• Author / Uploaded
• John Bon Luis

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

DRENAJE EN CARRETERAS

INDICE

1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

CONTENIDO

Pág.

PRESENTACION………………………………………………………………………………. 5 INTRODUCCION………………………………………………………………………………. 6 I.

II.

OBJETIVOS Objetivo general…………………………………………………………………………....... 7 Objetivos específicos………………………………………………………………………… 7 MARCO TEORIO A. Estructuras de drenaje………………………………………………………………………….. 8 B. La cuenca hidrográfica………………………………………………………………………….. 8 C. La precipitación………………………………………………………………………………...…9 D. El gasto y/o caudal……………………………………………………………………………….9 E. Tipos de drenaje vial……………………………………………………………………………..10 1. 2. 3. 4.

Alcantarillas………………………………………………………………………….....10 Bombeo y peralte……………………………………………………………………...13 Cunetas………………………………………………………………………………....13 Zanjas de coronación y cunetas…………………………………………………......14

III. DISEÑO HIDRÁULICO DE LAS DIFERENTES OBRAS DE DRENAJE………………………16 IV. RESULTADOS………………………………………………………………………………………...22 1. Cálculo de las intensidades máximas…………………………………………………………. 2. Dimensionamiento de las secciones transversales de la carretera…………………………. 3. diseño hidráulico de obras de drenaje………………………………………………………….. V. ANEXO......................................................................................................................................... VI. PLANOS......................................................................................................................................

2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

PRESENTACION El siguiente informe pertenece a un trabajo escalonado, realizado por mi persona y encargado por el Ing. Néstor Raúl Sandoval Salazar profesor del curso de Drenaje, el siguiente informe consta de una parte teórica sobre los conocimientos básicos para el diseño de cunetas, alcantarillas y obras de drenaje en general. También tiene la parte práctica que consta del diseño del sistema de drenaje de un tramo carretero. El cual fue asignado por el profesor del curso.

3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

INTRODUCCIÓN

El sistema de drenaje es el aspecto más importante del diseño, por la finalidad que cumple de eliminar las aguas de las carreteras para evitar daños sobre su estabilidad y transitabilidad, preservación de la vida útil del camino y del medio ambiente, así como, por la fuerte incidencia en los costos de mantenimiento. Nuestro país presenta una compleja topografía con grandes variaciones climáticas, geomorfológicos, ecológicas y geológicas, ello a un lado a la falta de planificación en la explotación integral y sostenida de sus recursos naturales, y el inadecuado manejo de cuencas que según su intensidad provoca deslizamientos de tierra, taludes, aluviones, etc. Para el cálculo hidráulico y/o análisis de las diferentes obras de drenaje, se debe, tener en cuenta ciertos criterios técnicos como las estadísticas climatéricas, declaraciones de los residentes o de trabajadores de conservación del camino, las marcas de aguas máximas que sean dignas de crédito y en último caso basándose en fórmulas empíricas. Es así como surge la necesidad del drenaje que se define como la forma de controlar el movimiento de las aguas superficiales y subterráneas, con el fin de que no afecte la estructura del camino y sacarlas fuera del área de afectación, con el cual se garantiza las condiciones de estabilidad a lo largo del periodo de vida útil de la carretera. El desarrollo del presente trabajo tiene una longitud de 1.00 km. se limita al diseño hidráulico de las obras de drenaje pluvial, considerados en el tramo km. 05 + 000 – km. 06+ 000 en la cual se está proyectando 03 alcantarillas con diámetros de 60”, 48” y 36”, y dimensiones de cunetas de ancho = 1.00m y profundidad de 0.5m por ser zona muy lluviosa.

4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

DRENAJE SUPERFICIAL Y SUB SUPERFICIAL DE CARRETERAS OBJETIVO GENERAL Estar en la capacidad de diseñar el sistema de drenaje de una carretera. OBRJETIVOS ESPECÍFICOS Adquirir práctica y rapidez en cuanto se refiere al cálculo del drenaje carretero. Adquirir conocimientos sobre el diseño de las cunetas, alcantarillas, contra cunetas, Saber que criterios tener en cuenta en el diseño del drenaje carretero. Poner en práctica todos los conocimientos teóricos aprendidos durante el curso.

