(Apuntes) Drenaje

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2013 CARDENAS TAIPE LEONCIO 12/02/2013 SISTEMA DE DRENAJE EN UNA CARRETERA

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  • 2013

    CARDENAS TAIPE

    LEONCIO

    12/02/2013

    SISTEMA DE DRENAJE EN UNA CARRETERA

  • INTRODUCCIN

    El objeto del drenaje en las carreteras, es en primer trmino, el reducir al mximo posible

    la cantidad de agua que de una y otra forma llega a la misma, y en segundo trmino dar salida rpida al agua que llegue a la carretera. Para que una carretera tenga buen drenaje

    debe evitarse que el agua circule en cantidades excesivas por la misma destruyendo el pavimento y originando la formacin de baches, as como tambin que el agua que debe escurrir por las cuentas se estanque originando prdidas de estabilidad y asentamientos perjudiciales.

    El prever un buen drenaje es uno de los factores ms importantes en el proyecto de una carretera.

    OBJETIVOS DE LAS OBRAS DE DRENAJE

    - Dar salida al agua que se llegue a acumular en el camino.

    - Reducir o eliminar la cantidad de agua que se dirija hacia el camino. - Evitar que el agua provoque daos estructurales. - De la construccin de las obras de drenaje, depender en gran parte la vida til,

    facilidad de acceso y la vida til del camino.

    FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FORMACIN DE LOS CAUDALES

    a) Factores de la lluvia

    - Duracin

    - Intensidad - Frecuencia - Patrn

  • SISTEMAS DE DRENAJE

    Se define sistemas de drenaje de una va como el dispositivo especficamente diseado

    para la recepcin, canalizacin y evacuacin de las aguas que puedan afectar directamente a las caractersticas funcionales de cualquier elemento integrante de la carretera.

    Dentro de esta amplia definicin se distinguen diversos tipos de instalaciones encaminadas a cumplir tales fines, agrupadas en funcin del tipo de aguas que pretenden alejar o evacuar:

  • DRENAJE SUPERFICIAL: conjunto de obras destinadas a la recogida de las aguas pluviales o de deshielo, su canalizacin y evacuacin a los cauces naturales, sistemas de alcantarillado o a la capa fretica del terreno.

    DRENAJE SUBTERRNEO: su misin es impedir el acceso del agua a capas

    superiores de la carretera, especialmente al firme, por lo que debe controlar el nivel fretico del terreno y los posibles acuferos y corrientes subterrneas existentes.

    Emplea diversos tipos de drenes subterrneos, arquetas y tuberas de desage, o de la disposicin geomtrica con respecto al eje de la va:

    DRENAJE LONGITUDINAL: Canaliza las aguas cadas sobre la plataforma y taludes de la explanacin de forma paralela a la calzada, restituyndolas a sus cauces naturales. Para ello se emplean elementos como las cunetas, caces,

    colectores, sumideros, arquetas y bajantes.

    DRENAJE TRANSVERSAL: Permite el paso del agua a travs de os cauces naturales bloqueados por la infraestructura viaria, de forma que no se produzcan destrozos en esta ltima. Comprende pequeas y grandes obras de paso, como puentes o viaductos.

    Es prctica habitual combinar ambo sistemas, superficial y subterrneo, para conseguir una total y eficiente evacuacin de las aguas.

    DRENAJE SUPERFICIAL

    Se construye sobre la superficie del camino o terreno, con funciones de captacin, salida, defensa y cruce, algunas obras cumplen con varias funciones al mismo tiempo.

  • SISTEMA DE DRENAJE EN CARRETERA NACIONAL

    EN EL DRENAJE SUPERFICIAL LONGITUDINAL

    Cunetas Contra cunetas Bombeo

    Zampeados

    I) 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.

    Se proyectarn para todos los tramos al pie de los taludes de corte, longitudinalmente paralela y adyacente a la calzada del camino y sern de concreto vaciadas en el sitio, prefabricados o de otro material resistente a la erosin.

    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.

    La inclinacin del talud interior de la cuneta (V/H) (1:Z1) depender, por condiciones de seguridad, de la velocidad y volumen de diseo de la carretera,

    ndice Medio Diario Anual IMDA (veh/da); segn lo indicado en la Tabla N 304.12 del Manual de Diseo geomtrico DG-2001.

    La inclinacin del talud exterior de la cuneta (V/H) (1:Z2) ser de acuerdo al tipo de inclinacin considerada en el talud de corte.

