Drenaje en Carreteras Grupo 1

DRENAJE EN CAMINOS•Generalidades•Drenaje superficial•Drenaje interno

DRENAJE EN PAVIMENTOS•Generalidades•Drenaje superficial•Drenaje Subterráneo

CONTENIDO

Condiciones GeneralesFinalidad del Drenaje SuperficialEl drenaje superficial tiene como finalidad alejar las aguas del camino, para evitar el impacto negativo de las mismas sobre su estabilidad, durabilidad y transitabilidad. Criterios funcionalesEs una de las soluciones técnicas disponiblesEvita daños que eventualmente producirían los caudales de agua correspondientes al periodo de retorno, es decir, los máximos del periodo de diseño.

DRENAJE EN CAMINOSDRENAJE SUPERFICIAL

En la etapa del planeamiento (donde construir)Debe aplicarse los siguientes criterios :

1.Evitar en lo posible localizar el camino en territorios, húmedos o pantanosos; zonas de huaycos mayores; zonas con torrentes de aguas intermitentes; zonas con corrientes de aguas subterráneas y las zonas inestables y/o con taludes pronunciadas.

2.Evitar en lo posibles la cercanía a reservorios y cursos de agua existentes, naturales o artificiales, especialmente si son causa de posibles erosiones de la plataforma del camino.

DRENAJE EN CAMINOSGENERALIDADES

En la etapa de diseño del sistema de drenaje

1. Mantener al máximo en los taludes, la vegetación natural existente,

2. No afectar o reconstruir, perfeccionándolo, el drenaje natural del territorio

3. Canalizar el agua superficial proveniente de lluvias sobre la explanación del camino, hacia cursos de agua; existente fuera del camino; evitando que tenga velocidad erosiva;

4. Bajar la napa freática de aguas subterráneas a niveles que no afecten el camino; y

5. Proteger el camino contra la erosión de las aguas.

DRENAJE EN CAMINOSGENERALIDADES

ELEMENTOS FÍSICOS DEL DRENAJE SUPERFICIALa) Drenaje del agua que escurre superficialmente

PENDIENTE LONGITUDINAL DE LA RASANTE.DESAGÜE SOBRE LOS TALUDES EN RELLENO O TERRAPLÉN

b) CunetasREVESTIMIENTO DE LAS CUNETAS.DESAGÜE DE LAS CUNETAS.

c) Zanjas de coronaciónd) Zanjas de recoleccióne) Canal de bajadae) Alcantarillas de Paso y Alcantarillas de Aliviog) Badenesh) Vados

DRENAJE EN CAMINOSDRENAJE SUPERFICIAL

Condiciones GeneralesEl drenaje subterráneo se proyectará para controlar y/o limitar la humedad de la plataforma del camino y de los diversos elementos del afirmado de una carretera.Sus funciones serán alguna o varias de las siguientes:a)Interceptar y desviar corrientes subterráneas antes de que lleguen al lecho de la carretera.b)Hacer descender el nivel freático c)Sanear las capas del afirmado.

DRENAJE EN CAMINOSDRENAJE SUBTERRANEO

Drenes subterráneosEl drenaje subterráneo se proyectará para controlar y/o limitar la humedad de la plataforma del camino y de los diversos elementos del afirmado de una carretera.Sus funciones serán alguna o varias de las siguientes:a) Interceptar y desviar corrientes subterráneas antes de que lleguen al lecho de la carretera.b) Hacer descender el nivel freático c) Sanear las capas del afirmado.


RELLENO DE ZANJASCuando el fondo de la zanja se encuentre en terreno impermeable, para evitar la acumulación de agua bajo la tubería se preverá la colocación de una capa de material, perfectamente apisonado, y que puede ser del mismo terreno, alrededor del tubo, sin que alcance el nivel de las perforaciones, o se asentará sobre un solado de concreto. En caso de tuberías con juntas abiertas, estas pueden cerrarse en su tercio inferior y dar a la capa impermeable el espesor correspondiente.


