s)

C : Coeficiente de escurrimiento de la cuenca

A : rea aportante en Km2

I : Intensidad de la lluvia de diseo (mm/h)

Dimensiones mnimas

Las dimensiones sern fijadas de acuerdo a

las condiciones pluviales, siendo las

dimensiones mnimas las indicadas en la

Tabla 06.

TABLA 06: Dimensiones mnimas

REGIN PROFUNDIDAD (D)

(M)

ANCHO (A)

(M)

Seca 0.20 0.50

Lluviosa 0.30 0.75

Muy lluviosa 0.30* 1.20

Dimensiones Mnimas de Cuneta triangular Tpica

.

contina

Cuando existan limitaciones de ancho de la

plataforma se podr proyectar cunetas con

doble funcin:

Drenaje, y

rea de emergencia (berma)

Para los cuales se buscar la solucin ms

adecuada tales como: cunetas cubiertas,

berma-cuneta, cuneta tipo batea, etc.

Desage de las cunetas

La descarga de agua de las cunetas se

efectuar por medio de alcantarillas de

alivio. En regin seca o poca lluviosa la

longitud de las cunetas ser de 250 m como

mximo, las longitudes de recorridos

mayores debern justificarse tcnicamente;

en regin muy lluviosa se recomienda

reducir esta longitud mxima a 200 m.

Revestimiento de las cunetas

Las cunetas deben ser revestidas, para evitar la erosin de la superficie del cauce o conducto, productos de corrientes de agua que alcancen velocidades medias superiores a los lmites fijados en la Tabla de velocidades lmites admisibles; o cuando el terreno es muy permeable que permite la filtracin hacia el pavimento, y consecuentemente su deterioro. El revestimiento de las cunetas puede ser de concreto, o de ser el caso de mampostera de piedra u otro revestimiento adecuado.

DISEO DE CUNETA TRIANGULAR

contina .

..contina .