  • Las cunetas son zanjas que se hacen en uno o ambos lados del camino, con el propsito

    de conducir las aguas provenientes de la corona y lugares adyacentes hacia un lugar

    determinado, donde no provoque daos.

    a) 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:

  • Donde:

    Q: Caudal (m3/seg)

    V: Velocidad media (m/s)

    A: rea de la seccin (m2)

    P: Permetro mojado (m)

    Rh: A/P Radio hidrulico (m) (rea de la seccin entre el permetro mojado).

    S: Pendiente del fondo (m/m)

    n : Coeficiente de rugosidad de Manning

    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) (Ver Tabla N 32)

    - Velocidades lmites admisibles

    b) 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 en m3/s

    C: Coeficiente de escurrimiento de la cuenca

    A: rea aportante en Km2

    I: Intensidad de la lluvia de diseo en mm/h

    c) Dimensiones mnimas

    Las dimensiones sern fijadas de acuerdo a las condiciones pluviales.

    De elegir la seccin triangular, las dimensiones mnimas sern las indicadas

    en la Tabla N 34.

    Para lograr el funcionamiento adecuado de la seccin hidrulica, se requiere que

    en los proyectos viales se considere:

    o La construccin de una berma exterior de recepcin con ancho mnimo

    de 60 cm (entre la cuneta y pie del talud de corte), con la finalidad de

    recepcionar la posible cada de materiales del talud superior, los cuales

    al impactar, deterioran las losas, y colmatan la seccin hidrulica.

    o As mismo es necesario establecer la necesidad de mantenimiento de

    cunetas por lo menos dos veces al ao (antes y despus del perodo de

    lluvia, especialmente en zonas de sierra y selva del pas).

  • 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.

    d) 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 250m

    como mximo, las longitudes de recorridos mayores debern justificarse

    tcnicamente; en regin muy lluviosa se recomienda reducir esta longitud

    mxima a 200m. Salvo justificaciones tcnicas, cuando se tenga presencia de

    reas agrcolas, viviendas ubicadas sobre el talud inferior de la carretera que

    pueden ser afectadas por descargas de alcantarillas de alivio. En este aspecto, el

    proyectista deber realizar una evaluacin exhaustiva para ubicar adecuadamente

    los puntos de descarga de alcantarillas de alivio sin afectar la propiedad

    adyacente.

  • e) 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 N 33; 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, previa verificacin de

    velocidades de acuerdo a las pendientes finales del trazo geomtrico. Se

    recomienda un revestimiento de concreto fc = 175 kg/cm2 y espesor de 0.075m.

    II) CUNETAS O ZANJAS DE CORONACIN

    Las cunetas o zanjas de coronacin son canales que se construyen en la parte

    superior de los taludes de corte, para recoger las aguas que bajan por las

    pendientes naturales y conducirlas hacia la quebrada o descarga ms prxima

    del sistema general de drenaje, evitando de este modo la erosin del

    terreno, especialmente en zonas de pendiente pronunciada

    Normalmente son de forma rectangular, pero tambin pueden ser

    trapezoidales, si se requiere un mayor tamao. Es importante sembrar especies

    naturales a ambos lados de la cuneta (pastos, ichu, maleza, races, rboles,

    etc); o ramas cortadas amarradas entre s en forma de estructuras alargadas, las

    cuales se entierran o se colocan como estacas siguiendo el contorno de un

  • talud), para evitar que el agua erosione bajo la cuneta y sta se obstruya

    con sedimentos. Si la pendiente es mayor que 2%, es necesario que el canal

    tenga recubrimiento de concreto simple o enrocado, teniendo en cuenta

    adems del rea mojada y la rugosidad del canal. Para pendientes mayores, las

    zanjas deben ser escalonadas con emboquillado de piedra bajo la cada.

    No es recomendable colocar estas zanjas, paralelas totalmente a la carretera,

    porque los tramos finales de la cuneta quedan con una pendiente excesiva,

    en la que se tienen que ejecutar tramos escalonados, como se observa en

    la Figura N 30, sino por el contrario, se trazar la cuneta hacia el interior

    de la quebrada, siguiendo las pendientes admisibles para el tipo de terreno

    o revestimiento.

    Se puede prescindir de las cunetas de coronacin en taludes de suelos

    resistentes a la erosin con declives de 1:2 ( V :H ) o menores, o cuando

    durante la construccin se hayan adoptado medidas efectivas de control de la

    erosin.

    III) ZANJAS DE DRENAJE

    Las zanjas de drenaje son canales que se construyen en la parte inferior

    de los taludes de relleno en forma longitudinal lateral o transversal al

    alineamiento de la carretera, para recoger las aguas que bajan por el talud y

    terrenos adyacentes para conducirlas hacia la quebrada o descarga ms prxima

    del sistema general de drenaje, evitando de este modo la erosin del terreno.

