canales de drenaje.pdf

Departamento de Ingeniería Civil, FCFM Universidad de Chile

Canales de drenaje

Técnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos

Departamento de Ingeniería Civil, FCFM Universidad de Chile

Canales de Drenaje

Contenidos

1. Descripción

2. Tipos

3. Procedimiento de diseño

4. Mantención

5. Ejemplos

2

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Canales de Drenaje

Descripción

• Obra civil destinada al transporte de las aguas lluvias en forma gravitacional

• Se intenta construir de tal forma que se asemeje lo más posible a un cauce natural (estabilidad)

3

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Canales de Drenaje

Contenidos

1. Descripción

2. Tipos

3. Procedimiento de diseño

4. Mantención

5. Ejemplos

4

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Canales de Drenaje

• Naturales

• Revestidos de pasto

• Con vegetación en el fondo

• Revestidos de hormigón o albañilería

• Revestidos de enrocados

• Canales de tierra no revestidos

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Tipos

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Canales de Drenaje

• Excavado por la naturaleza antes del proceso de urbanización

• A medida que se urbaniza la cuenca tributaria pueden presentarse problemas de erosión

• Puede ser necesario protección de taludes

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Tipos: Canales Naturales

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Canales de Drenaje

• Naturales

• Revestidos de pasto

• Con vegetación en el fondo

• Revestidos de hormigón o albañilería

• Revestidos de enrocados

• Canales de tierra no revestidos

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Tipos

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Canales de Drenaje

• Recomendados para zonas urbanas

o Almacenamiento

o Velocidades menores

o Usos múltiples

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Tipos: Canales revestidos de pasto

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Canales de Drenaje

• Naturales

• Revestidos de pasto

• Con vegetación en el fondo

• Revestidos de hormigón o albañilería

• Revestidos de enrocados

• Canales de tierra no revestidos

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Tipos

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Canales de Drenaje

• Se intenta mantener vegetación húmeda en el fondo del canal más permanente

• Requiere de un flujo base para mantener la humedad

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Tipos: Canales con vegetación en el fondo

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Canales de Drenaje

• Naturales

• Revestidos de pasto

• Con vegetación en el fondo

• Revestidos de hormigón o albañilería

• Revestidos de enrocados

• Canales de tierra no revestidos

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Tipos

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Canales de Drenaje

• No recomendados para drenaje urbano, ya que están ideados para velocidades altas.

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Tipos: Canales Revestidos de hormigón o albañilería

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Canales de Drenaje

• Naturales

• Revestidos de pasto

• Con vegetación en el fondo

• Revestidos de hormigón o albañilería

• Revestidos de enrocados

• Canales de tierra no revestidos

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Tipos

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Canales de Drenaje

• Punto intermedio entre canales revestidos con vegetación y con hormigón

• Ayudan a reducir la necesidad de espacio al aumentar la velocidad

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Tipos: Revestidos de enrocados

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Canales de Drenaje

• Naturales

• Revestidos de pasto

• Con vegetación en el fondo

• Revestidos de hormigón o albañilería

• Revestidos de enrocados

• Canales de tierra no revestidos

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Tipos

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Canales de Drenaje

• No son recomendados para drenaje de aguas lluvias

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Tipos: Canales de tierra no revestidos

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Canales de Drenaje

• Velocidades más bajas

→ Mayor tiempo de concentración

• Mayor almacenamiento en el canal

• Canales estables → Poca mantención

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Ventajas

Disminuyen caudales máximos de crecidas

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• Dan lugar a zonas abiertas entregando beneficios sociales como área de esparcimiento y recreación

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Ventajas

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• Requieren mantención

• Para grandes caudales existe riesgo de erosión

• Pueden estar expuestos a problemas como acumulación de basuras y al vandalismo

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Inconvenientes

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Canales de Drenaje

Contenidos

1. Descripción

2. Tipos

3. Procedimiento de diseño

4. Mantención

5. Ejemplos

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Canales de Drenaje

• Se requiere diseñar canales de drenaje y no de distribución (riego):

o No se deben considerar secciones de mínimo costo

• Poca excavación

• Altas velocidades

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Procedimiento de diseño

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Canales de Drenaje

1. Factibilidad

2. Dimensionamiento

1. Canales revestidos de pasto

2. Canales con vegetación en el fondo

3. Diseño de detalle

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Procedimiento de diseño

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Canales de Drenaje

Considerar:

• Antecedentes del sistema natural de drenaje

• Espacio disponible para el cauce

o Certificados de permiso (Municipalidad, DGA, etc)

• Magnitud y frecuencia de caudales generados por las lluvias

• Existencia de caudales permanentes de otras fuentes

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Procedimiento de diseño: Factibilidad

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Canales de Drenaje

Objetivos:

• Definir trazado en planta

• Tipos de cauce

• Cuencas aportantes

• Existencia de caudales permanentes de otras fuentes

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Procedimiento de diseño: Factibilidad

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Canales de Drenaje

1. Factibilidad

2. Dimensionamiento

1. Canales revestidos de pasto

2. Canales con vegetación en el fondo

3. Diseño de detalle

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Procedimiento de diseño

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Canales de Drenaje

Antecedentes

• Hidrológicos

• Topográficos

• Urbanización

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Procedimiento de diseño: Dimensionamiento

Escurrimiento normal:

• Pendiente

• Velocidad de escurrimiento

• Sección transversal

+

Obras especiales:

•Caídas, angostamientos, ensanches, alcantarillas, puentes

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Canales de Drenaje

1. Factibilidad

2. Dimensionamiento

1. Canales revestidos de pasto

2. Canales con vegetación en el fondo

3. Diseño de detalle

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Procedimiento de diseño

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Canales de Drenaje

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Dimensionamiento: Canales revestidos de pasto

• Lluvia de diseño: o T=100, si forma parte de una red desarrollada

o T=200, si no forma parte de una red desarrollada

o + Aportes de otras fuentes

• Altura de agua ≤ 1,5 m

• 0,001 ≤ Pendiente de fondo ≤ 0,006

• Curvas: máx{30 m, 2 Lmáx} ≤ radio curvatura

• Taludes: 4 ≤ H:V (lo más tendido posible)

• Revancha: determinada por estructuras que atraviesan el canal (puentes). 0,3 – 0,5 para flujo máx

• Solera de fondo: destinada para flujos permanentes mín

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Dimensionamiento: Canales revestidos de pasto

Velocidades máximas [m/s] (Fr máximos)

Cubierta de pasto Suelos cohesivos Suelos no cohesivos

Sin vegetación 1,2 (0,5) 0,7 (0,3)

Pastos de jardín, mezclas nativas 2,1 (0,8) 1,5 (0,6)

Pastos matorrales, alfalfa 1,3 (0,5) 0,9 (0,3)

L

Ag

vFr

n

iRv

2/13/2

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Dimensionamiento: Canales revestidos de pasto

Rugosidad [sm-1/3]

Para profundidades intermedias, se puede interpolar linealmente

Condiciones Profundidad

Menor 0,5 m Mayor 0,9 m

Césped, pastos de jardín

Cortado a 5-10 cm 0,035 0,03

Cortado a 10-15 cm 0,04 0,03

Cualquier pasto en buenas condiciones

25 cm de largo 0,07 0,035

Hasta 50 cm de largo 0,1 0,035

Cualquier pasto en regular estado

25 cm de largo 0,06 0,035

Hasta 50 cm de largo 0,07 0,035

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Dimensionamiento: Canales revestidos de pasto

Sección transversal

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Canales de Drenaje

1. Factibilidad

2. Dimensionamiento

1. Canales revestidos de pasto

2. Canales con vegetación en el fondo

3. Diseño de detalle

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Procedimiento de diseño

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Canales de Drenaje

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Dimensionamiento: Canales con vegetación en el fondo

• Criterios similares a canales revestidos con pasto

• Se selecciona una pendiente de fondo suponiendo que no existe vegetación

• Luego se calcula un revancha con vegetación establecida y material depositado

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Dimensionamiento: Canales con vegetación en el fondo

• Lluvia de diseño: o T=100, si forma parte de una red desarrollada o T=200, si no forma parte de una red desarrollada o + Aportes de otras fuentes

• Velocidad media ≤ 2 m - suelos cohesivos; 1,5 –no cohesivos • Fr < 0,7 • Para n=0,03 seleccionar pendiente de fondo de forma tal no

que no se exceda los lpimites de volecidad • Curvas: máx{30 m, 2 Lmáx} ≤ radio curvatura • Taludes: 4 ≤ H:V (lo más tendido posible) • Revancha: 0,3 m por sobre el nivel de aguas para caudal

máximo con vegetación desarrollada • 2 m ≤ Ancho de fondo

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Dimensionamiento: Canales con vegetación en el fondo

