4.1 drenaje y subdrenaje.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL DE L ALTIPLANO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA Y URBANISMO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO: PAVIMENTOS ESPECIALES Docente: Ing. GLENY ZOILA DE LA RIVA TAPIA TEMA: DRENAJE Y SUBDRENAJE SUBDRENAJE EN OBRAS OBRA S VIALES Presentado Presentado por:  MAMANI

QUISPE MIGUEL ANGEL



NUÑEZ CONDORI CONDORI ANSELMO A NSELMO



VILCA HUAYTA, ROLANDO

 PACORI

MESTAS, ALEX

 QUISPE

GOMES, JOE IVAN PUNO – PERU 2014

PAVIMENTOS ESPECIALES

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INTRODUCCIÓN

Una curiosa forma de introducir este tema es hablar de la tormentosa relación amor-odio que el agua y la carretera han mantenido a lo largo de los tiempos; por un lado, el agua es un componente imprescindible en los procesos de compactación e incluso forma parte del hormigón empleado en pavimentos rígidos y obras de fábrica, así como en determinados compuestos bituminosos. Pero por otro lado, el agua “incontrolada” procedente de las precipitaciones o del subsuelo puede llegar a ser muy perjudicial para la propia estructura del pavimento, mermando su resistencia, plastificando los suelos, erosionando taludes o disolviendo en su seno aquellas partículas más susceptibles. Además, su presencia en la superficie modifica drásticamente las condiciones de rodadura de los vehículos, restándoles adherencia con el firme y haciendo más propensos los accidentes al favorecer el fenómeno del aquaplanning o hidroplano. Todo ello lleva al ingeniero de carreteras a tratar de diseñar sistemas de drenaje efectivos que evacuen y canalicen adecuadamente el agua, manteniéndola alejada de la zona de acción d la vía. Para ello se emplean diversos métodos hidrológicos de previsión de avenidas y calculo de caudales máximos, sobre los cuales diseñar elementos que, en superficies o profundidad, logren el objetivo deseado. La aparición de nuevas técnicas y materiales contribuye sin duda a mejorar este aspecto que redunda en la comodidad y seguridad de los usuarios de la carretera. El prever un buen drenaje es uno de los factores más importantes en el proyecto de una carretera.


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OBJETIVOS DE LAS OBRAS DE DRENAJE

OBJETIVO GENERAL El objeto del drenaje en las carreteras, es en primer término, el reducir al máximo posible la cantidad de agua que de una y otra forma llega a la misma, y en segundo término dar salida rápida al agua que llegue a la carretera. Para que una carretera tenga buen drenaje debe evitarse que el agua circule en cantidades excesivas por la misma destruyendo el pavimento y originando la formación de baches, así como también que el agua que debe escurrir por las cuentas se estanque originando pérdidas de estabilidad y asentamientos perjudiciales. OBJETIVO ESPECIFICO: - Dar salida al agua que se llegue a acumular en el camino. - Reducir o eliminar la cantidad de agua que se dirija hacia el ca mino. - Evitar que el agua provoque daños estructurales. - De la construcción de las obras de drenaje, dependerá en gran parte la vida útil, facilidad de acceso y la vida útil del camino.


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SISTEMAS DE DRENAJE Se define sistema de drenaje de una via como el dispositivo específicamente diseñado para la recepción, canalización y evacuación de las aguas que pueden afectar directamente a las características funcionales de cualquier elemento integrante de la carretera. Dentro de esta amplia definición se distinguen diversos tipos de instalaciones encaminadas a cumplir tales fines, agrupadas en función del tipo de aguas que pretenden alejar o evacuar, o de la disposición geométrica con respecto al eje de la via. A).- DRENAJE SUPERFICIAL: Conjunto de obras destinadas a la recogida de las aguas pluviales o de deshielo, su canalización y evacuación a los cauces naturales, sistemas de alcantarillado o a la capa freática del terreno. Se divide en dos grupos. 

DRENAJE LONGITUDINAL: LONGITUDINAL: Canaliza

las aguas caídas sobre la plataforma y taludes de la explanación de forma paralela a la calzada, restituyéndolas a sus cauces naturales. Para ello se emplean elementos como las cunetas, caces, colectores, sumideros, arquetas y bajantes.



DRENAJE TRANSVERSAL: Permite

el paso del agua a través de os cauces naturales bloqueados por la infraestructura viaria, de forma que no se produzcan destrozos en esta última. Comprende pequeñas y grandes obras de paso, como puentes o viaductos.

B).- DRENAJE SUBTERRÁNEO: Su misión es impedir el acceso del agua a capas superiores de la carretera, especialmente al firme, por lo que debe controlar el nivel freático del terreno y los posibles acuíferos y corrientes subterráneas existentes. Emplea diversos tipos de drenes subterráneos, arquetas y tuberías de desagüe, o de la disposición geométrica con respecto al eje de la vía: PAVIMENTOS ESPECIALES

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CRITERIOS CRITERIOS DE DISEÑO: A la hora de proyectar el e l drenaje de una carretera deben tenerse presentes una u na serie de factores que influyen directamente en el tipo de sistema mas adecuado, asi como en su posterior funcionalidad. Lo mas destacables son: a) Factores topográficos: topográficos: Dentro de este grupo se engloban circunstancias de tipo físico, tales como la ubicación de la carretera respecto del terreno natural contiguoen desmonte, terraplén o a media ladera, la tipología del relieve existente. Llano, ondulado, accidentado, o la disposición de sus pendientes en referencia del firme. f irme. b) Factores hidrológicos: hidrológicos: hacen referencia al área de la cuenca de recepción y aporte de aguas superficiales que afecta directamente a la carretera, asi como ala presencia, nivel y caudal de las aguas subterráneas que puedan infiltrarse en las capas inferiores del firme. c) Factores geotécnicos: geotécnicos: la naturaleza y características de los suelos existentes en al zona condiciona la facilidad con la que el agua puede llegar a la vua desde su punto de origen, asi como la posibilidad de que ocasione corrimientos o una erosion excesiva del terreno. Una vez sopesados estos factores se procede al diseño de la red de drenaje, que deberá cumplir los siguientes sigu ientes objetivos: - Evacuar de manera eficaz y lo mas rápidamente posible el agua caída sobre la superficie de de rodadura y taludes taludes de la explanación contiguos contiguos a ella. Por supuesto, deberán evitar la inundación de los tramos mas deprimidos de la via. - Alejar del firme el agua freática, asi como los posibles acuíferos existentes, empleados para ello sistemas de drenaje profundo. - Prestar especial atención a los cauces naturales, tales como barrancos o ramblas, disponiendo obras de gfrabrica que no disminuyen su sección critica para periodos de retorno razonables. PAVIMENTOS ESPECIALES

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- No supones un peligro añadido para la seguridad del conductor, empleando para ello taludes suaves y redondeados las aristas mediante acuerdos curvos. Evitando asi posibles accidentes adicionales. - También debe cuidarse el aspecto ambiental, procurando que produzca el menor daño posible al entorno. - El costo inicial de construcción e implementación del sistema de drenaje. - Los costos de reparación y mantenimiento m antenimiento e implementación de la infraestructura de drenaje a lo largo de la vida útil ú til de la carretera

Factores de la lluvia: - Duración - Intensidad - Frecuencia - Patrón

Factores De La Cuenca: Morfometria Uso Del Suelo Almacenamiento


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DRENAJE DRE NAJE Y SUBDRENAJE DE OBRAS VIALES


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EN EL DRENAJE SUPERFICIAL LONGITUDINAL 

Cunetas



Contra cunetas



Bombeo



Zampeados

1.- CUNETAS Las cunetas son zanjas longitudinales revestidas o sin revestir abiertas en el terreno, ubicadas a ambos lados o a un solo lado de la carretera, con el objeto de captar, conducir y evacuar adecuadamente los flujos del agua a gua superficial. Se proyectarán para todos los tramos al pie de los taludes de corte, longitudinalmente paralela y adyacente a la calzada del camino y serán de concreto vaciadas en el sitio, prefabricados o de otro material resistente a la erosión. Serán del tipo triangular, trapezoidal o rectangular, siendo preferentemente de sección triangular, donde el ancho es medido desde el borde de la rasante hasta la vertical que pasa por el vértice inferior. La profundidad es medida verticalmente desde el nivel del borde de la rasante al fondo o vértice de la cuneta.


