caminos de bajo volumen de tránsito222

7/25/2019 Caminos de Bajo Volumen de Trnsito222

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICAFACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERA

E.P.INGENIERA CIVIL

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NDICE

Contenido

Captulo 1 CONSIDERACIONES GENERALES Y ELEMENTOS DE DRENAJE EN

CARRETERAS:.......................................................................................................................... 4


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DEDICATORIA

A todos los que recorren los dificiles

caminos en la produccin de

conocimientos.


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PRESENTACIN

Las caractersticas geogrficas, hidrolgicas, geolgicas y geotcnicas de

nuestro pas dan lugar a la existencia de problemas complejos en materia de

drenaje superficial y subterrneo aplicado a carreteras; debido al carcter muy

aleatorio de las mltiples variables (hidrolgico-hidrulico, geolgico-

geotcnico) de anlisis que entran en juego, aspectos hidrulicos que an no

estn totalmente investigados en nuestro pas; el planteamiento de las

soluciones respectivas, obviamente estarn afectados por niveles de

incertidumbres y riesgos inherentes a cada proyecto.

A continuacin presento el trabajo titulado ELEMENTOS DE DRENAJE

SUPERFICIAL EN CARRETERAS, en cuyo primer captulo menciona las

consideraciones generales y elementos de drenaje superfial en carreteras.

Quiero agradecer de antemano a todas aquellas personas que hicieron posible

la culminacin de este trabajo y tambin solicitar disculpas por errores que sehubieran cometido ya que escapan de la responsabilidad del autor.

El Estudiante


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ELEMENTOS DE DRENAJE SUPERFICIAL EN

CARRETERAS

Captulo 1 CONSIDERACIONES GENERALES Y ELEMENTOS

DE DRENAJE EN CARRETERAS:

1. DRENAJE SUPERFICIAL:

1.1 DRENAJE TRANVERSAL EN LA CARRETERA:

1.1.1 Aspectos generales: El Estudio de Hidrulica y Drenaje se

recomienda iniciarse despus de aprobado el proyecto de Diseo

Geomtrico, y es de actividad obligatoria la inspeccin insitu del

drenaje natural.

El drenaje transversal de la carretera tiene como objetivo evacuar

adecuadamente el agua superficial que intercepta su

infraestructura, la cual discurre por cauces naturales o artificiales,

en forma permanente o transitoria, a fin de garantizar su

estabilidad y permanencia.

El elemento bsico del drenaje transversal se denomina

alcantarilla, considerada como una estructura menor, su densidad

a lo largo de la carretera resulta importante e incide en los costos,

por ello, se debe dar especial atencin a su diseo.

Las otras estructuras que forman parte del drenaje transversal es

el badn y el puente, siendo ste ltimo de gran importancia, cuyo

estudio hidrolgico e hidrulico que permite concebir su diseo,

tiene caractersticas particulares.


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El objetivo principal en el diseo hidrulico de una obra de drenaje

transversal es determinar la seccin hidrulica ms adecuada que

permita el paso libre del flujo lquido y flujo slido que

eventualmente transportan los cursos naturales y conducirlos

adecuadamente, sin causar dao a la carretera y a la propiedad

adyacente.

1.1.2 Premisas para el estudio :

a) Caractersticas topogrficas: Para el caso de obras de cruce

menores (alcantarillas), el levantamiento topogrfico realizado

para la carretera, deber cubrir aquellos sectores donde se

emplazarn dichas obras, de tal manera que permita definir el

perfil longitudinal del cauce tanto aguas arriba y aguas abajo dela seccin de cruce. En el caso de obras de cruce mayores como

puentes, la amplitud que deber abarcar el levantamiento

topogrfico.

b) Estudio de cuencas hidrogrficas:Se refiere a la identificacin

de las cuencas hidrogrficas que interceptan el alineamiento de

la carretera, con el objetivo de establecer los caudales de diseo

y efectos de las crecidas. Se deber indicar la superficie,

pendiente y longitud del cauce principal, forma, relieve, tipo de

cobertura vegetal, calidad y uso de suelos, asimismo; los cambios

que han sido realizados por el hombre, tales como embalses u

otras obras de cruce que pueden alterar significativamente las

caractersticas

del flujo.

c) Caractersticas del cauce: Se refiere a las caractersticas del


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lecho, tales como forma, tipo de suelo, tipo de cobertura vegetal,

tipo de material de arrastre, slidos flotantes, fenmenos de

geodinmica externa y otros factores que inciden en el tamao y

durabilidad de la obra de cruce.

d) Datos de crecidas:Como informacin adicional se analizarn y

evaluarn las marcas dejadas por crecidas o eventos anteriores.