    Normalmente son de forma rectangular, pero tambin pueden ser

    trapezoidales, si se requiere una mayor dimensin.

  • IV) CUNETAS DE BANQUETA

    Son aquellas que se ubican al pie del talud inclinado de cada banqueta, las

    cuales consisten en la construccin de una o ms terrazas sucesivas con el

    objetivo de estabilizar un talud.

    Pueden tener seccin triangular, rectangular o trapezoidal, de acuerdo al

    caudal de escorrenta superficial que transportar y su descarga se efectuar

    hacia un curso natural o mediante caidas escalonadas hacia las cunetas.

  • V) BORDILLOS

    Los bordillos son elementos que interceptan y conducen el agua que por efecto del

    bombeo discurren sobre la plataforma de la carretera, descargndola mediante

    aliviaderos en sitios adecuados con el objetivo de evitar la erosin de los

    taludes de terraplenes que estn conformados por material erosionable.

    Se construirn en los terraplenes mayores de 1.5m de altura, ubicndolas

    longitudinalmente en ambos lados en los terraplenes que se encuentren en

    tangente, o en la parte interna de los terraplenes en curva horizontal.

    Asimismo, se ubicarn sobre la corona del talud inferior cuando la carretera se

    desarrolla en corte a media ladera.

    Se emplazarn en el lado exterior de la plataforma y generalmente tienen

    una seccin trapezoidal con base inferior de veinte (20) centmetros, base

    superior de quince (15) centmetros y altura de cuarenta (40) centmetros,

    sobresaliendo de la superficie de rodadura quince (15) centmetros.

    En los tramos en tangente se dejar un espacio libre para la descarga del

    escurrimiento hacia aliviaderos adecuadamente ubicados a una distancia de entre

    cincuenta (50) y cien (100) metros.

    Los bordillos pueden ser de concreto, reforzados con varillas de construccin

    en forma de malla simple de 3/8 cada 0.20m, tal como se observa en a Figura

    n 33.

  • VI) CANALES DE DRENAJE

    Un sistema de drenaje superficial de una va diseado adecuadamente debe

    interceptar con efectividad todo el escurrimiento directo superficial y de la

    cuenca, para conducirla a travs de canales y cunetas que tengan el diseo

    adecuado para su descarga final en los cursos de agua naturales.

    En zonas bajas o con depresiones en su topografa, hay acumulaciones de

    aguas que pueden deberse a diferentes causas: por precipitaciones copiosas,

    por escurrimiento superficial o por elevacin de la napa fretica causada por

    riego o crecida de un ro cercano, por tanto para captar y evacuar estas

    aguas acumuladas, se proyectarn diferentes canales en red de drenaje, dentro del

    rea que presenta estos problemas.

    Esta red de drenaje est compuesta por:

    Canales principales, que son los drenes o cauces naturales, los cuales se

    amplan en funcin del caudal a evacuar.

    Canales secundarios, se proyectan para ampliar la red, y estn conectados

    con los canales principales.

    Canales terciarios, son los canales colectores, estos recogen el agua del

    rea a evacuar y los trasladan hacia los canales secundarios.

    Los canales pueden ser de concreto fraguado en el terreno de canales

    prefabricados de concreto.

    VII) CONTRA CUNETAS

    La funcin de las contra cunetas es prevenir que llegue al camino un exceso de

    agua o humedad, aunque la practica ha demostrado que en muchos casos no es

    conveniente usarlas, debido a que como se construyen en la parte aguas arriba de

    los taludes, provocan reblandecimientos y derrumbes.

  • VIII) BOMBEO

    Es la inclinacin que se da ha ambos lados del camino, para drenar la superficie del

    mismo, evitando que el agua se encharque provocando reblandecimientos o que

    corra por el centro del camino causando daos debido a la erosin.

    IX) ZAMPEADOS

    Es una proteccin a la superficie de rodamiento o cunetas, contra la erosin donde

    se presentan fuertes pendientes. Se realza con piedra, concreto ciclpeo o concreto

    simple.

  • EN EL DRENAJE SUPERFICIAL TRANSVERSAL

    Su finalidad es permitir el paso transversal del agua sobre un camino, sin obstaculizar el

    paso.

    En el drenaje transversal encontramos

    - Puentes

    - Puentes vado

    - Bvedas.

