borrador drenaje en vias
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5/25/2018 Borrador Drenaje en Vias
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U T P L
CARRERA PARA EL TTULODE INGENIERO CIVIL
RECURSOS HDRICOS
HOLGER BENAVIDES MUOZ
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BIBLIOGRAFA:
Villn, M. (2007). Drenaje. San Jos: EditorialEscuela de Ingeniera Agrcola del InstitutoTecnolgico de Costa Rica.
Matern, H. (2005). Obras hidrulicas rurales.Cali: Colombia. Editorial Norma.
Chow, V., (2001) Hidrulica de canales abiertos.Captulos 1 y 2.
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DRENAJE PARA CARRETERAS
Sistema de drenaje, es un conjunto de obras que
sirven para captar, conducir y alejar de la carretera el
agua que puede causar problemas.
Tienen particular importancia en aquellas vas en las
que sus materiales estn expuestos al ataque delagua y que no cuentan con una capa de rodadura
impermeable, ni cunetas revestidas.
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CONSIDERACIONES HIDROLGICAS PARADRENAJES EN VIAS TERRRESTRES
Factores que afectan el escurrimiento:
a) Tamao de la cuenca.
b) Declive superficial.
c) Cantidad y tipo de precipitacin.
d) Permeabilidad de suelos y rocas.e) Cantidad y tipo de vegetacin.
f) Condiciones de saturacin.
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CLASIFICACIN DEL DRENAJE
Drenaje superficial
Drenaje subterrneo
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TIPOS DE DRENAJE
Drenaje superficial:
Longitudinal
Transversal
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Longitudinal:
Cunetas, contracunetas, bordillos y canales de
encauzamiento.
Transversal:
Tubos, losas, cajones, bvedas, vados, sifones invertidos,
puentes, principalmente.
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Por la dimensin del claro del drenaje transversal:
Drenaje mayor (puentes): claro > que 6 m
Drenaje < 6 m, son alcantarillas.
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DRENAJE LONGITUDINAL
CUNETAS
Intercepta el agua que escurre de la corona, deltalud del corte y del terreno natural adyacente,
luego la trasiega a una corriente natural o
transversal, para alejarla (rpidamente) de la va.
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El rea hidrulica.
Una seccin transversal triangular con una
profundidad de 0.4 m, un ancho mnimo de 1 m y
taludes de 3:1 2:1 (segn el tipo de va); del lado del
corte (talud variable) segn el material constitutivo.
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El rea hidrulica.
La longitud de cunetas hasta 250 m. en esa longitudconstruir una obra de alivio y conducir el agua de la
cuneta fuera del camino.
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Velocidades del agua
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Caudal y velocidades, cuneta tipo
(1 m x 0.33m), diferentes pendientes
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n
deMannin
g
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Espesores de revestimiento
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DISEO DE ALCANTARILLAS
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Las alcantarillas son estructuras transversales de
forma diversa cuya funcin es conducir y
desalojar, con la mayor rapidez posible el agua de
las hondonadas y las partes bajas del terreno que
atraviesan el camino.
Por la forma de su seccin y material se clasifican
en tubos, bvedas, losas sobre estribos ycajones.
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Elxito del diseo hidrulico radica, en proveer una
estructura con capacidad de descargar,econmicamente una cierta cantidad de agua dentro
de los lmites establecidos de elevacin del nivel de
las aguas y de velocidad.Cuando la altura y la descarga han sido
determinadas, la finalidad del diseo es proporcionar
la alcantarilla ms econmica, la cual ser la que con
menor seccin transversal satisfaga los
requerimientos del diseo.
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Consideraciones hidrulicas
Pendiente del lecho de la corriente aguas arriba
y aguas abajo del lugar
Pendiente del fondo de la alcantarillaAltura de ahogamiento permitido a la entrada
Tipo de entrada
Rugosidad de las paredes de la alcantarillaAltura del remanso de salida
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Para el estudio de una alcantarilla, el
proyectista debe fijar:El caudal de diseo
La altura de agua permisible a la entrada
La altura de agua a la salidaLa pendiente con que se colocar el conducto
Su longitud
El tipo de entradaLongitud y tipo de transiciones
La velocidad del flujo permisible a la salida
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Consideraciones para el clculo:
La elevacin del agua, aguas arriba puede calcularsepor el principio de Bernoulli, con una tolerancia de
prdidas en la entrada de:
con K variando de 0.1 a 0.5 de transicin suave a
transicin brusca y hv1, hv2 son cargas de velocidad.
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Determinacin de secciones en alcantarillas de
cajnAplicacin de la frmula de Talbot para determinar la
seccin de la alcantarilla.
Donde:
A = rea de la seccin transversal libre, (m2).
H = rea drenada en Ha, (m2).
I = intensidad de la precipitacin, (mm/h).
C = coeficiente que depende de la clase de terreno.
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A partir de la seccin A, se asume el ancho B yse calcula h:
Se calcula el permetro P, con:
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Se calcula el radio hidrulico R, con:
Calculamos la velocidad:
Se calcula la pendiente del cauce o se adopta el
criterio de diseo, puede adoptase
valores entre 2% y 5%.
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Para determinar la pendiente a utilizar en la alcantarilla
es necesario calcular primero la pendiente crtica Sc y
compararla con la pendiente de construccin, si Sc He, entonces se
garantiza la libre entrada.
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Donde:
Sa = Pendiente de la alcantarilla, (m/m).
H = Altura de la seccin de la alcantarilla, (m).
He = Altura del agua a la entrada a la alcantarilla, (m).
dc = Calado crtico en la alcantarilla, (m).
Vc = Velocidad crtica, (m/s).
V1 = Velocidad a la entrada, (m/s).
h1_2 = Prdida de carga a la entrada y salida, (m).
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EJERCICIO
Datos:
Longitud de la alcantarilla = 4.50 m
Base de la seccin rectangular Ba = 1.20 m
rea drenada (Ad) = 83.22 Ha
Intensidad de lluvia (I) = 68.33 mm/h
Coeficiente de rugosidad(n) = 0.014Coeficiente del tipo de terreno (C) = 0.6
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Clculo del caudal con la frmula del mtodo
racional:
La seccin de la alcantarilla se la calcul con lafrmula de Talbot.
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A partir de la seccin A, y con el dato de Ba, secalcula yn.
yn = tirante normal
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Clculos de los parmetros crticosCaudal unitario
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Se asume que el remanso se produce a una
distancia de 2m aguas arriba de la entrada
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Se asume que la altura de He se producir 1.4maguas debajo de la entrada.
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Ejemplo 2
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