5

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

II. MARCO TEÓRICO A. ESTRUCTURAS DE DRENAJE La tierra está cubierta completamente por una red de corrientes de agua, grandes y pequeñas, las que a través del tiempo geológico han llegado a ser relativamente estables. Cada pequeño pantano tiene sus riachuelos por los cuales discurre el agua hacia el mar. La estructura artificial de una carretera corta este sistema natural de drenaje, creando una serie de diques a través de los canales de drenaje y numerosas alcantarillas, mediante los cuales el agua puede ser transferida de una hoya de captación a otra. Es natural que en cada punto en que el relleno de una carretera cruza un valle, se deba proporcionar un conducto para llevar el agua a través o debajo del relleno, ya que de lo contrario se formará una laguna. Dichos conductos pueden variar desde pequeñas tuberías hasta grandes puentes, dependiendo del tamaño de la corriente. El tamaño de la abertura que hay que proporcionar para cada curso de agua exige el uso de muchos criterios, ya que si la abertura fuera demasiada pequeña, el relleno estará en peligro; mientras que si fuera demasiado grande, es estaría malgastando el dinero. B. LA CUENCA HIDROGRÁFICA Se define cuenca el área de terreno donde las aguas caídas por precipitación se unen para formar un solo curso de agua. Cada curso de agua tiene una cuenca bien definida para cada punto de su recorrido. La delimitación de una cuenca se hace sobre un plano a curvas de nivel, siguiendo las líneas de altas cumbres. En la figura se ha delimitado la cuenca del río X correspondiente al punto P, como referencia. Con el fin de establecer grupos de cuencas hidrológicamente semejantes, se estudian una serie de características físicas en cada cuenca.

6

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

C. LA PRECIPITACIÓN Se define como precipitación a toda forma de agua que se deposita en la superficie de la tierra a partir de la condensación del vapor de agua atmosférica. Se acostumbra a medir la lluvia en unidades de longitud (mm., cm., m.) se mide el espesor de la lámina de agua caída sobre un área determinada. También se mide la intensidad de la lluvia (espesor de la lámina que ha caído en un tiempo determinado) en mm. Curvas Intensidad – Duración – Frecuencia. Se define tormenta al conjunto de lluvias que obedecen a una misma perturbación meteorológica y de características bien definidas. De las tormentas interesa las curvas: intensidad – duración – frecuencia.

a. b.

Intensidad: Se mide en mm/h y su valor varía durante la tormenta. Duración: Se mide en minutos o en horas. Es el tiempo transcurrido entre el comienzo y el fin de la tormenta. c. Frecuencia: Es el número de veces que se repite una tormenta, de características de intensidad y duración definidas en un período de tiempo más o menos largo, tomado generalmente en años; si este evento se presenta una vez en 10 anos (1/10), es lo mismo que decir 10/1000 sea una frecuencia de 10%. D. EL GASTO Y/O CAUDAL El agua que se almacena en la superficie a causa de las precipitaciones que se escurre hasta llegar al lecho del cauce, esta cantidad de agua se llama gasto o caudal de agua. Comúnmente se utiliza deferentes métodos para determinar el gasto, se trata de permitirle paso al máximo caudal de agua que hay en cada caso, haciéndole de tal manera que no cause trastornos ni al camino ni a la estructura misma.