Rugosidad

• Para determinar altura de aguas, se emplea un valor mayor que incluya el crecimiento de vegetación. Se pondera por perímetro mojado

• : sección con pasto = 0,035

• : canal de fondo con vegetación =

b

bbc

PP

PnPnn

0

00

0n

bn

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Dimensionamiento: Canales con vegetación en el fondo

• Canal de fondo:

o T=2 a 5 años

o 0,8 m ≤ Profundidad ≤ 1,5 m

o + Aportes de otras fuentes

o Taludes: 2,5 ≤ H:V

o Se recomienda protección con enrocados

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Canales de Drenaje

1. Factibilidad

2. Dimensionamiento

1. Canales revestidos de pasto

2. Canales con vegetación en el fondo

3. Diseño de detalle

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Procedimiento de diseño

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Canales de Drenaje

• Se debe especificar el tipo de vegetación

• Elementos complementarios

o Veredas, accesos para mantención

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Procedimiento de diseño: Diseño de detalle

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Contenidos

1. Descripción

2. Tipos

3. Procedimiento de diseño

4. Construcción

5. Mantención

6. Ejemplos

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Canales de Drenaje

• Mantención Preventiva

o Inspección: verificar que el agua escurre correctamente. Al menos una vez al año

o Mantención de vegetación: Control de crecimiento excesivo

o Remoción de basura:

• Mantención curativa

o Reparación: Recuperar sectores erosionados

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Mantención

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Canales de Drenaje

Contenidos

1. Descripción

2. Tipos

3. Procedimiento de diseño

4. Construcción

5. Mantención

6. Ejemplos

1. Canal revestido de pasto

2. Canal con vegetación en el fondo

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• T=100 → Q=1,8 m3/s

• Cuenca totalmente desarrollada

• Canal en suelo no cohesivo revestido de pastos naturales

• Pendiente longitudinal promedio = 0,004

• Condiciones terreno: o Ancho basal = 4 m

o Taludes laterales H:V=5:1

• Gasto permanente = 2% Q de diseño

• Considerar camino de pasea y mantención

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Ejemplo: Canal revestido con pasto

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Canales de Drenaje

• Ver condiciones de diseño

• Velocidad y Fr

o Ver Tabla → v ≤ 0,9 m/s Fr ≤ 0,3

• Rugosidad

o Ver Tabla → n=0,03 (valor mín): cálculo de pendiente

n=0,05 (valor intermedio pasto regular):

cálculo altura de aguas

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Ejemplo: Canal revestido con pasto - dimensionamiento

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Ejemplo: Canal revestido con pasto - detalles

• Corte transversal

• Pasto natural sobre tierra de hojas (excepto canal de fondo)

• Camino 2m con capa de 5cm de maicillo

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Ejemplo: Canal revestido con pasto - detalles

• Vista en planta

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Ejemplo: Canal revestido con pasto - detalles

• Detalle canal

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Contenidos

1. Descripción

2. Tipos

3. Procedimiento de diseño

4. Construcción

5. Mantención

6. Ejemplos

1. Canal revestido de pasto

2. Canal con vegetación en el fondo

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Ejemplo: Canal vegetación en el fondo

• T=100 → Q=2,3 m3/s

• T=5 → Q=1,1 m3/s

• Cuenca totalmente desarrollada

• Canal en suelo no cohesivo revestido de pastos naturales

• Pendiente longitudinal promedio = 0,012

• Condiciones terreno:

o Ancho basal = 3 m

o Taludes laterales H:V=4:1

• Gasto permanente = 2% Q de diseño

• No considerar camino, ya que existirá otro paralelo

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Canales de Drenaje

• Ver condiciones de diseño

• Velocidad y Fr

o v ≤ 1,5 m/s Fr ≤ 0,7

• Rugosidad

o Ver Tabla → n=0,03 (valor mín): cálculo de pendiente

n=0,04 (valor intermedio pasto regular):

cálculo altura de aguas

Ver Figura → n: iterar…. h=0,6 m

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Ejemplo: Canal vegetación en el fondo - dimensionamiento

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Ejemplo: Canal vegetación en el fondo - dimensionamiento

• Planta

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Ejemplo: Canal vegetación en el fondo - dimensionamiento

• Corte transversal

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GRACIAS