Cajas de Registro y Buzones En los drenes longitudinales se proyectarán, a intervalos regulares, cajas de registro o buzones de registro que permitan controlar el buen funcionamiento del drenaje y sirvan para evacuar el agua recogida por la tubería del dren, bien a un colector principal, bien a una cuneta situada, por ejemplo, al pie de un terraplén, a una vaguada natural o a otros dispositivos de desagüe.


INVESTIGACIÓN DEL AGUA FREÁTICA La presencia de un nivel freático elevado exigirá una investigación cuidadosa de sus causas y naturaleza. Deberán practicarse los pozos y orificios que se consideren precisos para fijar la posición del nivel freático y, si es posible, la naturaleza, origen y movimientos del agua subterránea.


DRENES DE INTERCEPCIÓN

Objeto y ClasificaciónSe proyectarán drenes de intersección para cortar corrientes subterráneas e impedir que alcancen las inmediaciones de la carretera.

•Drenes Longitudinales•Drenes Transversales


DRENAJE DEL AFIRMADO

Salvo en el caso de caminos en terrenos permeables, el drenaje de la capa permeable constituida por el afirmado, puede proyectarse tanto mediante drenes enterrados como prolongando la capa permeable hasta los taludes de los terraplenes a cunetas. Además, deben darse pendientes transversales mínimas a la subrazante.


CASOS ESPECIALES

Protección del Suelo de la Explanación contra el agua libre en terreno de elevado nivel freático, llano y sin desagüe.

Protección del Suelo de Explanación situado bajo la Calzada contra los Movimientos Capilares del Agua.


PROBLEMAS RELACIONADOS CON EL AGUA EN LOS PAVIMENTOS

El incremento de la presión de poros reduce la fricción interna y la resistencia al corte de los suelosGeneración de movimientos diferenciales en suelos expansivos Erosión y bombeo en las capas de soporte de los pavimentos rígidosDesprendimiento de ligante que rodea los agregados pétreos en las mezclas y tratamiento asfalticos.

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DRENAJE EN PAVIMENTOSGENERALIDADES

PROBLEMAS RELACIONADOS CON EL AGUA EN LOS PAVIMENTOS

Los daños del pavimento relacionados con la humedad se encuentra en las siguientes categorías :Debilitamiento de las capas del pavimento Degradación de los materiales (desprendimiento y erosión de mezclas asfálticas ; erosión de otros materiales del pavimento ;bombeo, escalonamiento y agrietamiento en pavimentos rígidos)Perdida de adherencia


Factores a considerar en le diseño de obras de drenaje para pavimentos1. factores topográficosTipo de terreno por donde transcurre la carretera :plano ondulado ,montañoso, escarpado.Situación de la carretera respecto ala terreno natural: corte terraplén media ladera.2.Factores hidrológicosAporte desagüe de aguas superficialesVariaciones en el nivel y caudal de las aguas subterráneas3. Factores geotécnicosNaturaleza y condiciones de los suelos :homogeneidad, estratificacion ,permeabilidad,compresibilidad,etcPosibilidad de deslizamiento o de erosión del terreno


SISTEMA BÁSICO DE DRENAJE EN UNA CARRETERA


METODOS PARA REDUCIR EL EFECTO DEL AGUA EN LOS PAVIMENTOS

SISTEMAS DE DRENAJE DE PAVIMENTOS


Hidráulica superficial del pavimentoExiste la posibilidad se que se desarrollen películas de agua muy gruesas sobre la superficie del pavimento en instantes de lluvia .Estas películas generan hidroplano ,encharcamientos y salpicaduras excesivas.Existen modelos que predicen, a partir de la condición superficial del pavimento y de la intensidad de lluvia ,la velocidad vehicular a la cual se produce hidroplaneo , la cual se debe comparar con la velocidad de operación de la carretera

DRENAJE EN PAVIMENTOSSUPERFICIALES

DEFINICIÓN DEL ESPESOR DE PELÍCULA DE AGUA DELA PROFUNDIDAD MEDIA DE LA TEXTURA Y DEL

FLUJO TOTAL


HIDRAULICA SUPERFICIAL DEL PAVIMENTOREQUISITOS DE LA PENDIENTE TRANSVERSAL Y

LONGUITUDINAL INVIAS PENDIENTE TRANSVERSAL PENDIENTE LONGUITUDINAL valor minimo deseado es 0.50%y minim absoluto