7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

E. TIPOS DE DRENAJE VIAL Artificialmente el drenaje vial, generalmente se clasifica en drenaje superficial y drenaje subsuperficial; según que el escurrimiento o flujo se realice sobre la superficie o a través de las capas de la corteza terrestre, así como también depende del comportamiento y funcionamiento del escurrimiento. a. DRENAJE SUPERFICIAL Tiene el fin de alejar las aguas de las carreteras, para evitar la influencia negativa de las mismas sobre su estabilidad y transitabilidad así como para limitar las operaciones de conservación. Las obras de drenaje superficial se proyectan a partir de los tres aspectos fundamentales, Diseño Hidráulico, Diseño Geométrico, Diseño Estructural. La armonía y conjugación de estos tres aspectos, aseguran un diseño correcto de las estructuras de drenaje, además de que garantizan la vida útil de estas en particular y de la vía en general. El drenaje superficial generalmente está conformado por:      

Alcantarillas Badenes y desviadores de agua Bombeo Cunetas Zanjas de coronación Pontones

1. ALCANTARILLAS Las alcantarillas son obras de drenaje transversal, que canalizan el agua de un lado de la vía hacia el otro, cualquiera que sea su procedencia, ayudando a controlar el flujo de agua y reduciendo la velocidad para aminorar la erosión. La definición de alcantarilla abarca a todo tipo de conducto cerrado utilizado en el drenaje transversal de autopistas, carreteras y caminos. 1.1 Partes de una alcantarilla     

El conducto o cañón Los muros de Cabecera Los aletones Losa inferior y superior Dispositivo o protección a la entrada

8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

Muro de Cabecera

Aleton Conducto Terreno natural

ELEVACIÓN FRONTAL

Vía Muro de Cabecera Terraplén Aleton Conducto Losa

1.2 Tipos de Alcantarillas

9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

Existe una gran gama de estructuras de drenaje y alcantarillas apropiadas para cruzar desagües naturales, desaguar las superficies de caminos y para cunetas, éstos incluyen tubos redondos y ovalados, alcantarillas de caja, arcos de bóveda y otros. La elección de cual tipo de alcantarilla es la mejor depende de:      

Del suelo de cimentación De las dimensiones de la alcantarilla y requisitos de la topografía De la economía relativa de los diferentes tipos posibles y adecuados de estructura Forma de conducto Material usado en su construcción Grado de rigidez del conducto. Tipos comunes de alcantarillas y materiales

10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

2. BOMBEO Y PERALTE Es la inclinación transversal de la superficie de rodadura, a ambos lados del eje del camino, que permite que el agua corra hacia las cunetas laterales. Con el fin de contrarrestar la acción de la fuerza centrífuga, todas las curvas horizontales deben ser peraltadas, es decir, que el camino debe tener una inclinación hacia adentro o hacia fuera, según sea el caso. 3. CUNETAS Son estructuras del sistema de drenaje de caminos, que se construyen en todos los tramos en ladera y corte cerrado, al pie del talud de corte y se utilizan para evacuar el agua de la zona de la vía, se ubican paralelas al eje del camino. La cuneta debe ser revestida cuando el suelo sea deleznable y la rasante de la cuenta sea igual o mayor de 4%, también pude ser revestida en rasantes leves, para reducir la rugosidad y asegurar el escurrimiento de las aguas. Generalmente las cunetas descargan en una alcantarilla o aliviadero que puede ser establecido de acuerdo a la longitud de la cuneta, sus dimensiones y el caudal máximo que puede soportar la sección que presenta.

11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

Las dimensiones mínimas de las cunetas, serán fijadas de acuerdo a las consideraciones pluviométricas de la zona y el correspondiente diseño hidráulico. TABLA Nº 1: Dimensiones Mínimas de Cunetas DIMENSIONES Profundidad Ancho (m) (m) - Zona seca 0.20 0.50 - Zona Lluviosa 0.30 0.50 - Zona muy Lluviosa 0.50 1.00 Fuente: Normas Peruanas para el Diseño de Carreteras REGIÓN O ZONA

3.1 Consideraciones Ambientales en la Construcción de Cunetas A continuación se presenta algunas consideraciones ambientales, que se deberá tomar en cuenta.  Cuando las cunetas y demás obras de drenaje de un camino rural confluyan directamente a un río, este deberá ser provisto de obras civiles que permitan la decantación de sedimento y eviten la erosión.  Las cunetas necesitan mantenerse limpias y protegidas de la erosión, ya sea con empedrado, vegetación, emboquillado de piedra o concreto.  El revestimiento de las cunetas es importante, debido a que el agua pueda infiltrarse de regreso hacia la base del camino, causando el deterioro de la superficie de rodadura.  Es necesario limpiar la pendiente de la cuneta de un 2% a 5%, cuando sea necesario hacer cunetas con pendientes mayores de 5% se deberá reducir la velocidad del agua con diques de contención o se debe revestir. 4. ZANJAS DE CORONACIÓN Y CUNETAS Son canales que se construyen para evitar el efecto erosivo del agua de escorrentía sobre los taludes de corte y además reducir la colmatación de las cunetas con sedimentos provenientes de los mismos taludes de corte.