    - Alcantarillas

    I) PUENTES

    Los puentes son las estructuras mayores que forman parte del drenaje

    transversal de la carretera y permiten salvar o cruzar un obstculo natural, el

    cual puede ser el curso de una quebrada o un ro.

  • Es importante tener en cuenta que un puente no ser estable si no lo es el tramo

    fluvial comprometido. El ro es por naturaleza esencialmente mvil y

    cambiante. En consecuencia, el estudio de un puente que interacta con un ro

    no puede independizarse del correspondiente estudio de Hidrulica Fluvial. La

    estabilidad fluvial, lograda durante cientos o miles de aos por el ro, puede

    verse seriamente alterada por la construccin de un puente. La profundidad del

    estudio hidrulico tiene que depender de ciertas caractersticas del puente en

    particular, como podran ser: su importancia dentro de la red vial,

    consecuencias de su falla, costo, tipo de estructura, riesgos aceptables, etc. A

    las que debe aadirse las correspondientes al ro.

    En el presente Manual se definir como puente a la estructura cuya luz sea mayor

    o igual a 6.0 m, siguiendo lo establecido en las especificaciones AASHTO

    LRFD.

    Los puentes son estructuras de mas de seis metros de claro, se distingue de las

    alcantarillas por el colchn que estas levan en la parte superior.

    CONSIDERACIONES PARA EL DISEO

    En este tem se proceder a describir las consideraciones generales

    para el desarrollo de los estudios de hidrulica fluvial de puentes sobre

    cauces naturales. Asimismo, se describir en forma general las tcnicas ms

    apropiadas para el diseo hidrulico y la informacin bsica para la obtencin

    de los parmetros hidrulicos.

    Cabe sealar que el buen funcionamiento hidrulico, no slo depende de un

    anlisis correcto y del uso adecuado de las frmulas matemticas

    correspondientes; si no tambin de un conocimiento cabal de las condiciones

    hidrulicas locales en la cual se fundamenta su diseo.

    a) Informacin bsica

    En este tem, se establecer recomendaciones generales para la ejecucin de

    los estudios de hidrulica fluvial para puentes, que incluye, aspectos

    topogrficos, ejecucin de muestreos para la determinacin de dimetros

    representativos del lecho y criterios para la estimacin de la rugosidad del lecho.

    a.1)Topografa Batimetra del cauce y zonas adyacentes

    El levantamiento topogrfico que se requiere, debe abarcar el tramo involucrado

    donde se proyectar el puente, recomendndose que dicho levantamiento

    topogrfico debe comprender lo siguiente:

  • - En ros con amplias llanuras de inundacin donde el puente produzca

    contraccin del flujo de avenida el levantamiento abarcar 12 veces el ancho del

    cauce principal aguas arriba del eje propuesto y 6 veces hacia aguas abajo.

    - En ros donde el puente no produzca contraccin del flujo de avenida y

    ofrezca una pendiente pronunciada el levantamiento topogrfico abarcar 8

    veces el ancho del cauce principal aguas

    arriba del eje propuesto y 4 veces hacia aguas abajo. El levantamiento

    topogrfico no debe ser menor a 150 m aguas arriba y 150 m aguas abajo del eje

    del puente propuesto.

    - En caso que el eje del puente propuesto se ubique cerca de la desembocadura

    con un ro principal, lago o mar el levantamiento topogrfico deber incluir la

    zona de confluencia.

    Sin embargo, el requerimiento mnimo para el levantamiento topogrfico

    puede extenderse o limitarse, sin perjudicar los objetivos del proyecto.

    a.2) Ubicacin del puente

    La eleccin de la ubicacin del puente debe ser la ms ptima, desde el punto de

    vista hidrulico, geotcnico y de diseo Vial; es decir debe ser tal, que el

    curso natural no afecte su estabilidad y a su vez el puente no produzca cambios

    morfolgicos en el curso natural.

    De preferencia en los proyectos de carreteras, es recomendable que la ubicacin

    del puente sea definido en la etapa inicial de un estudio; para ello, los

    especialistas en Trazo - Diseo Vial, Hidrulica y Geotecnia; evaluaran las

    condiciones existentes tanto aguas arriba, como aguas abajo, en una longitud no

    menor a 300 m. (a partir de los cruces o bados existentes). Esta actividad

    permitir programar: los levantamientos topogrficos para el modelamiento

    hidrulico, requerimientos de estudios de suelos, ubicacin de las

    prospecciones geotcnicas, toma de muestra de los sedimentos, u otro que

    sea necesario y pueda preverse oportunamente.

