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POST GRADO EN INGENIERIA
Mencin Ingeniera de Transportes
Asignatura:
ANALISIS Y DISEO DE ESTRUCTURAS
VIALES
TEMA 02 DRENAJE LONGITUDINAL
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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SECCION TIPICA DE CUNETA
.
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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:
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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
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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.
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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).
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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).
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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)
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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
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Dimensiones Mnimas de Cuneta triangular Tpica
.
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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.
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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.
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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.
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DISEO DE CUNETA TRIANGULAR
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contina .
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..contina .