Min 1. 00

min. 2. 00 0.5 Talud de Corte

0. 5

Zanja de Coronación

Cuneta

Superficie de Rodadura

12

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

Su finalidad es interceptar el agua de lluvia que escurre por la ladera, para conducirlo hacia zonas bajas donde no va ha crear problemas, generalmente el uso de contra cunetas está indicado a terrenos montañosos o en lomeríos.

4.1 Consideraciones Ambientales en la Construcción de Zanjas de Coronación. A continuación se presenta algunas consideraciones ambientales, que se deberá tomar en cuenta.  Las zanjas de coronación generalmente son de forma trapezoidal y se ubican a unos 10 a 20 metros del camino, las pendientes de estos canales no deberán ser mayor de 2%, con fines de evitar arrastres del mismo material conformante de la zanja de coronación; en caso contrario, si las descargas se realizan por terrenos de fuerte pendiente, estas zanjas deberán ser revestidas con emboquillado de piedra en forma escalonada.  Las aguas acumuladas se descargarán en la quebrada más cercana, para lo cual se deberán colocar estructuras disipadoras de energía, tipo cama de empedrado.  A fin de que estas zanjas no sufran erosión, a medida que serpentean alrededor de las laderas, se deberá revegetar los costados superior e inferior de estos canales. Protección contra la erosión mediante técnicas vegetativas

PROTECCIÓN CONTRA LA EROSIÓN MEDIANTE TÉCNICAS VEGETATIVAS

Sedimento

Flujo de agua superficial

Socavación Zanja de coronación de emboquillado de piedra EROSION EN LAS ZANJAS DE CORONACIÓN VEGETACIÓN ESTABILIZANDO LOS COSTADOS DE LA ZANJA DE CORONACIÓN

13

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

Flujo de aguas superficial

Zanja de coronación

Erosión de las zanjas de coronación

III. DISEÑO HIDRÁULICO DE LAS DIFERENTES OBRAS DE DRENAJE. Las obras de drenaje, que generalmente se diseñan en una carretera son los puentes, alcantarillas, cunetas, badenes, etc., responsables directos del drenaje transversal. Los diseños hidráulicos de una obra consiste en calcular el área necesaria para dar paso al volumen de agua que se concentra a su entrada, para ello se requiere de un estudio previo que abarca precipitación pluvial, área, pendiente formación geológica de la cuenca, además del uso que tendrá el terreno aguas arriba de la alcantarilla. Para calcular el área hidráulica necesaria en una obra de drenaje, se pueden utilizar diferentes métodos, como el Método Racional, con uso de la Fórmula de Manning. Para hacer una estimación preliminar del tamaño de las obras de drenaje menores, generalmente se usa la Fórmula de Talbot. 3.1

DISEÑO HIDRÁULICO DE ALCANTARILLAS Se define diseño hidráulico de alcantarillas, el seleccionar una estructura capaz de permitir el paso del gasto de diseño, sin que se produzca una altura excesiva aguas arriba a la entrada de la alcantarilla y que no origine socavaciones a su salida. El diseño hidráulico de las alcantarillas se ha hecho de acuerdo a la fórmula del Método Racional. Q = CIA 3600 Donde: Q: Caudal en Lt/seg. C: Coeficiente de Escorrentía.

14

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

I: Intensidad de la precipitación, correspondiente al tiempo de concentración mm/h. A: Área de influencia o área tributaria, en hectáreas (m2).