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La inclinación del talud interior de la cuneta (V/H) (1:Z1) dependerá, por condiciones de seguridad, de la velocidad y volumen de diseño de la carretera, Índice Medio Diario Anual IMDA (veh/día); según lo indicado en la Tabla Nº 304.12 del Manual de Diseño geométrico DG-2001.K

La inclinación del talud exterior de la cuneta (V/H) (1:Z2) será de acuerdo al tipo de inclinación considerada en el talud de corte.


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a) Capacid Capacidad ad de las cun etas Se rige por dos límites: • Caudal que transita con la cuneta llena • Caudal que produce la velocidad máxima admisible Para el diseño hidráulico de las cunetas utilizaremos el principio del flujo en canales abiertos, usando la ecuación de Manning:

Donde: Q: Caudal (m3/seg) V: Velocidad media (m/s) PAVIMENTOS ESPECIALES

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A: Área de la sección (m2) P: Perímetro mojado (m) Rh: A/P Radio hidráulico (m) (área de la sección entre el perímetro mojado). S: Pendiente del fondo (m/m) n : Coeficiente de rugosidad de Manning Los valores de Manning (n) más usados, se presentan en la Tabla Nº 09 del presente manual. • También se utiliza el Coeficiente de Strickler (K) cuya expresión es (1/n) (Ver Tabla Nº 32)

- Velocidades límites admisibles


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b) Caudal Caudal Q de d e aporte Es el caudal calculado en el área de aporte correspondiente a la longitud de cuneta. Se calcula mediante la siguiente expresión:

Donde: Q: Caudal en m3/s C: Coeficiente de escurrimiento de la cuenca A: Área aportante en Km2 I: Intensidad de la lluvia de diseño en mm/h

c) Dimension Dimensiones es mínimas Las dimensiones serán fijadas de acuerdo a las condiciones pluviales. De elegir la sección triangular, las dimensiones mínimas serán las indicadas en la Tabla Nº 34.


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Para lograr el funcionamiento adecuado de la sección hidráulica, se requiere que en los proyectos viales se considere: 



La construcción de una berma exterior de recepción con ancho mínimo de 60 cm (entre la cuneta y pie del talud de corte), con la finalidad de recepcionar la posible caída de materiales del talud superior, los cuales al impactar, deterioran las losas, y colmatan la sección hidráulica. Así mismo es e s necesario establecer e stablecer la necesidad de mantenimiento de cunetas por lo lo menos dos veces al año (antes y después del período de lluvia, especialmente en zonas de sierra y selva del país).

Cuando existan limitaciones de ancho de la plataforma se podrá proyectar cunetas con doble función: • Drenaje, y • Área de emergencia (berma) Para los cuales se buscará la solución más adecuada tales como: cunetas cubiertas, bermacuneta, cuneta tipo batea, etc.


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d) Desagüe de las cunetas La descarga de agua de las cunetas se efectuará por medio de alcantarillas de alivio. En región seca o poca lluviosa la longitud de las cunetas será de 250m como máximo, las longitudes de recorridos mayores deberán justificarse técnicamente; en región muy lluviosa se recomienda reducir esta longitud máxima a 200m. Salvo justificaciones técnicas, cuando se tenga presencia de áreas agrícolas, viviendas ubicadas sobre el talud inferior de la carretera que pueden ser afectadas por descargas de alcantarillas de alivio. En este aspecto, el proyectista deberá realizar una evaluación exhaustiva para ubicar adecuadamente los puntos de descarga de alcantarillas de alivio sin afectar la propiedad adyacente.

e) Revestimiento de las cunetas PAVIMENTOS ESPECIALES

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Las cunetas deben ser revestidas, para evitar la erosión de la superficie del cauce o conducto, productos de corrientes de agua que alcancen velocidades medias superiores a los límites fijados en la Tabla Nº 33; o cuando el terreno es muy permeable que permite la filtración hacia el pavimento, y consecuentemente su deterioro. El revestimiento de las cunetas puede ser de concreto, o de ser el caso de mampostería de piedra, previa verificación de velocidades de acuerdo a las pendientes finales del trazo geométrico. Se recomienda un revestimiento de concreto f´c = 175 kg/cm2 y espesor de 0.075m.

2.- CONTRACUNETAS: PAVIMENTOS ESPECIALES

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Las contra cunetas o zanjas de coronación 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 más próxima del sistema general de drenaje, evitando de este modo la erosión del terreno, especialmente en zonas de pendiente pronunciada La función de las contra cunetas es prevenir que llegue al camino un exceso de agua o humedad, aunque la practica ha demostrado que en muchos casos no es conveniente usarlas, debido a que como se construyen en la parte aguas arriba de los taludes, provocan reblandecimientos y derrumbes. de rrumbes.


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Normalmente son de forma rectangular, pero también pueden ser trapezoidales, si se requiere un mayor tamaño. Es importante sembrar especies naturales a ambos lados de la cuneta (pastos, ichu, maleza, raíces, árboles, etc); o ramas cortadas amarradas entre sí en forma de estructuras alargadas, las cuales se entierran o se colocan como estacas siguiendo el contorno de un talud), para evitar que el agua erosione bajo la cuneta y ésta 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 además del área mojada y la rugosidad del canal. Para pendientes mayores, las zanjas deben ser escalonadas con emboquillado de piedra bajo la caída.

No es recomendable colocar estas zanjas, paralelas totalmente a la carretera, porque los tramos finales de la cuneta quedan con una pendiente excesiva, en la que se tienen que PAVIMENTOS ESPECIALES

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ejecutar tramos escalonados, como se observa en la Figura Nº 30, sino por el contrario, se trazará la cuneta hacia el interior de la quebrada, siguiendo las pendientes admisibles para el tipo de terreno o revestimiento. Se puede prescindir de las cunetas de coronación en taludes de suelos resistentes a la erosión con declives de 1:2 ( V :H ) o menores, o cuando durante la construcción se hayan adoptado medidas efectivas de control de la erosión.


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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 más próxima del sistema general de drenaje, evitando de este modo la erosión del terreno. Normalmente son de forma rectangular, pero también pueden ser trapezoidales, si se requiere una mayor dimensión.


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4.- CUNETAS DE BANQUETA Son aquellas que se ubican al pie del talud inclinado de cada banqueta, las cuales consisten en la construcción de una o más terrazas sucesivas con el objetivo de estabilizar un talud. Pueden tener sección triangular, rectangular o trapezoidal, de acuerdo al caudal de escorrentía superficial que transportará y su descarga se efectuará hacia un curso natural o mediante caidas escalonadas hacia las cunetas.