Adicionalmente, se recopilar la informacin proporcionada por

lugareos, con la finalidad de contar con informacin adicional decampo.

1.2 ELEMENTOS DE DRENAJE TRANSVERSAL EN LA CARRETERA:

1.2.1 ALCANTARILLAS:

1.2.1.1 Aspectos generales: Se define como alcantarilla a la estructura

cuya luz sea menor a 6.0 m y su funcin es evacuar el flujo

superficial proveniente de cursos naturales o artificiales que

interceptan la carretera.

La densidad de alcantarillas en un proyecto vial influye

directamente en los costos de construccin y de mantenimiento,

por ello, es muy importante tener en cuenta la adecuada eleccin

de su ubicacin, alineamiento y pendiente, a fin de garantizar el

paso libre del flujo que intercepta la carretera, sin que afecte su

estabilidad.

La ubicacin ptima de las alcantarillas depende de su

alineamiento y pendiente, la cual se logra proyectando dicha

estructura siguiendo la alineacin y pendiente del cauce natural.

Sin embargo, se debe tomar en cuenta que el incremento y

disminucin de la pendiente influye en la variacin de la velocidad

de flujo, que a su vez incide


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en la capacidad de transporte de materiales en suspensin y

arrastre de fondo.

En la proyeccin e instalacin de alcantarillas el aspecto tcnico

debe prevalecer sobre el aspecto econmico, es decir que no

pueden sacrificarse ciertas caractersticas hidrulicas slo con el

objetivo de reducir los costos. Sin embargo, es recomendable que

la ubicacin, alineamiento y pendiente que se elija para cada caso,

estar sujeta al buen juicio del especialista, quien deber estudiar

los aspectos hidrolgicos, hidrulicos, estructurales y fenmenos

de geodinmica externa de origen hdrico, para obtener finalmente

la solucin ms adecuada compatible con los costos, operatividad,

servicialidad y seguridad de la carretera.

Alcantarilla Metlica en un Afirmado concluido


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1.2.1.2 Ubicacin en planta: La ubicacin en planta ideal es la que sigue

la direccin de la corriente, sin embargo, segn requerimiento del

Proyecto la ubicacin natural puede desplazarse, lo cual implica el

Alcantarillas Metlicas

Alcantarillas a cielo abierto
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ollantaytambo01.JPG


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acondicionamiento del cauce, a la entrada y salida con la

construccin de obras de encauzamiento u otras obras

complementarias.1.2.1.3 Pendiente longitudinal: La pendiente longitudinal de la

alcantarilla debe ser tal que no altere desmesuradamente los

procesos geomorfolgicos, como la erosin y sedimentacin, por

ello, los cambios de pendiente deben ser estudiados en forma

cuidadosa,

para no incidir en dichos procesos que pueden provocar el colapsode la estructura.

1.2.1.4 Eleccin del tipo de alcantarilla:

a) Tipo y seccin: Los tipos de alcantarillas comnmente

utilizadas en proyectos de carreteras en nuestro pas son;

marco de concreto, tuberas metlicas corrugadas, tuberas

de concreto y tuberas de polietileno de alta densidad.

Las secciones mas usuales son circulares, rectangulares y

cuadradas. En ocasiones especiales que as lo ameriten

puede usarse alcantarillas de secciones parablicas y

abovedadas.

En carreteras de alto volumen de trnsito y por necesidad

de limpieza y mantenimiento de las alcantarillas, se

adoptar una seccin mnima circular de 0.90 m de

dimetro o su equivalente de otra seccin, salvo en cruces

de canales de riego donde se adoptarn secciones de

acuerdo a cada diseo particular.