0.25%PENDIENTE LONGUITUDINAL valor minimo deseado es 0.50%y minim absoluto

0.25%


MEZCLAS ESPECIALES MICROAGLOMERADOS EN CLIENTEcapas de rodadura de poco espesor ,elaborados con agregado pétreo de tamaño máximo nominal comprendido entre 8 y 10 mm , con una marcada discontinuidad entre los tamaños de 2 y 54 mm , que se traduce en una superficie macro- rugosa con elevada capacidad de drenaje superficial.


MEZCLAS DRENANTES Mesclas asfálticas para capa de rodadura con un elevado contenido de vacios con aire, cuyo diseño da lugar a una superficie de textura abierta ay alta capacidad drenante , a causa de la cual el agua de lluvia que cae sobre la calzada se elimina por infiltración.


Obras de drenaje superficial Periodo de retorno El sistema se debe de diseñar de manera que sea capaz de desaguar el caudal máximo correspondiente aun determinado periodo de retorno (frecuencia de aparición del caudal de referencia).


CAUDALES DE REFERENCIATiempo de concentraciónTiempo requerido para la escorrentía desde el punto mas remoto del área hasta arribar ala estructura .Existen formulas empíricas para su determinación en función de la longitud máxima de recorrido del agua ,diferencia de cotas entre los puntos extremos del área de drenaje , coeficientes de escorrentía.Desde el punto de vista practico , no conviene adoptar tiempos de concentración inferiores a 5 minutos.


DRENAJE DE PLATAFORMAS Y MÁRGENES CAPACIDAD DE DESAGÜEPara los elementos lineales (cuneta bordillos )resulta determinante el rozamiento con las paredes del cause y se puede aplicar la formula de manning-strickler.Los elementos puntuales (sumideros aislados y bajantes) se pueden asimilar a vertederos.Se debe tener que la velocidad del agua no cauce daños al os elementos por erosión o sedimento


CAPACIDAD DE DESAGUE


DRENAJE DE PLATAFORMAS Y MÁRGENES ELEMENTOS LINEALESCunetasZanjas longitudinales abierta en terreno junto a la plataforma de la vía .Su pendiente deberá ser igual a la de la rasante de la vía ,salvo que se estime necesario ceñirse mas al terreno o modificar dicha pendiente para mejorar la capacidad de desagüe.


DRENAJE DE PLATAFORMAS Y MÁRGENES


ELEMENTOS LINEALES cunetas

DRENAJE DE PLATAFORMAS Y MÁRGENES ELEMENTOS LINEALES

BordillosElementos de concentración de los pavimentos ,que protegen sus bordes y ayudan a la recolección lateral del agua de la calzada .Dado que impiden la evacuación del agua de la corona de la vía es importante garantizar una pendiente longitudinal mínima .Si su presencia da origen a laminas de agua que generen hidroplaneo ,encharcamiento o salpicaduras , se deben sustituir por cunetas.


DRENAJE DE PLATAFORMAS Y MÁRGENESELEMENTOS PUNTUALESSumiderosPermiten el desagüe delos dispositivos superficiales de drenaje a un colector.Pueden ser continuos o aislados.en el ultimo caso se distinguen los de rejilla (horizontales ), los de tipo abierto (laterales)y los combinados.


DRENAJE DE PLATAFORMAS Y MÁRGENESElementos Puntuales Sumideros aislados


ELEMENTOS PUNTUALESBajantesPermiten la conducción dela aguas colectadas por los bordillos hacia la base de los taludes de los terraplenes.