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5.- BORDILLOS Los bordillos son elementos que interceptan y conducen el agua que por efecto del bombeo discurren sobre la plataforma de la carretera, descargándola mediante aliviaderos en sitios adecuados con el objetivo de evitar la erosión de los taludes de terraplenes que estén conformados por material erosionable. Se construirán en los terraplenes mayores de 1.5m de altura, ubicándolas longitudinalmente en ambos lados en los terraplenes que se encuentren en tangente, o en la parte interna de los terraplenes en curva horizontal. Asimismo, se ubicarán sobre la corona del talud inferior cuando la carretera se desarrolla en corte a media ladera. Se emplazarán en el lado exterior de la plataforma y generalmente tienen una sección trapezoidal con base inferior de veinte (20) centímetros, base superior de quince (15) centímetros y altura de cuarenta (40) centímetros, sobresaliendo de la superficie de rodadura quince (15) centímetros. cen tímetros. En los tramos en tangente se dejará un espacio libre para la descarga del escurrimiento hacia aliviaderos adecuadamente ubicados a una distancia de entre cincuenta (50) y cien (100) metros. Los bordillos pueden ser de concreto, reforzados con varillas de construcción en forma de malla simple de ø3/8” cada 0.20m, tal como se observa en a Figura –nº – nº 33.


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6. BOMBEO Es la inclinación que se da ha ambos lados del camino, para drenar la superficie del mismo, evitando que el agua se encharque provocando reblandecimientos o que corra por el e l centro del camino causando daños debido a la erosión.


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7.- ZAMPEADOS Es una protección a la superficie de rodamiento o cunetas, contra la erosión donde se presentan fuertes pendientes. Se realza con piedra, concreto ciclópeo o concreto simple.


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8.- CANALES DE DRENAJE Un sistema de drenaje superficial de una vía diseñado adecuadamente debe interceptar con efectividad todo el escurrimiento directo superficial y de la cuenca, para conducirla a través de canales y cunetas que tengan el diseño adecuado para su descarga final en los cursos de agua naturales. En zonas bajas o con depresiones en su topografía, hay acumulaciones de aguas que pueden deberse a diferentes causas: por precipitaciones copiosas, por escurrimiento superficial o por elevación de la napa freática causada por riego o crecida de un río cercano, por tanto para captar y evacuar estas aguas acumuladas, se proyectarán diferentes canales en red de drenaje, d renaje, dentro del área que presenta estos e stos problemas. Esta red de drenaje dre naje está compuesta por:


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• Canales principales, que son los “drenes” o cauces naturales, los cuales se amplían en función del caudal a evacuar. • Canales secundarios, se proyectan para ampliar la red, y están conectados con los canales principales. • Canales terciarios, son los canales colectores, estos recogen el agua del área a evacuar y los trasladan hacia los canales secundarios. Los canales pueden ser de concreto fraguado en el terreno ó de canales prefabricados de concreto.

EN EL DRENAJE SUPERFICIAL TRANSVERSAL Su finalidad es permitir el paso transversal del agua sobre un camino, sin obstaculizar el paso. En el drenaje transversal encontramos - Puentes - Puentes – vado - Bóvedas. - Alcantarillas

I) PUENTES PAVIMENTOS ESPECIALES

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Los puentes son las estructuras mayores que forman parte del drenaje transversal de la carretera y permiten salvar o cruzar un obstáculo natural, el cual puede ser el curso de una quebrada o un río.

Es importante tener en cuenta que un puente no será estable si no lo es el tramo fluvial comprometido. El río es por naturaleza esencialmente móvil y cambiante. En consecuencia, el estudio de un puente que interactúa con un río no puede independizarse del correspondiente estudio de Hidráulica Fluvial. La estabilidad fluvial, lograda durante cientos o miles de años por el río, puede verse seriamente alterada por la construcción de un puente. La profundidad del estudio hidráulico tiene que depender de ciertas características del puente en particular, como podrían ser: su importancia dentro de la red vial, consecuencias de su falla, costo, tipo de estructura, riesgos aceptables, etc. A las que debe añadirse las correspondientes al río. En el presente Manual se definirá como puente a la estructura cuya luz sea mayor o igual a 6.0 m, siguiendo lo establecido en las especificaciones AASHTO LRFD. Los puentes son estructuras de mas de seis metros de claro, se distingue de las alcantarillas por el colchón que estas levan en la parte superior. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO PAVIMENTOS ESPECIALES

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En este ítem se procederá a describir las consideraciones generales para el desarrollo de los estudios de hidráulica fluvial de puentes sobre cauces naturales. Asimismo, se describirá en forma general las técnicas más apropiadas para el diseño hidráulico y la información básica para la obtención de los l os parámetros hidráulicos. Cabe señalar que el buen funcionamiento hidráulico, no sólo depende de un análisis correcto y del uso adecuado de las fórmulas matemáticas correspondientes; si no también de un conocimiento cabal de las condiciones hidráulicas locales en la cual se fundamenta su diseño. a) Información básica En este ítem, se establecerá recomendaciones generales para la ejecución de los estudios de hidráulica fluvial para puentes, que incluye, aspectos topográficos, ejecución de muestreos para la determinación de diámetros representativos del lecho y criterios para la estimación de la rugosidad del lecho. a.1)Topografía – Batimetría del cauce y zonas adyacentes El levantamiento topográfico que se requiere, debe abarcar el tramo involucrado donde se proyectará el puente, recomendándose que dicho levantamiento topográfico debe comprender lo siguiente: - En ríos con amplias llanuras de inundación donde el puente produzca contracción del flujo de avenida el levantamiento abarcará 12 veces el ancho del cauce principal aguas a rriba del eje propuesto y 6 veces hacia aguas abajo. - En ríos donde el puente no produzca contracción del flujo de avenida y ofrezca una pendiente pronunciada el levantamiento topográfico abarcará 8 veces el ancho del cauce principal aguas arriba del eje propuesto y 4 veces hacia aguas abajo. El levantamiento topográfico no debe ser menor a 150 m aguas arriba y 150 m aguas abajo del eje del puente propuesto.


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- En caso que el eje del puente propuesto se ubique cerca de la desembocadura con un río principal, lago o mar el levantamiento topográfico deberá incluir la zona de confluencia. Sin embargo, el requerimiento mínimo para el levantamiento topográfico puede extenderse o limitarse, sin perjudicar los objetivos del proyecto. a.2) Ubicación del puente La elección de la ubicación del puente debe ser la más óptima, desde el punto de vista hidráulico, geotécnico y de diseño Vial; es decir debe ser tal, que el curso natural no afecte su estabilidad y a su vez el puente no produzca cambios morfológicos en el curso natural. natural. De preferencia en los proyectos de carreteras, es recomendable que la ubicación del puente sea definido en la etapa inicial de un estudio; para ello, los especialistas en Trazo - Diseño Vial, Hidráulica y Geotecnia; evaluaran las condiciones existentes tanto aguas arriba, como aguas abajo, en una longitud no menor a 300 m. (a partir de los cruces o bados existentes). Esta actividad permitirá programar: los levantamientos topográficos para el modelamiento hidráulico, requerimientos de estudios de suelos, ubicación de las prospecciones geotécnicas, toma de muestra de los sedimentos, u otro que sea necesario y pueda preverse oportunamente. Los aspectos que deben ser tenidos en cuenta en relación a la ubicación de puentes, se resalta los siguientes: - Forma de las cuencas tributarias, - Estabilidad fluvial del tramo fluvial comprometido, - Grado de sinuosidad de los cauces existentes y presencia de lecho abandonados, - Características topográficas de los terrenos y forma de los cauces, ca uces, - Cobertura vegetal existente, - Características geológicas o singulares, tales como afloramientos rocosos, existencia de gravas, arenas, etc. - Obras de drenaje existentes aguas arriba y debajo de la obra objeto del estudio y su posible influencia sobre la misma, - Características de los cauces principales tales como, sus Secciones, alineamiento, los obstáculos, la vegetación existente y la naturaleza naturaleza de los acarreos,


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- Calidad aparente de los materiales sobre los cuales se va colocar las obras de drenaje principales, - Evidencias de corrosión en estructuras metálicas existentes o desgaste en estructuras de concreto.

