Drenaje en carreteras

Las obras de drenaje son elementos estructurales que desaparecen la inaccesibilidad de un camino provocada por el agua.

La vida útil de una carretera está sujeta al drenaje, ya que la eficiente evacuación de las aguas naturales o superficiales ayuda de gran manera a elevar la duración y el nivel de servicio de dicho camino.

Las dimensiones del drenaje serán determinadas en base a cálculos hidráulicos, tomando como base la información pluviométrica disponible.

Éste estudio tiene como objetivo la definición de parámetros, como el gasto máximo, que es el volumen de agua en un determinado tiempo, así como su velocidad que es el punto de intersección entre el rio y el camino. Dicho gasto se obtiene con distintos factores el tipo de terreno de la zona, la precipitación que ocurre en la zona, datos históricos de crecidas máximas del río, tipo de estructura existente si la hubiera, pendientes del cauce del río.

Con los datos recabados se calcula el área de la cuenca que afectan el punto de intervención, además se calcula la vida útil de la carretera según los parámetros que se hayan recabado (importancia de la vía o que tan transitada será), en base a los estudios de precipitación se estima un periodo de retorno de las crecidas máximas de ríos y posteriormente se realiza el cálculo del caudal de dicha corriente de agua.

Cuneta en carreteraAlcantarilla en carretera

Etapa de construcción de drenaje en carreteras

Para poder obtener la altura de que debe tener la estructura de drenaje o los niveles de ésta es necesario hacer distintos estudios topográficos.

Cuando el gasto máximo y la velocidad de éste, se determina el área hidráulica que es el espacio para diseñar ya que es la que está en contacto constantemente con el agua, y elegir el tipo de estructura que más a las necesidades de dicha carretera.

Áreas y Volumenes de Escurrimiento

Se deben considerar los factores que pueden afectar dicha estructura. Hay algunos que deben ser reconocidos como la precipitación, tamaño, forma y no hay que olvidar la orientación de la estructura.

Para el escurrimiento superficial existen muchos métodos hidrológicos para calcularlo, pero para se debe elegir el más preciso posible según las condiciones del lugar de nuestra obra.

El primer paso para construir una obra de drenaje es estimar el volumen de agua que llegara a ésta en un determinado instante. Éste volumen es llamado descarga de diseño y se tiene que determinar de la manera mas precisa para poder estimar el tamaño de obra y que ésta pueda conducir el agua que le llegue sin que ocurran daños estructurales.

Dimensiones de Alcantarillas

El desplazamiento de las aguas superficiales, se logra a través de las estructuras de drenaje superficial, mientras que el de aguas subterráneas mediante los sub-drenajes. Debido a las diferencias topográficas, geológicas e hidrológica, los métodos de diseños y los coeficientes de las formulas pueden variar de un lugar a otro.

Los estudios previos al diseño de alcantarillas son los siguientes:

Hidrológicos Topográficos Hidráulicos

Estudios Hidrológicos

Como se mencionó anteriormente su función es estimar el volumen de agua en un determinado instante.

Formula racional: Ésta expresa que la descarga es igual a un porcentaje de la precipitación multiplicado por el are de la cuenca. La duración mínima de la lluvia

Estructura de drenaje

seleccionada deberá ser el tiempo necesario, para que una gota llegue a la estructura de drenaje desde el punto mas alejado de la cuenca.

Q= Descarga en litros por segundo

Cf= Factor de saturación

C= Coeficiente de escorrentía

I= Intensidad de precipitación

A= Área de la cuenca en hectáreas

Estudios Topográficos

La selección de la estructura de drenaje así como su tamaño en un sitio determinado, se basa en planos topográficos de la región, así como fotografías aéreas del lugar de obra, las corrientes de agua que pasen por el lugar, perfil longitudinal del canal de entrada y salida de la alcantarilla y su sección transversal, la sección transversal del terraplén, cotas de inundación permisibles a la entrada y salida de la alcantarilla, entre muchos otros.

Estudios Hidráulicos

Su función es encontrar el tipo y tamaño de las estructuras para que estas desagüen de la mejor manera posible

Estudios topográficos

Alcantarillado Pluvial

Diseño de Alcantarillas

Éste proceso no solo incluye condiciones hidráulicas, si no que se tiene que tener en cuenta la ubicación, alineamiento, pendiente, forma de la estructura. Además de estudiar los posibles daños por erosión y su remedio, condiciones de instalación del conducto, calculo estructural a las cargas externas a las que ésta estará sometido, análisis de seguridad y justificación económica del diseño propuesto.

Como los sistemas de drenaje inciden sobre el costo de conservación y mantenimiento de las carreteras, también es necesario, que las alcantarillas sean diseñadas considerando que su funcionamiento deberá estar acorde con las limitaciones impuestas por los sistemas y métodos de mantenimiento.

1.- Colocación de Alcantarillas.- Hay tres factores importantes que deben considerase en la localización de una estructura de éste tipo para mayor eficiencia de ésta. Estos factores son: alineamiento, pendiente y elevación.

2.-Uso de distintos tipos de alcantarillas.- Las alcantarillas pueden clasificarse en metálicas y de concreto, según su forma en conductos redondos, ovalados o abovedados, cuadrados y rectangulares; y según el número de conductos que se empleen en un mismo lugar, en simples y múltiples o unicelulares y multicelulares.

Obras Complementarias de Drenaje

Drenaje superficial

En éste encontramos

Cunetas Contra cunetas Bombeo Zampeados Drenaje transversal

Cunetas: Son zanjas que se hacen en uno o ambos lados de la carretera, con el fin de conducir el agua hacia un lugar determinado para que no provoque daños.

Alcantarilla metalica Alcantarilla de concreto

Contra cunetas: Su función es prevenir que un exceso de agua llegue a la carretera, aunque deben hacerse con sumo cuidado ya que como se construyen aguas arriba de los taludes pueden provocar derrumbes.

Bombeo: Inclinación hacia ambos lados de la carretera (pendiente), lo cual evita que el agua quede encharcada en el camino.

Zampeados: Protección a las cunetas contra la erosión donde se presentan pendientes fuertes.

Drenaje transversal: Permite el paso de agua sobre la carretera, sin obstaculizar el paso. Aquí encontramos.

Puentes – Estructuras de más de 6 metros de claro. Puentes-vado – Estructuras con forma de puente y características de vado,

permite el paso del agua, a través de claros inferiores. Bóvedas – Construidas con mampostería, adecuadas para salvar un claro con una

altura grande de la rasante del piso del río. Alcantarillas – Estructuras transversales al camino que permiten el cruce del agua

y están protegidas por una capa de metal en la parte superior.

Bibliografía

Diseño geométrico de carreteras

Autor: Paulo Emilio Bravo

Sexta Edición

Impreso en Colombia

1993

http://es.slideshare.net/manuelgerman35/obras-de-drenaje-para-carreteras-15330964 (consultado el 19 de mayo de 2015)

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y DISEÑO

MATERIA: VÍAS TERRESTRES

5TO SEMESTRE GRUPO 253

ALUMNO: JOSÉ ARMANDO HORTA ZÉREGA

PRESENTADO A: M.I. WILLINGTON ARAUJO QUIMBAYA

ENSENADA BAJA CALIFORNIA, A 21 DE MAYO DEL 2015