3.1.1

Cálculo Hidráulico de Alcantarillas Circulares

El método más racional de análisis es el que se utiliza las fórmulas de Manning y el monograma de Kutter. Los elementos que se consideran en el diseño de las alcantarillas son:       

Área mojada, A. Perímetro mojado, P. Radio hidráulico, R. Velocidad, V. Gasto o caudal, Q. Coeficiente de rugosidad, n. Pendiente, S.

En una conducción libre, la velocidad viene expresada en forma general por la expresión: V=K * R S , si K y S son constantes, para que se produzca la velocidad máxima, R tiene que ser el máximo. Pero debido a que R = A/P. Para que se produzca el Rmáx., A debe ser máximo, o sea, cuando el líquido ocupa toda la sección transversal del tubo. Pero si A es máximo, P también es máximo, no se producirá el R máximo según la expresión, o sea, la velocidad máxima de circulación del agua no ocurrirá a sección llena, sino a una determinada profundidad de circulación menor que el diámetro interior del conducto. Lo mismo que ocurre con la velocidad ocurre con el gasto, por lo tanto, el gasto máximo se producirá para otra determinada profundidad de circulación del agua. En conclusión la profundidad de circulación que determina la Vmáx. Y el Qrnáx. Son diferentes para un mismo valor de diámetro interno de alcantarilla circular (D). En estudios realizados se ha comprobado que el radio hidráulico máximo (Rmáx.) se produce cuando O = 257°27’.

Hv=0.3113D Y

D

D

Y=0.6887D

De lo anterior se desprende que se deben estudiar las condiciones libres de sección cerradas totalmente llenas y parcialmente llenas, que trabajan a presión, no son recomendadas en el diseño hidráulico de alcantarillas.

15

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

Se debe señalar que en las condiciones libres circulares los valores de velocidad, gasto y coeficiente de Manning, son funciones del ángulo  y a través de este, de la relación de profundidad Y/D.

A continuación se presenta los pasos a seguir 1. Se calcula el caudal con la fórmula del método racional Q=27.52 x C x I x A en m3/seg. 2. Se considera una sección para máxima eficiencia hidráulica, en el que el tirante debe ser el 90% del diámetro de la tubería Y/D=0.90 3. Con este valor se va a la tabla N°.1. Anexo 1 - Fórmula de Manning en conductos cerrados y obtenemos el diámetro y el área en función de R. 4. Con estos valores, mas los datos obtenidos por cálculo se remplazan en la fórmula de Manning, para encontrar R. Q = A. R2/3. S1/2/ n……………… (m3/seg.) 5. Encontrado R se remplaza en el paso 3 y obtenemos el diámetro de la tubería. 3.2.2

Calculo Hidráulico de Alcantarilla Tipo ARMCO.

a.Cálculo de diámetros. El método empleado para el presente proyecto, es el usado en el Manual de Productos de Acero para Drenaje y Construcción Vial. La carga que produce la velocidad crítica esta dado por Hc=0.3113 D En donde: D= Es el diámetro del tubo en metros. La ecuación es válida, solo cuando la superficie del agua en la represa coinciden con la parte superior del tubo y cuando tiene una pendiente tal que no se produce remanso debido a la fricción.

16

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

Se sabe que Hc= Hv= V 2g Vc =  2 g Hc …………………………………………….g = 9.81 m/seg2 Reemplazando el valor de Hc en Vc, se tiene: Vc= 2(9.81)(0.3113D) Vc = 2.471. D1/2 b.Cálculo del área en la sección crítica. Ac La profundidad de la sección crítica es: Yc=(1 - 0.3113)D Yc = 0.6887 D se va a la tabla N°. 1, Anexo 1. y se tiene que: El área para este tirante de agua es: Ac = 0.5768 D2 El perímetro mojado es: Pm = 1.9578 D c. Cálculo del gasto critico Qc. Conocidos el área crítica y la velocidad crítica, se puede calcular el caudal crítico, así: Qc = Ac x Vc reemplazando datos se tiene: D = (Qc/1.425) 2/5 d.Cálculo de la pendiente S. S = ((Vc x n) / R 2/3) 2 R = Ac / Pm y se tiene el valor en función de D n = 0.021 para tubos corrugados Reemplazando datos se tiene: S = 0.01374 / D 4/3 expresado en porcentaje S = 0.01374 / D 4/3 3.2