II) PUENTES VADO El puente – vado, es una estructura en forma de puente y con características de vado, que permite el paso del agua a través de claros inferiores en niveles ordinarios, y por la parte superior cuando se presentan avenidas con aguas máximas má ximas extraordinarias.


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III) BOVEDAS Las bóvedas de medio punto construidas con mampostería son adecuadas cuando requerimos salvar un claro con una altura grande de la rasante al piso del rió.

IV) ALCANTARILLAS se define como alcantarilla a la estructura cuya luz sea menor a 6.0 m y su función es evacuar el flujo superficial proveniente de cursos naturales o artificiales que interceptan la carretera.


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La densidad de alcantarillas en un proyecto vial influye directamente en los costos de construcción y de mantenimiento, por ello, es muy importante tener en cuenta la adecuada elección de su ubicación, alineamiento y pendiente, a fin de garantizar el paso libre lib re del flujo que intercepta la carretera, sin que afecte su estabilidad. La ubicación óptima de las alcantarillas depende de su alineamiento y pendiente, la cual se logra proyectando dicha estructura siguiendo la alineación y pendiente del cauce natural. Sin embargo, se debe tomar en cuenta que el incremento y disminución de la pendiente influye en la variación de la velocidad de flujo, que a su vez incide en la capacidad de transporte de materiales en suspensión y arrastre de fondo. En la proyección e instalación de alcantarillas el aspecto técnico debe prevalecer sobre el aspecto económico, es decir que no pueden sacrificarse ciertas características hidráulicas sólo con el objetivo de reducir los costos. Sin embargo, es recomendable que la ubicación, alineamiento y pendiente que se elija para cada caso, estará sujeta al buen juicio del especialista, quien deberá estudiar los aspectos hidrológicos, hidráulicos, estructurales y fenómenos de geodinámica externa de origen hídrico, para obtener finalmente la solución más adecuada compatible con los costos, operatividad, servicialidad y seguridad de la carretera. madera. b) UBICACIÓN EN PLANTA La ubicación en planta ideal es la que sigue la dirección de la corriente, sin embargo, según requerimiento del Proyecto la ubicación natural puede desplazarse, lo cual implica el acondicionamiento del cauce, a la entrada y salida con la construcción de obras de encauzamiento u otras obras complementarias. La pendiente longitudinal La pendiente longitudinal de la alcantarilla debe ser tal que no altere desmesuradamente los procesos geomorfológicos, como la erosión y sedimentación, por ello, los cambios de PAVIMENTOS ESPECIALES

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pendiente deben ser estudiados en forma cuidadosa, para no incidir incidi r en dichos procesos que pueden provocar el colapso de la estructura. b) TIPO Y SECCIÓN SE CCIÓN Los tipos de alcantarillas comúnmente utilizadas en proyectos de carreteras en nuestro país son; marco de concreto, tuberías metálicas corrugadas, tuberías de concreto y tuberías de polietileno de alta densidad. Las secciones mas usuales son circulares, rectangulares y cuadradas. En ocasiones especiales que así lo ameriten puede usarse alcantarillas de secciones parabólicas y abovedadas. En carreteras de alto volumen de tránsito y por necesidad de limpieza y mantenimiento de las alcantarillas, se adoptará una sección mínima circular de 0.90 m (36”) de diámetro o su equivalente de otra sección, salvo en cruces de canales de riego donde se adoptarán secciones de acuerdo a cada diseño particular. Las alcantarillas tipo marco de concreto de sección 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 terraplén. Generalmente, se recomienda emplear este tipo de alcantarillas cuando se tiene la presencia de suelos de fundación de mala calidad. Es importante instalar alcantarillas permanentes con un tamaño lo suficientemente grande como para desalojar las avenidas de diseño más los escombros que se puedan anticipar. En cauces naturales que presentan caudales de diseño importantes donde la rasante no permite el emplazamiento de una alcantarilla de dimensión considerable, se suelen colocar alcantarillas múltiples, sin embargo, este diseño debe tener en cuenta la capacidad de arrastre del curso natural (palizada, troncos y material de cauce) y su pendiente longitudinal para evitar obstrucciones, recomendándose utilizar obras con mayor sección transversal libre, sin subdivisiones. En el caso del proceso constructivo de tuberías para alcantarillas múltiples, se recomienda que la separación de los tubos, medida entre las superficies externas, deberá ser tal que facilite la compactación del material de relleno igual a la mitad del diámetro de la tubería con un máximo de 1.0 m y 0.4 m como mínimo. míni mo. PAVIMENTOS ESPECIALES

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Asimismo, en cauces naturales con caudales de diseño considerables, pendiente longitudinal reducida y transporte de palizada pa lizada como es el caso de cursos naturales ubicados en la región selva de nuestro país, se recomienda la colocación de obras con la mayor sección hidráulica posible que dependiendo del aspecto económico podrán utilizarse alcantarillas tipo arcos parabólicos o abovedadas. c) MATERIALES La elección del tipo de material de la alcantarilla depende de varios aspectos, entre ellos podemos mencionar el tiempo de vida útil, costo, resistencia, rugosidad, condiciones del terreno, resistencia a la corrosión, abrasión, fuego e impermeabilidad. En conclusión no es posible dar una regla general para la elección del tipo de material a emplear en la construcción de la alcantarilla, sino que además de los aspectos mencionados anteriormente depende del tipo de suelo, del agua y principalmente de la disponibilidad de materiales en el lugar. V) BOXCULVERT Es una alcantarilla en forma de caja o cajón, asi se conoce como alcantarillas d cajón.