DRENAJE TRANSVERSALLas obras de drenaje superficial transversal se pueden dividir en dos grupos:

Las pequeñas obras de desagüe ,como alcantarillas de tubo y de cajón, cuya sección resulta determinarte para el desagüe del cauce (suelen tener solado)Las obras de paso de grandes dimensiones como puentes y viaductos ,cuya sección no resulta determinante para el desagüe del cauce (no tienen solado)


DRENAJE TRANSVERSAL

Funciones Abatir el nivel freáticoEliminar aguas de filtración lateral o a través del pavimento Derivar fuentes de agua situadas debajo de la subrasanteEstas acciones se traducen en los siguientes beneficios Facilitan la ejecución de las explanaciones Aumentan la capacidad portante de la subrasante Previenen fenómenos de erosión interna y bombeoContribuyen en la estabilidad de la estructura y de los taludes

DRENAJE EN PAVIMENTOSINTERNO

Capa permeableCapa que se coloca bajo la superficie pavimentada constituida por un material filtrante de manera que ,con ayuda de un a pendiente transversal adecuada y unas correctas instalaciones de salida , pueda drenar el agua.

1. que se infiltre desde la superficie del pavimento

2. Que provenga de las bermas 3. Que asciendan por supresión desde los

niveles inferiores Esta capa ,que puede ser granular o tratada con

ligantes hidrocarbonados o con cemento ,se puede integrar a la estructura del pavimento


Capa permeableEl remate de la capa permeable (manto drenante )puede ocurrir.

Contra un sub dren longitudinalContra el talud lateral hacia el exterior ( no es recomendable ,porque se pueden producir contaminaciones en el talud durante las operaciones de construcción y mantenimiento


La capa permeable puede ser :La base la cual pudiera cumplir a la ves funciones drenantes y estructurales se emplea para drenar el agua proveniente de la superficie y se aplica preferentemente en la construcción de pavimentos rígidos.Una capa adicional sobre la subrazante ,sin función estructural o como parte de la subbase ,para controla de agua ascendiente por supresión . Si se desea que en este caso la capa ayude a drenar el agua que se infiltre desde la superficie.


Capa permeable

BASE PERMEABLECARACTERÍSTICAS REQUERIDASAlta permeabilidad para reducir el tiempo de saturación a un mínimo [k>1000 pies /día (3.5 *10^-1 cm/s)].Suficiente estabilidad, para soportar las operaciones de construcción del pavimento .Suficiente estabilidad , para resistir y distribuir los esfuerzos impuestos por las cargas del transito.Las bases pueden ser estabilizadas o no estabilizadas. La finalidad primaria de la estabilización (con cemento asfaltico o cemento portland)es brindar estabilidad a la capa durante la etapa de construcción


BASE NO ESTABILIZADA

Su estabilidad se ogra a través de la trabazón de agregados .Se exige que el material tenga 100% de partículas tributarias mecánicamente .El desgaste los ángeles no puede exceder de 45%.Las perdidas en el ensayo de solidez no pueden exceder de 12%sulfato de sodio o de 18 % sulfato de magnesio.


BASE NO ESTABILIZADASu estabilidad se ogra a través de la trabazón de

agregados .Se exige que el material tenga 100% de partículas

tributarias mecánicamente .El desgaste los ángeles no puede exceder de 45%.Las perdidas en el ensayo de solidez no pueden

exceder de 12%sulfato de sodio o de 18 % sulfato de magnesio.


BASE ESTABILIZADA


BASE ESTABILIZADABASE ESTABILIZADA CON CEMENTO ASFALTICOLindly y elsayed desarrollaron una formula para estimar la permeabilidad de las bases tratadas con asfalto :


BASE ESTABILIZADA CON CEMENTO PORTLANDLa cantidad de cemento varia entre 120 y 150.La cantidad de agua se debe ajustar para controlar la segregación.


GRADACION Y PERMEABILIDAD DE MATERIALES PARA BASE

COMPARACION DE GRANULOMETRIA


GRADACION Y PERMEABILIDAD DE MATERIALES PARA BASEValores tipicos del coeficiente de permeabilidad de matertial

de base compactados a la densidad maxima del factor estandar


DISEÑO HIDRAULICO DE LA BASE PERMEABLE

ESTIMACIÓN DEL FLUJO DE INFILTRACIÓN La infiltración superficial es normalmente la mayor fuente de entrada de agua a un pavimento Existen diversos procedimientos para estimarla

Método de la relación de infiltración .Método de la infiltración a través de juntas y grietas. Método del tiempo para drenar.


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