    Los aspectos que deben ser tenidos en cuenta en relacin a la ubicacin de

    puentes, se resalta los siguientes:

    - Forma de las cuencas tributarias,

    - Estabilidad fluvial del tramo fluvial comprometido,

    - Grado de sinuosidad de los cauces existentes y presencia de lecho abandonados,

    - Caractersticas topogrficas de los terrenos y forma de los cauces,

    - Cobertura vegetal existente,

    - Caractersticas geolgicas o singulares, tales como afloramientos rocosos, existencia

    de gravas, arenas, etc.

  • - Obras de drenaje existentes aguas arriba y debajo de la obra objeto del estudio y

    su posible influencia sobre la misma,

    - Caractersticas de los cauces principales tales como, sus Secciones, alineamiento,

    los obstculos, la vegetacin existente y la naturaleza de los acarreos,

    - Calidad aparente de los materiales sobre los cuales se va colocar las obras de

    drenaje principales,

    - Evidencias de corrosin en estructuras metlicas existentes o desgaste en

    estructuras de concreto.

    II) PUENTES VADO

    El puente vado, es una estructura en forma de puente y con caractersticas de vado, que

    permite el paso del agua a travs de claros inferiores en niveles ordinarios, y por la parte

    superior cuando se presentan avenidas con aguas mximas extraordinarias.

    III) BOVEDAS

    Las bvedas de medio punto construidas con mampostera son adecuadas cuando

    requerimos salvar un claro con una altura grande de la rasante al piso del ri.

  • IV) ALCANTARILLAS

    se define como alcantarilla a la estructura cuya luz sea menor a 6.0 m y su

    funcin es evacuar el flujo superficial proveniente de cursos naturales o artificiales

    que interceptan la carretera.

    La densidad de alcantarillas en un proyecto vial influye directamente en los costos

    de construccin y de mantenimiento, por ello, es muy importante tener en

    cuenta la adecuada eleccin de su ubicacin, alineamiento y pendiente, a fin

    de garantizar el paso libre del flujo que intercepta la carretera, sin que afecte

    su estabilidad. La ubicacin ptima de las alcantarillas depende de su alineamiento

    y pendiente, la cual se logra proyectando dicha estructura siguiendo la alineacin

    y pendiente del cauce natural. Sin embargo, se debe tomar en cuenta que

    el incremento y disminucin de la pendiente influye en la variacin de la

    velocidad de flujo, que a su vez incide en la capacidad de transporte de materiales

    en suspensin y arrastre de fondo.

    En la proyeccin e instalacin de alcantarillas el aspecto tcnico debe

    prevalecer sobre el aspecto econmico, es decir que no pueden sacrificarse ciertas

    caractersticas hidrulicas slo con el objetivo de reducir los costos. Sin embargo,

    es recomendable que la ubicacin, alineamiento y pendiente que se elija para

    cada caso, estar sujeta al buen juicio del especialista, quien deber estudiar

    los aspectos hidrolgicos, hidrulicos, estructurales y fenmenos de geodinmica

    externa de origen hdrico, para obtener finalmente la solucin ms adecuada

    compatible con los costos, operatividad, servicialidad y seguridad de la

    carretera. madera.

    Ubicacin en planta

    La ubicacin en planta ideal es la que sigue la direccin de la corriente,

    sin embargo, segn requerimiento del Proyecto la ubicacin natural puede

    desplazarse, lo cual implica el acondicionamiento del cauce, a la entrada y

    salida con la construccin de obras de encauzamiento u otras obras

    complementarias.

    La pendiente longitudinal

  • La pendiente longitudinal de la alcantarilla debe ser tal que no altere

    desmesuradamente los procesos geomorfolgicos, como la erosin y

    sedimentacin, por ello, los cambios de pendiente deben ser estudiados en

    forma cuidadosa, para no incidir en dichos procesos que pueden provocar el

    colapso de la estructura.

    b) TIPO Y SECCIN

    Los tipos de alcantarillas comnmente utilizadas en proyectos de carreteras

    en nuestro pas son; marco de concreto, tuberas metlicas corrugadas,

    tuberas de concreto y tuberas de polietileno de alta densidad.

    Las secciones mas usuales son circulares, rectangulares y cuadradas. En

    ocasiones especiales que as lo ameriten puede usarse alcantarillas de

    secciones parablicas y abovedadas.

    En carreteras de alto volumen de trnsito y por necesidad de limpieza y

    mantenimiento de las alcantarillas, se adoptar una seccin mnima circular de

    0.90 m (36) de dimetro o su equivalente de otra seccin, salvo en cruces de

    canales de riego donde se adoptarn secciones de acuerdo a cada diseo

    particular.