VI) BADENES Las estructuras tipo badén 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 PAVIMENTOS ESPECIALES

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alineamiento, porque permite dejar pasar flujo de sólidos esporádicamente que se presentan con mayor intensidad durante períodos lluviosos y donde no ha sido posible la proyección de una alcantarilla o puente. Los materiales comúnmente usados en la construcción 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 también con paños de losas de concreto armado. Los badenes con superficie de rodadura de paños 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 está directamente relacionado con el tipo de material que transporta el curso natural. Se recomienda evitar la colocación de badenes sobre depósitos de suelos finos susceptibles de ser afectados por procesos de socavación y asentamientos. El diseño de badenes debe contemplar necesariamente la construcción de obras de protección contra la socavación y uñas de cimentación en la entrada y salida, así como también losas de aproximación en la entrada y salida del badén. Dependiendo del tipo de material de arrastre que transporte el curso natural donde se ubicará el badén, se pueden adoptar diseños mixtos, es decir badén – alcantarilla, que permitan evacuar flujos menores en épocas de estiaje y a su vez flujos de materiales sólidos en períodos extraordinarios, sin embargo, estos diseños deben ser estudiados minuciosamente para poder ser empleados, mediante un estudio integral de la cuenca que drenará el badén, ya que el material transportado puede originar represamientos, poniendo en riesgo su estabilidad y permanencia. La ventaja de las estructuras tipo badén es que los trabajos de mantenimiento y limpieza se realizan con mayor eficacia, siendo el riesgo de obstrucción muy bajo. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO a) Material sólido de arrastre


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El material de arrastre es un factor importante en el diseño del badén, recomendándose que no sobrepase el perímetro mojado contemplado y no afecte los lados adyacentes de la carretera. Debido a que el material sólido de arrastre constituido por lodo, palizada u otros objetos flotantes, no es posible cuantificarlo, se debe recurrir a la experiencia del especialista, a la recopilación de antecedentes y al estudio integral de la cuenca, para lograr un diseño adecuado y eficaz. b) Protección contra la socavación Es importante que el badén proyectado cuente con obras de protección contra la socavación, a fin de evitar su colapso. Según se requiera, la protección debe realizarse tanto aguas arriba como aguas abajo de la estructura, mediante la colocación de enrocados, gaviones, pantallas de concreto u otro tipo de protección contra la socavación, en función al tipo tip o de material que transporta el curso natural. Asimismo, si el estudio lo amerita, con la finalidad de reducir la energía hidráulica del flujo fluj o a la entrada y salida del badén, se recomienda construir disipadores de energía, siempre y cuando estas estructuras no constituyan c onstituyan riesgos de represamientos u obstrucciones. El diseño del badén también deberá contemplar uñas de cimentación tanto a la entrada como a la salida de la estructura, dichas uñas deberán desplantarse preferentemente sobre material resistente a procesos erosivos. c) Pendiente longitudinal del badén b adén El diseño hidráulico del badén debe adoptar pendientes longitudinales de ingreso y salida de la estructura de tal manera que el paso de vehículos a través de él, sea de manera confortable y no implique dificultades para los conductores y daño a los vehículos. d) Pendiente transversal del badén


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Con la finalidad de reducir el riesgo de obstrucción del badén con el material de arrastre que transporta curso natural, se recomienda dotar al badén de una pendiente transversal que permita una adecuada evacuación e vacuación del flujo. Se recomienda pendientes transversales para el badén entre en tre 2 y 3%. e) Borde libre El diseño hidráulico del badén también debe contemplar mantener un borde libre mínimo entre el nivel del flujo máximo esperado y el nivel de la superficie de rodadura, a fin de evitar probables desbordes que afecten los lados adyacentes de la plataforma vial. Generalmente, el borde libre se asume igual a la altura de agua entre el nivel de flujo máximo esperado y el nivel de la línea de energía, sin embargo, se recomienda adoptar valores entre 0.30 y 0.50m.

SISTEMA DE DRENAJE EN CARRETERA DE AREA URBANA El drenaje Urbano, tiene por objetivo el manejo racional del agua de lluvia en las ciudades, para evitar daños en las edificaciones y obras públicas (pistas, redes de agua. redes eléctricas, etc.), así como la acumulación del agua que pueda constituir focos de contaminación y/o transmisión de enfermedades. ESTUDIOS BASICOS En todo proyecto de drenaje urbano se debe ejecutar, sin carácter limitativo los siguientes estudios de: PAVIMENTOS ESPECIALES

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a. Topografía. b. Hidrología. c. Suelos. d. Hidráulica. e. Impacto Ambiental. f. Compatibilidad de uso. g. Evaluación económica de operación y mantenimiento. SISTEMA DE DRENAJE LONGITUDINAL LONGITUDINAL La evacuación de las aguas que discurren sobre la calzada y aceras se realizará mediante cunetas, las que conducen el flujo hacia las zonas bajas donde los sumideros captarán el agua para conducirla en dirección a las alcantarillas pluviales de la ciudad. a) Las cunetas construidas para este fin podrán tener las siguientes secciones transversales (Ver fig. 1) - Sección Circular. - Sección Triangular. - Sección Trapezoidal. - Sección Compuesta. - Sección en V. b) Determinación de la capacidad de la cuneta la capacidad de las cunetas depende de su sección transversal, pendiente y rugosidad del material con que se construyan. La capacidad de conducción se hará en general utilizando la Ecuación de Manning. La sección transversal de las cunetas generalmente tiene una forma de triángulo rectángulo con el sardinel formando el lado vertical del triángulo. La hipotenusa puede ser parte de la pendiente recta desde la corona del pavimento y puede ser compuesta de dos líneas rectas. La figura 2 muestra las características de tres tipos de cuneta de sección triangular y las ecuaciones que gobiernan el caudal que por ellas discurre, utilizando la ecuación de Manning. El ancho máximo T de la superficie del de l agua sobre la pista será: - En vías principales de alto tránsito: Igual al ancho de la berma. PAVIMENTOS ESPECIALES

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- En vías secundarias de bajo tránsito: Igual a la mitad de la calzada. b.1. Coeficiente de rugosidad La tabla Nº 1 muestra los valores del coeficiente de rugosidad de Manning correspondientes a los diferentes acabados de los materiales de las cunetas de las calles y berma central.

c) Evacuación de las aguas transportadas por las cunetas Para evacuación de las aguas de las cunetas deberá preverse Entradas o Sumideros de

acuerdo a la pendiente de las cunetas y condiciones de flujo.


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SISTEMA DE DRENAJE TRANSVERSAL Sumideros La elección del tipo de sumidero dependerá de las condiciones hidráulicas, económicas y de ubicación y puede ser dividido en tres tipos, cada uno con muchas variaciones. - Sumideros Laterales en Sardinel o Solera.- Solera.- Este ingreso consiste en una abertura vertical del sardinel a través del cual pasa el flujo de las cunetas. Su utilización se limita a aquellos tramos donde do nde se tenga pendientes longitudinales menores de 3%. (Ver fig. No 4). - Sumideros de Fondo.- Este Fondo.- Este ingreso consiste en una abertura en la cuneta cubierta por uno o más sumideros. Se utilizarán cuando las pendientes longitudinales de las cunetas sean mayores del 3%. Las rejillas para este tipo de sumideros serán de barras paralelas a la cuneta. Se podrán agregar barras cruzadas por razones estructurales, pero deberán mantenerse en una posición cercana al fondo de las barras longitudinales. Los sumideros de fondo pueden tener una depresión para aumentar su capacidad de captación. - Sumideros Mixtos o Combinados.- Estas Combinados.- Estas unidades consisten en un Sumidero Lateral de Sardinel y un sumidero de Fondo actuando como una unidad. El diámetro mínimo de los tubos de descarga al buzón de reunión será de 10". Complementariamente puede usarse también. - Sumideros de Rejillas en Calzada.- Calzada.- Consiste en una canalización transversal a la calzada y a todo lo ancho, cubierta con rejillas. Se utilizarán los siguientes tipos de sumideros: • Tipo S1: Tipo grande conectado a la cámara. Corresponde a sumideros del tipo mixto (Ver fig. No. 5) • Tipo S2: Tipo grande conectado a la tubería. Corresponde a sumideros de] tipo mixto. (Ver fig. No. 6). • Tipo S3: Tipo chico conectado a la cámara (Ver fig. No. 7) PAVIMENTOS ESPECIALES