Las alcantarillas tipo marco de concreto de seccin

rectangular o cuadrada pueden ubicarse a niveles que se

requiera, como colocarse de tal manera que el nivel de la

rasante coincida con el nivel superior de la losa o debajo

del terrapln. Generalmente, se recomienda emplear este


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tipo de alcantarillas cuando se tiene la presencia de suelos

de fundacin de mala calidad.

Es importante instalar alcantarillas permanentes con un

tamao lo suficientemente grande como para desalojar las

avenidas de diseo ms los escombros que se puedan

anticipar.

En cauces naturales que presentan caudales de diseo

importantes donde la rasante no permite el emplazamiento

de una alcantarilla de dimensin considerable, se suelen

colocar alcantarillas mltiples, sin embargo, este diseo

debe tener en cuenta la capacidad de arrastre del curso

natural (palizada, troncos y material de cauce) y su

pendiente longitudinal para evitar obstrucciones,

recomendndose utilizar obras con mayor seccin

transversal libre, sin subdivisiones

En el caso del proceso constructivo de tuberas para

alcantarillas mltiples, se recomienda que la separacin de

los tubos, medida entre las superficies externas, deber ser

tal que facilite la compactacin del material de relleno igual

a la mitad del dimetro de la tubera con un mximo de 1.0

m y 0.4 m como mnimo.

b) Materiales:La eleccin del tipo de material de la alcantarilla

depende de varios aspectos, entre ellos podemos

mencionar el tiempo de vida til, costo, resistencia,

rugosidad, condiciones del terreno, resistencia a la

corrosin, abrasin, fuego e impermeabilidad. En

conclusin no es posible dar una regla general para la

eleccin del tipo de material a emplear en la construccin

de la alcantarilla, sino que adems de los aspectos


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mencionados anteriormente depende del tipo de suelo, del

agua y principalmente de la disponibilidad de materiales en

el lugar.

1.2.2 BADENES: Las estructuras tipo badn son soluciones efectivas

cuando el nivel de la rasante de la carretera coincide con el nivel de

fondo del cauce del curso natural que intercepta su alineamiento,

porque permite dejar pasar flujo de slidos espordicamente que se

presentan con mayor intensidad durante perodos lluviosos y donde

no ha sido posible la proyeccin de una alcantarilla o puente.

Los materiales comnmente usados en la construccin de badenes

son la piedra y el concreto, pueden construirse badenes de piedra

acomodada y concreto que forman parte de la superficie de rodadura

de la carretera y tambin con paos de losas de concreto armado.

Los badenes con superficie de rodadura de paos de concreto se

recomiendan en carreteras de primer orden, sin embargo, queda a

criterio del especialista el tipo de material a usar para cada caso en

particular, lo cual est directamente relacionado con el tipo de material

que transporta el curso natural.

Se recomienda evitar la colocacin de badenes sobre depsitos de

suelos finos susceptibles de ser afectados por procesos de

socavacin y asentamientos.

El diseo de badenes debe contemplar necesariamente la

construccin de obras de proteccin contra la socavacin y uas de

cimentacin en la entrada y salida, as como tambin losas de

aproximacin en la entrada y salida del badn.


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Dependiendo del tipo de material de arrastre que transporte el curso

natural donde se ubicar el badn, se pueden adoptar diseos mixtos,

es decir badnalcantarilla, que permitan evacuar flujos menores en

pocas de estiaje y a su vez flujos de materiales slidos en perodos

extraordinarios, sin embargo, estos diseos deben ser estudiados

minuciosamente para poder ser empleados, mediante un estudio

integral de la cuenca que drenar el badn, ya que el material

transportado puede originar represamientos, poniendo en riesgo su

estabilidad y permanencia.

1.3 ELEMENTOS DE DRENAJE LONGITUDINAL EN LA CARRETERA:

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.

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 aguasque se acumulan en la plataforma de la carretera, las que pueden

provenir de las precipitaciones pluviales y/o de los terrenos adyacentes.

1.3.1 CUNETAS: Las cunetas son zanjas longitudinales revestidas o sin

revestir abiertas en el terreno, ubicadas a ambos lados o a un solo


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lado de la carretera, con el objeto de captar, conducir y evacuar

adecuadamente los flujos del agua superficial.