    Las alcantarillas tipo marco de concreto de seccin rectangular o cuadrada

    pueden ubicarse a niveles que se requiera, como colocarse de tal manera que el

    nivel de la rasante coincida con el nivel superior de la losa o debajo del

    terrapln. Generalmente, se recomienda emplear este tipo de alcantarillas

    cuando se tiene la presencia de suelos de fundacin de mala calidad.

    Es importante instalar alcantarillas permanentes con un tamao lo

    suficientemente grande como para desalojar las avenidas de diseo ms los

    escombros que se puedan anticipar.

    En cauces naturales que presentan caudales de diseo importantes donde la

    rasante no permite el emplazamiento de una alcantarilla de dimensin considerable,

    se suelen colocar alcantarillas mltiples, sin embargo, este diseo debe tener en

    cuenta la capacidad de arrastre del curso natural (palizada, troncos y material

    de cauce) y su pendiente longitudinal para evitar obstrucciones,

    recomendndose utilizar obras con mayor seccin transversal libre, sin

    subdivisiones.

    En el caso del proceso constructivo de tuberas para alcantarillas mltiples,

    se recomienda que la separacin de los tubos, medida entre las superficies

    externas, deber ser tal que facilite la compactacin del material de relleno

    igual a la mitad del dimetro de la tubera con un mximo de 1.0 m y 0.4 m como

    mnimo.

  • Asimismo, en cauces naturales con caudales de diseo considerables,

    pendiente longitudinal reducida y transporte de palizada como es el caso de

    cursos naturales ubicados en la regin

    selva de nuestro pas, se recomienda la colocacin de obras con la mayor seccin

    hidrulica posible que dependiendo del aspecto econmico podrn utilizarse

    alcantarillas tipo arcos parablicos o abovedadas.

    c) MATERIALES

    La eleccin del tipo de material de la alcantarilla depende de varios aspectos,

    entre ellos podemos mencionar el tiempo de vida til, costo, resistencia,

    rugosidad, condiciones del terreno, resistencia a la corrosin, abrasin, fuego e

    impermeabilidad. En conclusin no es posible dar una regla general para la

    eleccin del tipo de material a emplear en la construccin de la alcantarilla, sino

    que adems de los aspectos mencionados anteriormente depende del tipo de

    suelo, del agua y principalmente de la disponibilidad de materiales en el lugar.

    V) BOXCULVERT

    Es una alcantarilla en forma de caja o cajn, asi se conoce como alcantarillas d

    cajn.

    VI) BADENES

    Las estructuras tipo badn son soluciones efectivas cuando el nivel de la rasante

    de la carretera coincide con el nivel de fondo del cauce del curso natural que

    intercepta su alineamiento, porque permite dejar pasar flujo de slidos

    espordicamente que se presentan con mayor intensidad durante perodos

    lluviosos y donde no ha sido posible la proyeccin de una alcantarilla o puente.

    Los materiales comnmente usados en la construccin de badenes son la piedra

    y el concreto, pueden construirse badenes de piedra acomodada y concreto

  • que forman parte de la superficie de rodadura de la carretera y tambin con paos

    de losas de concreto armado.

    Los badenes con superficie de rodadura de paos de concreto se

    recomiendan en carreteras de primer orden, sin embargo, queda a criterio

    del especialista el tipo de material a usar para cada caso en particular, lo cual

    est directamente relacionado con el tipo de material que transporta el curso

    natural. Se recomienda evitar la colocacin de badenes sobre depsitos de

    suelos finos susceptibles de ser afectados por procesos de socavacin y

    asentamientos. El diseo de badenes debe contemplar necesariamente la

    construccin de obras de proteccin contra la socavacin y uas de cimentacin

    en la entrada y salida, as como tambin losas de aproximacin en la entrada

    y salida del badn.

    Dependiendo del tipo de material de arrastre que transporte el curso natural

    donde se ubicar el badn, se pueden adoptar diseos mixtos, es decir

    badn alcantarilla, que permitan evacuar flujos menores en pocas de estiaje

    y a su vez flujos de materiales slidos en perodos extraordinarios, sin embargo,

    estos diseos deben ser estudiados minuciosamente para poder ser empleados,

    mediante un estudio integral de la cuenca que drenar el badn, ya que el

    material transportado puede originar represamientos, poniendo en riesgo su

    estabilidad y permanencia.

    La ventaja de las estructuras tipo badn es que los trabajos de

    mantenimiento y limpieza se realizan con mayor eficacia, siendo el riesgo de

    obstruccin muy bajo.