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• Tipo S4: Tipo chico conectado a la tubería tube ría (Ver fig. No. 8) Los sumideros tipo S3 y S4 se utilizarán únicamente en los casos siguientes:


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SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Toda nueva habilitación urbana ubicada en localidades en donde se produzcan precipitaciones frecuentes con lluvias iguales o mayores a 10 mm en 24 horas, deberá contar en forma obligatoria con un sistema de alcantarillado pluvial. La entidad prestadora de servicios podrá exigir el drenaje pluvial en localidades que no reúnan las exigencias de precipitación mencionadas en el párrafo anterior, por consideraciones técnicas específicas y de acuerdo a cuerdo a las condiciones existentes. PUENTES Y PONTONES Los puentes construidos en zonas urbanas son casi las mismas que en zonas rurales con algunas diferencias los que se menciona. Los gálibos horizontales y verticales para puentes urbanos serán el ancho y altura necesarios para el paso del tráfico vehicular. El galibo vertical no será menor que 5m. El galibo vertical autopistas principales será al menos 5.5m en zonas rurales. En zonas altamente desarrolladas esta magnitud puede ser reducida, previa p revia justificación técnica Los gálibos especificados pueden ser incrementados si el asentamiento pre calculado de la superestructura excede los 2.5 cm. En puentes sobre cursos de agua, se debe considerar como mínimo un altura libre de 1.5 a 2.5 sobre el nivel máximo de agua.


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DRENAJE SUBTERRANEO SUBTERRANEO El subdrenaje vial es un sistema de vital importancia para garantizar la durabilidad de las estructuras de pavimento, permite interceptar el agua subterránea evitando que la misma provoque daños irreversibles en las carreteras. El presente estudio analiza los tipos de subdrenaje vial existentes; y los elementos elem entos característicos que compone un subdrén. El agua subterránea que capta un subdrén proviene del agua de infiltración, del nivel freático, e incluso de la escorrentía superficial, dando lugar en épocas de lluvia a un caudal considerable. Un buen manejo del agua en las estructuras viales conlleva a una reducción notable de los costos por mantenimiento de la misma, recalcando la importancia que el subdrenaje tiene independientemente de los costos necesarios de diseño y construcción del mismo. Para optimizar el funcionamiento del sistema de subdrenaje vial, es recomendable la colocación de obras de drenaje superficial como cunetas de coronación, drenes en espina de pescado, reduciendo con ello el caudal de aporte al subdrenaje. Cantidad de agua recolectada. La cantidad de agua recolectada por un sistema de de subdrenaje subdrenaje depende de la conductividad hidráulica de los suelos o rocas y de los gradientes hidráulicos. Cuando se instala un dren, generalmente, el nivel piezométrico disminuye al igual que el gradiente hidráulico, lo cual reduce el caudal inicialmente recolectado por los drenes. La disminución de los caudales no es necesariamente un indicativo del deterioro del drenaje. En los suelos arcillosos no se deben esperar caudales importantes de agua pero aún así, es posible que el sistema de drenaje sea efectivo.


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Poco efecto del subdrenaje en el factor de seguridad. En los análisis de equilibrio límite de algunos taludes se observa, observa, que se necesitan abatimientos muy grandes de nivel freático para obtener aumentos moderados del nivel de seguridad y si se trata de suelos arcillosos, es muy difícil bajar en forma substancial los niveles freáticos. En estos suelos, podrían requerirse drenes muy cercanos tanto en el alineamiento horizontal como en el vertical, a fin de obtener ob tener los resultados deseados. Poco efecto del subdrenaje cuando el nivel freático se encuentra muy cercano a la superficie de falla. En este caso es casi imposible mejorar los factores de seguridad con subdrenes de zanja. En algunas oportunidades, se recomiendan subdrenajes como solución sin analizar que su efecto va a ser muy limitado. Asentamientos en las áreas circunvecinas como efecto del subdrenaje. Cuando se realizan abatimientos grandes de los niveles de agua, es posible que se generen asentamientos en los sectores circunvecinos. Igualmente, es muy frecuente que los vecinos atribuyan cualquier grieta en sus propiedades, a la ejecución del drenaje, sin que éste hubiera sido el causante del problema. La rata de flujo para el diseño del sistema debe calcularse teniendo en cuenta la permeabilidad del suelo o la roca que se va a drenar. Como regla general, la permeabilidad del material de filtro debe ser al menos 100 veces la permeabilidad del suelo. Una vez calculado el caudal, se debe calcular la sección de los subdrenes mediante el uso de la ley de Darcy. Todos los sistemas de subdrenaje deben diseñarse con factores de seguridad para caudales iguales o superiores a diez, con el objeto de garantizar la efectividad del sistema en el caso de que aparezcan flujos superiores inesperados. Métodos de subdrenaje Entre los tipos de obra utilizadas para subdrenaje se encuentran las siguientes:


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Cortinas impermeables subterráneas. subterráneas. El objetivo es evitar el paso interno del agua hacia las zonas inestables.

Subdrenes de zanja. freáticos.

Los subdrenes de zanja tienen por objeto abatir los niveles

Subdrenes de penetración. Son penetración. Son subdrenes horizontales profundos que logran grandes abatimientos de los niveles freáticos. Colchones de drenaje. Se drenaje. Se colocan debajo de los terraplenes o llaves de cortante, para impedir el ascenso de los niveles de agua. Drenes verticales de alivio. alivio. Consisten en perforaciones verticales del drenaje para disipar las presiones de poros. Drenes de pantalla. Son colchones inclinadosde drenaje drenaje para evitar evitar que que en los afloramientos de agua subterránea se formen cárcavas de erosión.

SUBDRENES DE ZANJA


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Los subdrenes de zanja son excavaciones realizadas manualmente o con retroexcavadora (comúnmente rellenas de material filtrante), con el objeto de captar y transportar el agua subterránea y de esa forma, abatir el nivel freático. Zanjas

Abiertas:

Consisten en zanjas profundas que actúan al mismo tiempo como drenes superficiales y como sistemas de abatimiento del nivel freático. freático. Para que esto se produzca, las las zanjas deben profundizarse por debajo debajo del nivel freático. Se produce entonces entonces un afloramiento de agua subterránea en las paredes de la zanja (Figura 2.20). Las pendientes de los taludes deben ser de baja pendiente para eliminar la posibilidad de erosión por afloramiento del agua subterránea. Como complemento, se pueden colocar filtros invertidos para controlar la erosión lateral.