Se proyectarn para todos los tramos al pie de los taludes de corte,

longitudinalmente paralela y adyacente a la calzada del camino y

sern de concreto vaciadas en el sitio, prefabricados o de otro material

resistente a la erosin.

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.

Seccin tpica de cuneta triangular


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Cuneta revestido con concreto

Cuneta lateral trapecial de concreto


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1.3.2 ZANJAS DE CORONACIN: Las cunetas o zanjas de coronacin

son canales que se construyen en la parte superior de los taludes de

corte, para recoger las aguas que bajan por las pendientes naturales

y conducirlas hacia la quebrada o descarga ms prxima del sistema

general de drenaje, evitando de este modo la erosin del terreno,

especialmente en zonas de pendiente pronunciada.

Tipos de cunetas


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Normalmente son de forma rectangular, pero tambin pueden ser

trapezoidales, si se requiere un mayor tamao.

Es importante sembrar especies naturales a ambos lados de la cuneta

(pastos, ichu, maleza, races, rboles, etc); o ramas cortadas

amarradas entre s en forma de estructuras alargadas, las cuales se

Zanja de Coronacin

Zanjas de Corona


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entierran o se colocan como estacas siguiendo el contorno de un

talud), para evitar que el agua erosione bajo la cuneta y sta se

obstruya con sedimentos.

Si la pendiente es mayor que 2%, es necesario que el canal tenga

recubrimiento de concreto simple o enrocado, teniendo en cuenta

adems del rea mojada y la rugosidad del canal. Para pendientes

mayores, las zanjas deben ser escalonadas con emboquillado de

piedra bajo la cada.

1.3.3 ZANJAS DE DRENAJE: Las zanjas de drenaje son canales que se

construyen en la parte inferior de los taludes de relleno en forma

longitudinal lateral o transversal al alineamiento de la carretera, para

recoger las aguas que bajan por el talud y terrenos adyacentes para

conducirlas hacia la quebrada o descarga ms prxima del sistema

general de drenaje, evitando de este modo la erosin del terreno.

Normalmente son de forma rectangular, pero tambin pueden ser

trapezoidales, si se requiere una mayor dimensin.

Zan as de drena e


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1.3.4 BORDILLOS:Un sistema de drenaje superficial de una va diseado

adecuadamente debe interceptar con efectividad todo el

escurrimiento directo superficial y de la cuenca, para conducirla a

travs de canales y cunetas que tengan el diseo adecuado para su

descarga final en los cursos de agua naturales.

En zonas bajas o con depresiones en su topografa, hay

acumulaciones de aguas que pueden deberse a diferentes causas:

por precipitaciones copiosas, por escurrimiento superficial o por

elevacin de la napa fretica causada por riego o crecida de un ro

cercano, por tanto para captar y evacuar estas aguas acumuladas, se

proyectarn diferentes canales en red de drenaje, dentro del rea que

presenta estos problemas.

Esta red de drenaje est compuesta por:

a) Canales principales, que son los drenes o cauces

naturales, los cuales se amplan en funcin del caudal a

evacuar.

b) Canales secundarios, se proyectan para ampliar la red, y

estn conectados con los canales principales.

c) Canales terciarios, son los canales colectores, estos

recogen el agua del rea a evacuar y los trasladan hacia loscanales secundarios.


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CONCLUSIONES

Los elementos de drenaje u obras de arte en proyectos de

carreteras son muy importantes ya que su funcin principal es

disminuir la infiltracin y erosion y asegurar la vida util de los

proyectos viales.

Las alcantarillas no son adecuadas cuando el caudal de los pequeos

riachuelos son demasiados.


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SUGERENCIAS

Se sugiere incorporar obras de drenaje superficial y subterrneo

en todos los proyectos de obras viales para asegurar la vida util

de los mismos.

Analizar el material y pendiente de los taludes y seleccionar

adecuadamente el tipo de obra de drenaje supercial a utilizar.

Se sugiere utilizar badenes cuando se require evacuar caudales

moderados en sentido transverzal.

Las cunetas son recomendables cuando se require evacuar

caudales pequeos en sentido longitudinal.

Se recomienda revestir con concreto las cunetas cuando el

terreno presenta permeabilidad alta.

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