DISEÑO HIDRÁULICO DE CUNETAS En el diseño hidráulico para cauces abiertos, se utiliza generalmente lo siguiente:

17

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

A

X

Z

f 1

L2

L1

Y

H

L

1. Determinación del caudal a evacuar, utilizando la fórmula del Método Racional: Q = 27.52*C*I*A Donde: Q = Caudal (It/seg.), se calcula tomando en cuenta las consideraciones hidrológicas. C = Coeficiente de Escorrentía. I = Intensidad de la precipitación, correspondiente al tiempo de concentración en cm/hora. A = Área de influencia o área tributaria, en hectáreas ( Ha) Se tendrá en cuenta que el caudal resultante es la suma de: - Un caudal recogido entre la cuneta y la contracuneta - Caudal recogido por la mitad de la calzada. - Caudal recogido por la cuenca tributaria. 2. Se hace un pre-dimensionamiento de la cuneta, tomando la profundidad y ancho de acuerdo a la zona, calculamos el posible caudal admisible a través de la fórmula de Manning. V = 1 *R2/3 * S1/2…………….. (m/seg.) n Q = V*A………………………(m3/seg.) Donde: V:=: Velocidad (m/seg.) Q:=: Caudal en m3/seg, R:=: Radio medio hidráulico. S:=: Pendiente media. n = Rugosidad

18

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

Si los valores obtenidos son cercanos al caudal a evacuar se acepte los valores tomados para dichas zonas. o

Velocidad Media en los Canales. Se determina por medio de la fórmula de Manning. V = 1 *R2/3 * S1/2…………….. (m/seg.) n Se presenta en la taba N° , las proporciones del rango de velocidades máximas recomendadas en función de las características del material en el cual están alojados.

TABLA Nº 2: Rango de Velocidades Máximas Recomendadas en función del tipo de Material. CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS - Canales en tierra franca - Canales en tierra arcillosa - Canales revestidos con piedras y mezcla simple - Canales con mampostería de piedra y concreto - Canales revestidos con concreto - Canales en roca: - Pizarra - Areniscas consolidadas - Rocas duras, granito, etc.

VELOCIDADES MÁXIMAS m/seg 0.60 0.80 1.00 2.00 3.00 1.25 1.50 3a5

Se han encontrado muchos resultados experimentales sobre estos límites, para canales alojados en tierra, en general están comprendidos para una velocidad mínima de 0.25 m/seg. por sedimentación y una velocidad máxima de 0.90 m/seg. por erosión en suelos arcillosos. o

Pendiente Admisible en canales de tierra. La pendiente máxima admisible para canales de tierra varía según textura, en la siguiente tabla se muestra las pendientes máximas recomendadas en función del tipo de suelo. TABLA Nº 3: Pendiente Máxima Admisible (S) para canales de tierra TIPOS DE SUELOS - Suelos sueltos - Suelos francos - Suelos arcillosos

o

PENDIENTE (S) % 0.5 – 1.0 1.5 – 2.5 3.0 – 4.5

Taludes (Z). Los taludes se designan de la proyección horizontal a la vertical de la inclinación de las paredes laterales, la inclinación de las paredes laterales depende en cada caso particular de varios factores, pero muy particularmente de la clase de terreno en donde están alojados. A continuación se indica en la tabla Nº 4 con valores de taludes recomendables para distintos materiales. TABLA Nº 4: Valores de Talud de Corte recomendados para distintos materiales. CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS

CANALES POCO PROFUNDOS

CANALES PROFUNDOS

19

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS - Roca en buenas condiciones - Arcilla compacta o conglomerados - Limos Arcillosos - Limos Arenosos - Arenas sueltas