    CONSIDERACIONES PARA EL DISEO

    a) Material slido de arrastre

    El material de arrastre es un factor importante en el diseo del badn,

    recomendndose que no sobrepase el permetro mojado contemplado y no

    afecte los lados adyacentes de la carretera.

    Debido a que el material slido de arrastre constituido por lodo, palizada

    u otros objetos flotantes, no es posible cuantificarlo, se debe recurrir a la

    experiencia del especialista, a la recopilacin de antecedentes y al estudio

    integral de la cuenca, para lograr un diseo adecuado y eficaz.

    b) Proteccin contra la socavacin

    Es importante que el badn proyectado cuente con obras de proteccin

    contra la socavacin, a fin de evitar su colapso. Segn se requiera, la

    proteccin debe realizarse tanto aguas arriba como aguas abajo de la

    estructura, mediante la colocacin de enrocados, gaviones, pantallas de

  • concreto u otro tipo de proteccin contra la socavacin, en funcin al

    tipo de material que transporta el curso natural.

    Asimismo, si el estudio lo amerita, con la finalidad de reducir la energa

    hidrulica del flujo a la entrada y salida del badn, se recomienda

    construir disipadores de energa, siempre y cuando estas estructuras no

    constituyan riesgos de represamientos u obstrucciones.

    El diseo del badn tambin deber contemplar uas de cimentacin tanto a la

    entrada como a la salida de la estructura, dichas uas debern

    desplantarse preferentemente sobre material resistente a procesos erosivos.

    c) Pendiente longitudinal del badn

    El diseo hidrulico del badn debe adoptar pendientes longitudinales de

    ingreso y salida de la estructura de tal manera que el paso de vehculos a

    travs de l, sea de manera confortable y no implique dificultades para los

    conductores y dao a los vehculos.

    d) Pendiente transversal del badn

    Con la finalidad de reducir el riesgo de obstruccin del badn con el material

    de arrastre que transporta curso natural, se recomienda dotar al badn

    de una pendiente transversal que permita una adecuada evacuacin del

    flujo.

    Se recomienda pendientes transversales para el badn entre 2 y 3%.

    e) Borde libre

    El diseo hidrulico del badn tambin debe contemplar mantener un borde

    libre mnimo entre el nivel del flujo mximo esperado y el nivel de la superficie

    de rodadura, a fin de evitar probables desbordes que afecten los lados

    adyacentes de la plataforma vial.

    Generalmente, el borde libre se asume igual a la altura de agua entre el nivel de

    flujo mximo esperado y el nivel de la lnea de energa, sin embargo, se

    recomienda adoptar valores entre 0.30 y 0.50m.

  • SISTEMA DE DRENAJE EN CARRETERA DE AREA

    URBANA

    El drenaje Urbano, tiene por objetivo el manejo racional del agua de lluvia en las ciudades,

    para evitar daos en las edificaciones y obras pblicas (pistas, redes de agua. redes

    elctricas, etc.), as como la acumulacin del agua que pueda constituir focos de

    contaminacin y/o transmisin de enfermedades.

    Los criterios que se establecen en la presente norma se aplicarn a los nuevos proyectos

    de drenaje urbano y los sistemas de drenaje urbano existentes debern adecuarse en

    forma progresiva.

    ESTUDIOS BASICOS

    En todo proyecto de drenaje urbano se debe ejecutar, sin carcter limitativo los siguientes

    estudios de:

    a. Topografa.

    b. Hidrologa.

    c. Suelos.

    d. Hidrulica.

    e. Impacto Ambiental.

    f. Compatibilidad de uso.

    g. Evaluacin econmica de operacin y mantenimiento.

    SISTEMA DE DRENAJE LONGITUDINAL

    La evacuacin de las aguas que discurren sobre la calzada y aceras se realizar mediante

    cunetas, las que conducen el flujo hacia las zonas bajas donde los sumideros captarn el

    agua para conducirla en direccin a las alcantarillas pluviales de la ciudad.

    a) Las cunetas construidas para este fin podrn tener las siguientes secciones

    transversales (Ver fig. 1)

    - Seccin Circular.

    - Seccin Triangular.

    - Seccin Trapezoidal.

    - Seccin Compuesta.

    - Seccin en V.

    b) Determinacin de la capacidad de la cuneta la capacidad de las cunetas depende de su

    seccin transversal, pendiente y rugosidad del material con que se construyan.

    La capacidad de conduccin se har en general utilizando la Ecuacin de Manning.

