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Infraestructura del transporte terrestreDiseño Geométrico
Desagües y drenajes
Ing. Roberto D. [email protected]
Ing. Arturo [email protected]
2Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006
Desagües y drenajesObjeto
Objeto: 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
3Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006
Desagües y drenajesObjeto
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 capacidad de soporte subrasante
• Progresión de fisuras• Contaminación capas granulares• Erosión interna de materiales granulares• Separación de las capas del pavimento
Daños a la superestructura
Daños a la propia obra de drenaje
• Erosiones y socavaciones• Aterramientos
• Superficie inundada aguas arriba debido a la presencia de la carreteraDaños a terceros
Fuente: Ingeniería de Carreteras – Tomo II, Kraemer et Al., Mc Graw Hill, 2004.
Daños e inconvenientes producidos por el agua:
Objeto
Evitar el exceso de humedad en la obra básica
4Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006
Desagües y drenajesPrincipios - sistemas
Principios básicos: No obstaculizar el paso del agua Evitar que ésta quede retenida
Tipos 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)
5Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006
Desagües y drenajesComponentes
Elementos 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.
6Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006
Método Racionalpara la determinación de los caudales a servir
Q 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
360
REMQ
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Método RacionalCoeficiente de escorrentía
8Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006
Método RacionalTiempo de concentración
Tiempo 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.
tc tiempo de concentración [min]
L recorrido de las aguas para cada tramo de cuenca [km]V velocidad media de escurrimiento [m/s]
Valores típicos0,30 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.
n
i i
ic V
Lt
1
*67,16
9Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006
Método RacionalVelocidad Media de escurrimiento
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Método RacionalDeterminación 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 aguacero
K = constante empírica que depende del lugar geográfico del que se trate determinada a partir de datos pluviométricos
tc
R
Para Buenos Aires
F = 25 añosK = 1800
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Método RacionalCoeficiente de escorrentía
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Método RacionalLineamientos para la selección de la tormenta de diseño
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Método RacionalSupuestos
La intensidad R es constante durante el tiempo de concentración tc.
La intensidad R es la misma para cualquier punto de la cuenca durante tc.
El coeficiente de escorrentía E es constante para cualquier R y tc, dependiendo sólo de las características superficiales de la cuenca.
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Método RacionalCuencas de cunetas y alcantarillas
60
70
80
80
90
90
100 100AB
CD
E
F
G
cres
ta
cresta
cres
ta
talw
eg
ABCD = Cuenca de la alcantarilla.
AEFD = Cuenca de la cuneta en DF.
GBCF = Cuenca de la cuneta en FC.
Cuneta
Camino
CunetaAlcantarilla
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AlcantarillasCriterios de dimensionado
Conductos cerrados que dan continuidad al escurrimiento 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 talud de socavaciones.
Fórmula de Talbot
16Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006
Control de salida Control de entrada
AlcantarillasCriterios de dimensionado
17Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006
CunetasCriterios de dimensionado
Corren paralelamente al eje del camino. El fondo debe estar como mínimo a 1,20 m por
debajo de la rasante. La profundidad y el ancho pueden variar a lo largo
del tramo. La pendiente longitudinal debe ser ≥ 0,25% para
que 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.
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ConductosCriterios de dimensionado
Reemplazan a las cunetas en zonas urbanas, en suelos erosionables y, por seguridad, en aeropuertos.
Se construyen de hormigón simple, armado o chapa ondulada.
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 el agua ingresa a los conductos. El tipo más usado en obras viales urbanas es la abertura en el cordón con rejas.
19Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006
DrenesCriterios de dimensionado
Se utilizan para mantener el nivel freático a una cierta distancia (entre 1,50 y 1,80m) por debajo de la rasante.
Consisten básicamente en un conducto (de hormigón simple o chapa ondulada), con junta abierta o con perforaciones, colocado en el fondo de una zanja rellena de material bien graduado (filtrante).