Vertical 0.5 : 1.0 1.0 : 1.0 1.5 : 1.0 2.0 : 1.0

0.25 : 1.0 1.0 : 1.0 1.5 : 1.0 2.0 : 1.0 3.0 : 1.0

o

Coeficiente de Rugosidad (n). En forma práctica, los valores del coeficiente de rugosidad que se usan para el diseño de canales alojados en tierra están comprendidos entre 0.025 y 0.030, y para canales revestidos de concreto 0.017.

o o o

Área hidráulica (A). Se obtienen usando la relación geométrica, A = (x + a ) * Y/2 Perímetro Mojado: P = L1 + L2 Radio hidráulico: R = A/P

o

Velocidad: V = Q/A

Si V> 0.25 m/seg. (Vmin. Por sedimentación) Si V< 0.80 m/seg. (Vmáx. Por erosión en suelos arcillosos)

IV. RESULTADOS 1. CÁLCULO DE LAS INTENSIDADES MÁXIMAS

20

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

21

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

22

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

23

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

24

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

2. DIMENSIONAMIENTO DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES DE LA CARRETERA Según las normas de diseño para sistemas vecinales se tiene:  Velocidad de diseño  Sistema 2.1    

2.2

: :

40 km/h. Vecinal.

ANCHO DE LA CALZADA EN TANGENTE Ancho de Rodadura Berma Bombeo Calzada

: : : :

6.60 m. 1.2 x 2 = 2.40 m. 3% (por ser zona muy lluviosa) 9.00 m.

ANCHO DE LA CALZADA EN CURVA CURVA Nº 01

   

Radio Ancho de Rodadura Berma Peralte

: : : :

130 m. 6.60 m. 1.2 x 2 = 2.40 m. 4.5 %

25

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

  2.3

2.3

Sobreancho Calzada

: :

0.60 m. 9.60 m.

EN CORTE

:

V 4

:

H 1

EN RELLENO

:

V 1

: :

H 1

TALUD

TIPO DE ZONA ZONA LLUVIOSA

2.4

INTENSIDAD MÁXIMA DE DISEÑO Tc = 10 min.

Imáx = 203.94mm/h.

CALCULO DE CUNETAS (TRAMO DE PENDIENTE + 2.70%)

26

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

CONCLUCIONES Es importante conocer el diseño de los sistemas de drenaje en carreteras, para que sea completo el conocimiento sobre las vías terrestres. El dato más importante para poder realizar el diseño de las obras de drenaje, es la intensidad ya que el caudal depende fundamentalmente de la misma. La topografía es importante para este tipo de obras, ya que sin ella seria prácticamente imposible, obtener los datos reales de campo. Se concluye después de el trabajo realizado que casi siempre cumplirá el caudal establecido por la sección tipia que manda el reglamente de carreteras, excepto en carreteras de pendiente pronunciadas y tramos largos de corte. El proyectista debe conocer perfectamente el recorrido del sistema de drenaje a diseñar, es importante la etapa de reconocimiento de terreno muy importante.

27

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

RECOMENDACIONES Se recomienda que el proyectista debe efectuar de manera minuciosa el reconocimiento del terreno para poder tener así mayor criterio al momento de ubicar las obras de drenaje. Se debe tener en cuenta en el cambio de sección de las cunetas, en lo posible no cambiar el talud de las mismas, para un mejor y más rápido proceso constructivo. Se debe preferiblemente aumentar solo el ancho de las cunetas, no la profundidad para un más eficiente proceso constructivo. Ubicar las contracunetas con un buen criterio y Análisis de la situación para evitar gastos vanos. Debemos tener mucho cuidado al momento de arrastrar caudales, para así no obviarlos y evitar así que después rebalse el nivel del agua en las cunetas mal diseñadas.

28

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

BIBLIOGRAFIA www.unicon.com www.elrincondelvago.com www.emagister.com Trabajos FIC pasados OBRAS HIDRAULICAS, Jesús Villaseñor

29

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

ANEXOS

30

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

Observamos en la vista unas cuentas revestidos de concreto.

31

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

Observamos proceso constructivo de una cuneta trapezoidal.

32

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN TRABAJO ESCALONADO: DRENAJE EN CARRETERAS

33