  • La seccin transversal de las cunetas generalmente tiene una forma de tringulo

    rectngulo con el sardinel formando el lado vertical del tringulo. La hipotenusa puede ser

    parte de la pendiente recta desde la corona del pavimento y puede ser compuesta de dos

    lneas rectas.

    La figura 2 muestra las caractersticas de tres tipos de cuneta de seccin triangular y las

    ecuaciones que gobiernan el caudal que por ellas discurre, utilizando la ecuacin de

    Manning.

    El ancho mximo T de la superficie del agua sobre la pista ser:

    - En vas principales de alto trnsito: Igual al ancho de la berma.

    - En vas secundarias de bajo trnsito: Igual a la mitad de la calzada.

    b.1. Coeficiente de rugosidad

    La tabla N 1 muestra los valores del coeficiente de rugosidad de Manning

    correspondientes a los diferentes acabados de los materiales de las cunetas de las calles y

    berma central.

    c) Evacuacin de las aguas transportadas por las cunetas

    Para evacuacin de las aguas de las cunetas deber preverse Entradas o Sumideros de

    acuerdo a la pendiente de las cunetas y condiciones de flujo.

  • SISTEMA DE DRENAJE TRANSVERSAL

    Sumideros

    La eleccin del tipo de sumidero depender de las condiciones hidrulicas, econmicas y

    de ubicacin y puede ser dividido en tres tipos, cada uno con muchas variaciones.

    - Sumideros Laterales en Sardinel o Solera.- Este ingreso consiste en una

    abertura vertical del sardinel a travs del cual pasa el flujo de las cunetas.

    Su utilizacin se limita a aquellos tramos donde se tenga pendientes longitudinales

    menores de 3%. (Ver fig. No 4).

    - Sumideros de Fondo.- Este ingreso consiste en una abertura en la cuneta

    cubierta por uno o ms sumideros. Se utilizarn cuando las pendientes

    longitudinales de las cunetas sean mayores del 3%.

    Las rejillas para este tipo de sumideros sern de barras paralelas a la cuneta.

    Se podrn agregar barras cruzadas por razones estructurales, pero debern

    mantenerse en una posicin cercana al fondo de las barras longitudinales.

    Los sumideros de fondo pueden tener una depresin para aumentar su capacidad

    de captacin.

    - Sumideros Mixtos o Combinados.- Estas unidades consisten en un Sumidero

    Lateral de Sardinel y un sumidero de Fondo actuando como una unidad. El

    dimetro mnimo de los tubos de descarga al buzn de reunin ser de 10".

    Complementariamente puede usarse tambin.

    - Sumideros de Rejillas en Calzada.- Consiste en una canalizacin transversal a

    la calzada y a todo lo ancho, cubierta con rejillas.

    Se utilizarn los siguientes tipos de sumideros:

    Tipo S1: Tipo grande conectado a la cmara. Corresponde a sumideros del

    tipo mixto (Ver fig. No. 5)

    Tipo S2: Tipo grande conectado a la tubera. Corresponde a sumideros de]

    tipo mixto. (Ver fig. No. 6).

    Tipo S3: Tipo chico conectado a la cmara (Ver fig. No. 7)

    Tipo S4: Tipo chico conectado a la tubera (Ver fig. No. 8)

    Los sumideros tipo S3 y S4 se utilizarn nicamente en los casos siguientes:

  • SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

    Toda nueva habilitacin urbana ubicada en localidades en donde se produzcan

    precipitaciones frecuentes con lluvias iguales o mayores a 10 mm en 24 horas, deber

    contar en forma obligatoria con un sistema de alcantarillado pluvial.

    La entidad prestadora de servicios podr exigir el drenaje pluvial en localidades que no

    renan las exigencias de precipitacin mencionadas en el prrafo anterior, por

    consideraciones tcnicas especficas y de acuerdo a las condiciones existentes.

    PUENTES Y PONTONES

    Los puentes construidos en zonas urbanas son casi las mismas que en zonas rurales con

    algunas diferencias los que se menciona.

    Los glibos horizontales y verticales para puentes urbanos sern el ancho y altura

    necesarios para el paso del trfico vehicular. El galibo vertical no ser menor que 5m.

  • El galibo vertical autopistas principales ser al menos 5.5m en zonas rurales. En zonas

    altamente desarrolladas esta magnitud puede ser reducida, previa justificacin tcnica

    Los glibos especificados pueden ser incrementados si el asentamiento pre calculado de la

    superestructura excede los 2.5 cm.

    En puentes sobre cursos de agua, se debe considerar como mnimo un altura libre de 1.5

    a 2.5 sobre el nivel mximo de agua.