Subdrenes Contrafuerte Los drenes contrafuerte son drenes colocados a lo largo de la línea de mayor pendiente o en la dirección del deslizamiento, generalmente, excavados por debajo de la superficie de la falla real o potencial (Figura 2.21). Estos subdrenes cumplen con dos funciones, bajar el nivel freático y mejorar la resistencia en la zona de superficie de falla, mediante la resistencia del material granular que atraviesa la zona de falla (Figura 2.22). Subdrenes Interceptores Los drenes interceptores son drenes que se colocan en sentido trasversal al talud, por lo general, en la parte superior de éste o en la corona o cabeza de un deslizamiento. El objetivo de estos subdrenes es interceptar el agua subterránea antes de llegar al PAVIMENTOS ESPECIALES

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talud. Idealmente, estos subdrenes deben penetrar por debajo de la superficie de falla para lograr un mayor efecto, pero el riesgo de desestabilización debida a la zanja, es muy alto Los subdrenes interceptores se se construyen en la parte superior superior de los deslizamientos, precisamente donde las fuerzas actuantes son mayores y donde es mayor el riesgo de desestabilización por la excavación de las zanjas también se colocan para garantizar la estabilidad de los terraplenes. En ocasiones, se les construyen columnas verticales de piedra colocadas por debajo de los subdrenes de zanja, a fin de aliviar las presiones artesianas.

Subdrenes “Espina de Pescado”. Consisten en una serie de drenes paralelos que conducen a un dren central y de esta forma, con el sistema de drenaje, lograr un mayor cubrimiento del área.


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Efectividad de los Subdrenes de Zanja Los subdrenes de zanja constituyen un sistema de tratamiento muy bueno (a un costo moderado) para los deslizamientos poco profundos y con niveles niveles freáticos superficiales. Los subdrenes de zanja son más efectivos en los deslizamientos poco profundos (con profundidad menor a 3 mts), en los cuales los drenes penetran penetran completamente a través de la masa deslizada dentro del material estable. En los los deslizamientos profundos (más de 6 m de espesor), espesor), generalmente los los subdrenes de zanja no son efectivos y se pueden requerir otros sistemas de subdrenaje, como son los drenes horizontales o las galerías de drenaje. Los subdrenes de zanja, generalmente, se consideran como obras complementarias dentro del proceso de estabilización en los deslizamientos profundos. No es necesario profundizar los subdrenes de zanja, en todos los casos, por debajo de la superficie de falla y en cambio, sí puede ser suficiente para la estabilización de un deslizamiento, el abatimiento (en un determinado porcentaje) de los niveles de agua subterránea.


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Con frecuencia, los drenes de zanja que sólo penetran dentro del deslizamiento pero que no atraviesan la superficie de falla, pueden mejorar las condiciones de estabilidad pero no siempre actúan como estabilizadores. Comúnmente, se precisan obras adicionales al sistema de subdrenaje. Los subdrenes para la estabilización parcial, se pueden construir en la dirección de la pendiente o transversal a ésta. Se puede construir un solo dren o varios drenes paralelos. Es muy difícil y complejo, en la mayoría de los casos, utilizar subdrenes de zanja para el control del agua subterránea en formaciones rocosas y generalmente, se prefiere p refiere el uso de subdrenes de penetración. p enetración. En las masas de roca, el flujo de agua generalmente está determinado por las juntas y por lo tanto, cualquier sistema de subdrenaje debe estar destinado a interceptarlas. Igualmente, un sistema de subdrenaje puede generar cambios importantes y peligrosos en el sistema interno de drenaje de un macizo de roca.


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MATERIALES PARA SUBDRENES DE ZANJA Z ANJA Entre los materiales que se utilizan para la construcción de subdrenes de zanja se encuentran los siguientes: •

Geotextiles no tejidos y Geotextiles tejidos

•

Geodrenes 100% sintéticos

•

Materiales granulares

•

Tubería perforada

El tipo de material que se debe emplear para un subdrén específico, depende de la disponibilidad de materiales en la región, la necesidad de captación, el comportamiento, el caudal del dren, la vulnerabilidad del sistema de subdrenaje y los costos.


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1. SISTEMAS DE SUBDRENAJE Un buen sistema de Subdrenaje, está relacionado con una mayor durabilidad y rentabilidad de las obras, de hecho, la vida útil de las vías depende en gran parte del periodo de tiempo en que el exceso de agua esté presente en su estructura Los sistemas de subdrenajes más utilizados u tilizados son:

2. 1 Zanjas Drenantes Consisten en zanjas profundas que actúan al mismo tiempo como drenes superficiales y como sistemas de abatimiento del nivel freático. Para que se produzca, las zanjas deben profundizarse por debajo del nivel freático. Se produce entonces un afloramiento de agua subterránea en las paredes de la zanja. Las pendientes de los taludes deben ser bajas para con ello eliminar la posibilidad de erosión por afloramiento del agua subterránea.


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Cuando las zanjas drenantes pretendan el rebajamiento del nivel freático, el agua fluirá a las zanjas a través de sus paredes laterales, se filtrará por el material de relleno hasta el fondo y escurrirá por este, o por p or la tubería drenante. También podrá acceder por su parte superior, si el sistema de drenaje subterráneo estuviera concebido para funcionar de esta manera. En caso de que no estuviera bien aislada superficialmente podría penetrar agua de escorrentía, lo que deberá evitarse en todo caso.

 Ubicación

El trazado y las características geométricas de las zanjas drenantes lo definirá el tipo de proyecto, que podrán ubicarse bajo cunetas revestidas


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siempre que se adopten medidas para que no se produzcan filtraciones bajo las mismas. m ismas. Por otra parte, p arte, cuando se implanta subdrenes dentro de una vía expuesta a deslizamientos, las zanjas son más efectivos cuando la profundidad del deslizamiento es menor a los 3 metros, en los cuales los drenes penetran completamente a través de la masa deslizada dentro del material estable. En los deslizamientos profundos (más de 6 m de espesor), generalmente los subdrenes de zanja no son efectivos y se puede requerir otros sistemas de drenaje, como son los drenes horizontales o las galerías de drenaje. Mientras que, es muy difícil y complejo en la mayoría de los casos, utilizar subdrenes de zanja para el control del agua subterránea en formaciones rocosas y generalmente, se prefiere el uso de subdrenes de penetración. En las masas de roca, el flujo de agua generalmente está determinado por las juntas y por lo tanto, cualquier sistema de subdrenaje debe estar destinado a interceptarlas y por ende un sistema de subdrenaje puede generar cambios importantes y peligrosos en el sistema interno de drenaje de un macizo de roca. De acuerdo a lo indicado anteriormente, en la siguiente figura se detalla la geometría de una zanja drenante.

Detalle típico de una zanja drenante


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 Prescripciones específicas sobre la zanja drenante

En proyectos de zanjas drenantes, de acuerdo a criterios e indicaciones de normas extranjeras, deben observarse los siguientes aspectos:

• Si el terreno natural y el relleno de la zanja no cumplieran condiciones de filtro, se dispondrá un elemento separador que cumpla dichas condiciones, con el fin de evitar las migraciones de finos que podrían producir erosión interna en el terreno y colmatación en el relleno de la zanja. La colocación de filtros minerales conduce a soluciones muy elaboradas, por lo que en general será preferible el empleo de Geotextiles como elementos de separación y filtro. • Si el fondo de la zanja no estuviera situado en terreno impermeable,

se

impermeabilizarlo.

deberá Su

considerar

pendiente

la

conveniencia

longitudinal

mínima

de se

determinará en función del material que lo conforme, si bien en todo caso habrá de ser superior a 0.5%. • Cuando se lleve a cabo la impermeabilización artificial del fondo, se recomienda disponer una solera de hormigón con sección transversal en forma de «V» o artesa con pendientes iguales o superiores al cinco por ciento (5%). La impermeabilización del fondo también se puede pu ede conseguir mediante una capa de espesor suficiente de material tolerable, cuyo cernido por el tamiz 0,080 sea mayor que el treinta y cinco por ciento (# 0,080 mm > 35%) y PAVIMENTOS ESPECIALES

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cuyo contenido de yeso, sea menor del dos por ciento (2%), o mediante la colocación de lámina impermeable, previo rasante y compactación del fondo de la zanja. z anja. • Salvo justificación expresa en contra del proyecto, las zanjas se proyectarán con tubería drenante en el fondo, la cual resulta muy conveniente para canalizar las aguas captadas y posibilitar los trabajos de limpieza y conservación. • Cuando en la sección transversal de la carretera se dispongan suelos estabilizados in situ próximos a la ubicación de una zanja drenante, deberán prescribirse las precauciones necesarias para evitar la contaminación de esta por lechada. l echada. • El proyecto deberá estudiar la estabilidad local de la zanja y global de las obras, antes, durante y después de su construcción.

