Notas dg 5 drenaje
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Notas dg 5 drenaje Notas dg 5 drenaje Presentation Transcript

  • Infraestructura del transporte terrestre Diseño Geométrico Desagües y drenajes Ing. Roberto D. Agosta robertoagosta@alum.calberkeley.org Ing. Arturo Papazian apapazian@fi.uba.ar
  • Desagües y drenajes ObjetoObjeto: Evitar el exceso de humedad en la obra básica.Daños e inconvenientes:  Riesgo para la circulación:  Deslizamiento  Aumento de la incomodidad e inseguridad  Interrupción de la circulación  Daños a la infraestructura:  Asentamiento de los terraplenes  Inestabilidad / erosión superficial de taludes  Disminución de la capacidad de soporte de la obra básica  Daños a la superestructura:  Progresión de fisuras  Contaminación capas granulares  erosión interna de materiales granulares  separación de las capas del pavimento  Daños a la propia obra de drenaje y a los cauces:  Erosiones y socavaciones  Aterramientos  Daños a terceros:  Superficie inundada aguas arriba debido a la presencia de la carretera Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 2
  • Desagües y drenajes Objeto Objeto Evitar el exceso de humedad en la obra básica Daños e inconvenientes producidos por el agua: • Deslizamiento Riesgo para la • Aumento de la incomodidad e inseguridad circulación • Interrupción de la circulación • Asentamiento de los terraplenes Daños a la • Inestabilidad / erosión superficial de taludes infraestructura • Disminución de capacidad de soporte subrasante • Progresión de fisuras Daños a la • Contaminación capas granulares superestructura • Erosión interna de materiales granulares • Separación de las capas del pavimento Daños a la propia • Erosiones y socavaciones obra de drenaje • Aterramientos • Superficie inundada aguas arriba debido a la Daños a terceros presencia de la carreteraFuente: Ingeniería de Carreteras – Tomo II, Kraemer et Al., Mc Graw Hill, 2004. Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 3
  • Desagües y drenajes Principios - sistemasPrincipios básicos:  No obstaculizar el paso del agua  Evitar que ésta quede retenidaTipos de sistemas de desagüe  El desagüe superficial, tanto el difuso como el longitudinal y el transversal  El drenaje subterráneo de la infraestructura (terraplenes, desmontes y subrasante)  El drenaje del pavimento (filtraciones procedentes del desagüe superficial difuso) Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 4
  • Desagües y drenajes ComponentesElementos dispuestos en la obra para minimizar la influencia estructural y funcional del agua.  Desagües: facilitan el escurrimiento de las aguas superficiales.  Alcantarillas: permiten el paso de aguas a través del terraplén.  Cunetas: canales abiertos para recolectar el agua superficial proveniente de la calzada, banquina, taludes y cuenca interceptada por el terraplén.  Drenajes: facilitan el escurrimiento de las aguas no superficiales. Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 5
  • Método Racional para la determinación de los caudales a servir M ⋅E ⋅R Q= 360Q Caudal a desaguar [m3/s]M Área de cuenca [Ha]R Intensidad [mm/h]E Coeficiente escorrentía – f(características de la cuenca) Valores típicos: – 0,15 Terreno llano, permeable y boscoso – 0,50 Terreno ondulado con pasto o cultivo. – 0,95 Pavimento. Cuenca de un curso de agua en una secciónLa totalidad de la superficie topográfica drenada por el curso de agua y sus afluentes aguas arriba de la sección Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 6
  • Método RacionalCoeficiente de escorrentía Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 7
  • Método Racional Tiempo de concentraciónTiempo de Concentración (tc) Se define como el tiempo necesario para que una gota de agua que cae en el punto hidrológicamente más alejado de la cuenca llegue a la salida de la misma y durante el cual todos los puntos de la cuenca aportan al caudal. n L t c = ,67 * ∑ i 16 i = Vi 1 tc tiempo de concentración [min] L recorrido de las aguas para cada tramo de cuenca [km] V velocidad media de escurrimiento [m/s] Valores típicos 0,30 m/s Terreno llano en zona boscosa. 1,00 m/s Terreno ondulado con pasto o cultivo. 4,70 m/s Pavimento en zona montañosa. Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 8
  • Método RacionalVelocidad Media de escurrimiento Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 9
  • Método Racional Determinación de la precipitación Gráficos de Intensidad - Duración - Frecuencia R=K F/t R (mm/h) = Intensidad media máxima de precipitación para un intervalo de tiempo (duración del aguacero) y un intervalo de recurrencia (frecuencia) F (años) = recurrencia t (min) = duración del aguaceroR K = constante empírica que depende del lugar geográfico del que se trate determinada a partir de datos pluviométricos tc Para Buenos Aires F = 25 años K = 1800 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 10
  • Método RacionalCoeficiente de escorrentía Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 11
  • Método RacionalLineamientos para la selección de la tormenta de diseño Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 12
  • Método Racional SupuestosLa intensidad R es constante durante el tiempo deconcentración tc.La intensidad R es la misma para cualquier punto dela cuenca durante tc.El coeficiente de escorrentía E es constante paracualquier R y tc, dependiendo sólo de lascaracterísticas superficiales de la cuenca. Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 13
  • Método Racional Cuencas de cunetas y alcantarillas 100 ABCD = Cuenca de la B G 90 ta alcantarilla. r es c C AEFD = Cuenca de la cuneta en DF. cresta F talweg GBCF = Cuenca de la cuneta en FC. Cuneta A100 E D Camino cres Alcantarilla ta Cuneta 9080 70 60 80 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 14
  • Alcantarillas Criterios de dimensionadoConductos cerrados que dan continuidad alescurrimiento a través del terraplén de un camino.Las secciones más comunes son las circulares,semicirculares, rectangular, etc.Diámetro mínimo para evitar obstrucciones =0,60m.Pendiente entre 0,5% y 2%.Las cabeceras retienen el talud del terraplén,encauzan la corriente de agua y protegen el taludde socavaciones.Fórmula de Talbot Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 15
  • Alcantarillas Criterios de dimensionadoControl de salida Control de entrada Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 16
  • Cunetas Criterios de dimensionadoCorren paralelamente al eje del camino.El fondo debe estar como mínimo a 1,20 m pordebajo de la rasante.La profundidad y el ancho pueden variar a lo largodel tramo.La pendiente longitudinal debe ser ≥ 0,25% paraque el agua escurra.La sección suele ser trapecial.Pueden ser de suelo natural o estar revestidas.El diseño consta de dos partes  Determinación se la sección adecuada para evacuar el caudal.  Determinación de la protección contra la erosión. Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 17
  • Conductos Criterios de dimensionadoReemplazan a las cunetas en zonas urbanas, ensuelos erosionables y, por seguridad, enaeropuertos.Se construyen de hormigón simple, armado o chapaondulada.La velocidad en los conductos varía entre 0,6 m/s(por autolimpieza) y 3m/s (límite por erosión).Los sumideros son las aberturas por las cuales elagua ingresa a los conductos. El tipo más usado enobras viales urbanas es la abertura en el cordón conrejas. Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 18
  • Drenes Criterios de dimensionadoSe utilizan para mantener el nivel freático a unacierta distancia (entre 1,50 y 1,80m) por debajo dela rasante.Consisten básicamente en un conducto (dehormigón simple o chapa ondulada), con juntaabierta o con perforaciones, colocado en el fondo deuna zanja rellena de material bien graduado(filtrante). Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 19