2. 2 Capas permeables en pavimentos En las camas de los cortes de las carreteras y de las vías férreas aparecen grandes cantidades de agua; en estos casos puede ser útil la colocación de capas permeables bajo el pavimento para su protección. Estas son capas de espesor razonable que se colocan debajo de la corona del camino o de la superficie pavimentada y están constituidas por material de filtro, de manera que con ayuda de una pendiente transversal adecuada y de unas correctas instalaciones de salida puedan drenar el agua que se infiltre desde el pavimento, que provenga de los acotamientos de la vía o que ascienda por subpresión, procedente de niveles inferiores.

Estas capas permeables pueden servir de transición entre los materiales finos de terracería y alguna capa de material triturado grueso que haya de colocarse encima, para impedir la incrustación de l os fragmentos gruesos en la matriz fina.


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La Figura muestra en forma esquemática esquemática la utilización de capas permeables permeables para control de infiltración proveniente de la parte superior del pavimento y de ascensión de agua proveniente de capas inferiores, en las que se supone existe una subpresión.

2. 3 Subdrenes interceptores transversales Son dispositivos de drenaje análogos en principio a los subdrenes de zanja y lo único que los distingue es la dirección en que se desarrollan, que ahora es normal al eje de la vía terrestre. El caso típico de la instalación de estos subdrenes en carreteras se muestra en la siguiente figura.


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2. 4 Trincheras estabilizadoras Cuando en una ladera natural existe flujo de agua y está formada por grandes espesores de materiales cuya estabilidad se ve amenazada por él y sobre tal ladera ha de construirse un terraplén, la remoción de todos los materiales malos y su substitución por otros mejores resulta ya difícil y, desde luego, antieconómica.

En la práctica esto se logra drenando las aguas de una zona que abarque aquella por la que podría desarrollarse un círculo d e deslizamiento del conjunto formado por el terraplén terraplén y su terreno terreno de cimentación. La Figura muestra en croquis algunas posibilidades de trincheras estabilizadora adaptadas a diferentes circunstancias concretas de casos específicos. específicos.


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2. 5 Subdrenajes con geosintéticos: a) Geodrén Vial El Geodrén Vial es un sistema integral de captación, conducción y evacuación de fluidos que está compuesto por un Geodrén Planar y tubería corrugada de drenaje.

El Geodrén Vial es una alternativa al sistema de drenaje tradicional o subdrenaje francés, donde la red y la tubería cumplen la función de drenaje, mientras el Geotextil actúa como elemento de filtración.


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 Menor tiempo de ejecución por:

• Menor volumen de excavación • Fácil manipulación e instalación. • Permite el reemplazo de grava seleccionada por materiales granulares del sitio.

 Menor impacto ambiental por:

• Menor exigencia de capacidad en botaderos, por menor volumen de excavación. • Reducción en la explotación de materiales pétreos no renovables, generando disminución de la huella de carbono por ahorro de combustible.

 Ahorro económico por:

• Menor recorrido de acarreo por disminución en el volumen de excavación y materiales materiales pétreos. • Ideal para obras de difícil acceso o distantes de las fuentes de materiales • Mayor vida útil de su capacidad drenante, debido a que sus tiempos de colmatación son mucho mayores que los filtros convencionales, disminuyendo el mantenimiento en las vías.


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 Campos de aplicación

• Campos deportivos • Muros de contención • Terraplenes • Muros de sótanos

b) Geodrén Planar El Geodrén Planar es un sistema conformado por Geotextiles no tejidos punzonados por agujas y Geored de polietileno de alta densidad (HDPE). El Geotextil cumple la función de filtración, reteniendo las partículas del suelo y permitiendo el paso de los fluidos. La Geored por su parte, es el medio drenante encargado de transportar el agua que pasa a través del filtro. El Geodrén Planar es el sistema más adecuado para captar y conducir los fluidos en su plano hacia un sistema de evacuación.

 Menor tiempo de ejecución por:

• Menor volumen de excavación en las estructuras de pavimento. • Reemplaza el uso del material pétro en el colchón drenante. • Es flexible y se adapta a la geometría de la obra. • Fácil de transporte al sitio d e instalación.


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 Menor impacto ambiental por:

• Menor exigencia de capacidad en botaderos. • Reducción en la explotación de materiales pétreos no renovables, generando disminución de la huella de carbono por ahorro de combustible.

 Ahorro económico por:

• Menor recorrido de acarreo por disminución en el volumen de excavación y materiales materiales pétreos. • Ideal para obras de difícil acceso o distantes de las fuentes de materiales. • Mayor vida útil de su capacidad drenante, debido a que sus tiempos de colmatación son mucho mayores que los filtros convencionales, disminuyendo el mantenimiento en las vías.


• Campos deportivos. • Muros de contención. • Terraplenes. • Muros de sótanos. • Cimentaciones. • Rellenos sanitarios.


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c) Geodrén Triplanar Los Geodrenes triplanares, son el más avanzado sistema integral de captación, conducción y evacuación de fluidos; está compuesto por una Geored triplanar única Geotextiles No Tejidos. Este sistema es resistente a agentes químicos y biológicos y puede ser usado en condiciones de alto flujo y elevadas presiones.

 Valor agregado del Sistema

• El Geodrén Triplanar ofrece la mayor capacidad hidráulica disponible en el mercado • Cuenta con una capacidad de hasta 4 veces más eficiencia en el drenaje que las redes tradicionales. • Sistema diseñado para permitir flujo con altas cargas en planos como: pavimentos y rellenos sanitarios.


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• Alta resistencia a la compresión a largo plazo, lo que permite garantizar su desempeño hidráulico aún en condiciones de alta carga (estática y cíclica).


• Reemplazo de capas drenante d renantess en estructuras d e pavimentos. • Manejo de aguas superficiales en rellenos sanitarios. • Sistemas de remoción y recolección de lixiviados. • Subdrenajes de muros de contención. • Drenaje de depósitos de materiales y relaves en minería. d) Subdrenaje Francés El sistema tradicional de drenaje consiste en la combinación de agregados pétreos como gravas y bolos de diferentes tamaños, con un Geotextil No Tejido punzonado por agujas y una tubería de drenaje. El Geotextil actúa como elemento filtrante permitiendo el paso de agua y reteniendo los finos, mientras que el material granular y la tubería se encarga del abatimiento y evacuación del agua.


• Campos deportivos.


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• Vías. • Muros de contención. • Terraplenes. • Muros de sótanos. • Cimentaciones. • Rellenos sanitarios.


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4.1 drenaje y subdrenaje.pdf

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