MANUAL PARA LA REVISIÓN DE OBRAS DE DRENAJE MENOR Y OBRAS COMPLEMENTARIAS.
PROYECTO GEOMÉTRICO
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INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 3 Revisión de obras de drenaje ............................................................................................................. 4 Hidrología ............................................................................................................................................ 6 Plano de Cuenca: ............................................................................................................................. 7 Calculo hidrológico: ......................................................................................................................... 8 Talbot .......................................................................................................................................... 8 Formato de Terracerías ............................................................................................................... 8 Funcionamiento hidrológico ....................................................................................................... 9 Estudio de Drenaje Obras Complementarias: ................................................................................... 9 Planta de Drenaje ............................................................................................................................ 9 Formato de Obras Complementarias (Generador) ....................................................................... 11 Proyecto de construcción de drenaje menor .................................................................................. 12 Datos Generales Proyecto de Obra de Drenaje: ........................................................................... 12 Calculo de la Subrasante Mínima para Proyecto de estructuras Menores ............................... 12 Proyecto Construcción de Obras de Drenaje Menor ....................................................................... 13 Conclusión ......................................................................................................................................... 14
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El presente trabajo tiene por objetivo presentar los principios fundamentales involucrados en el diseño de alcantarillas y desarrollar una metodología sencilla para la adecuada revisión del proyecto de drenaje. El paso de los cauces de drenaje natural a través del terraplén de la carretera se efectúa por medio de conductos cerrados o alcantarillas, de puentes de vados, los cuales varían en tamaño y numero. La práctica comúnmente aceptada en la S.C.T. considera como obras menores aquellos conductos bajo la carretera de cualquier forma y tamaño, con longitudes hasta de 6 m. Las Estructuras de mayor claro son tratadas como puentes. Aunque el costo unitario de las obras menores es mucho menor que el de los puentes, ellas son más numerosas, y en conjunto representan por lo regular un costo total mayor que el de los puentes. El problema que se presenta en este tipo de obras son fundamentalmente de tipo hidrológico e hidráulico de arroyos y difieren en su planeamiento; en el estudio de cada una de estas estructuras se deben de hacer consideraciones especiales en lo relativo a los datos que se obtengan en el campo, a los procedimientos de cálculo hidrológico y su diseño hidráulico. En general la altura y longitud de una obra menor, depende del área hidráulica, del tirante y velocidad, que deben tenerse para permitir el paso del agua en una avenida extraordinaria del cauce en cuestión. La localización de los cruces para obras menores, si bien debe seguir los lineamientos que se requieren para la proyección de un puente, estas generalmente quedan sujetas al alineamiento general para el camino. Para conocer el gasto de las obras menores se deberán efectuar análisis hidrológicos detallados. Los trabajos hidráulicos de campo no serán tan completos como los que se realizan para los puentes ya que se trata de corrientes efímeras, de poco caudal, en las que generalmente se carece de datos de campo relativo a las elevaciones alcanzadas por el agua en las crecientes máximas extraordinarias. El diseño hidráulico permite determinar las dimensiones necesarias de las estructuras para desalojar los volúmenes aportados por las lluvias o producto de las infiltraciones en el subsuelo, atendiendo a la eficiencia que se requiera en la eliminación del agua.
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Como inicio para poder revisar el proyecto de obras de drenaje tenemos que saber que normativa se va utilizar, para las obras de drenaje la SCT denomina:
Obras para drenaje transversal Obras para drenaje longitudinal
Dos conceptos muy importantes a tomar en cuenta en todo diseño hidráulico de obras de drenaje son:
El agua siempre sigue el camino más fácil Los cursos naturales de las aguas deben alterarse lo menos posible
Si no se respeta el drenaje natural de la zona, las carreteras pueden llegar a funcionar como presas, si se desarrollan perpendiculares a un arroyo, o bien como bordos de protección contra inundaciones, si se desarrollan paralelas a un arroyo.
Fig. 1.- Posibles zonas de inundación debidas a la presencia de un camino con escaso drenaje, construido perpendicular a un rio
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Fig. 2.-Posibles zonas de inundación debidas a la presencia de un camino sin drenaje, construido paralelo a un rio. Por lo antes expuesto, el drenaje de las vías terrestres debe estudiarse desde la elección de ruta, procurando reducir al mínimo posible los problemas de escurrimiento de agua, y teniendo siempre presente que una mala elección de ruta invariablemente ocasionara mayores costos de conservación. Tomando en cuenta las consideraciones anteriores comenzaremos con la revisión del proyecto de obra de drenaje, del proyecto geométrico solo tomaremos los siguientes apartados: 1) hidrología a. Plano de Cuencas b. Calculo Hidrológico c. Funcionamiento hidrológico 2) Estudio de Drenaje: Obras Complementarias a. Formatos de obras Complementarias b. Planta de drenaje 3) Proyecto de Construcción de Drenaje Menor a. Datos Generales Proyecto de Obras de Drenaje b. Planos de Cuencas c. Proyecto Construcción de Obras de Drenaje Menor 4) Cantidades de Obra 5) Presupuesto de Obra
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FACTORES QUE AFECTAN EL ESCURRIMIENTO
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS DE LA CUENCA
TAMAÑO FORMA PENDIENTE ELEVACION (msnm) TIPO Y USO DE SUELO HUMEDAD DEL SUELO TIPO DE RED DE DRENAJE DENSIDAD Y TIPO DE VEGETACION PERMEABILIDAD DEL SUELO TEMPERATURA AMBIENTE
La mayoría de las obras de drenaje menor está ligada a cuencas pequeñas, entendiendo como tales, aquellas cuyas respuestas a la precipitación es rápida y son sensibles a tormentas de corta duración e intensidad alta. En las cuencas grandes el efecto de almacenaje es importante. Para definir el tipo y dimensiones de una obra de drenaje es necesario determinar el gasto de diseño, el cual se determina a partir de la aplicación de métodos hidrológicos. Los métodos empíricos determinan el gasto en función de características fisiográficas de la cuenca. El método que tradicionalmente ha sido empleado en la SCT para obtener gastos de diseño De alcantarillas es el talbot, que es de tipo empírico. La ecuación de Talbot* es:
A = 0.183CA*3/4 Donde: a = área hidráulica necesaria (m2) C = Coeficiente, función de las características topográficas de la cuenca (adim) A = Área de la cuenca (Ha)
*Bibliografía “Hidrología en la Ingeniería”
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Plano de Cuenca:
1) Verificar la escala del croquis con los términos de referencia del proyecto. 2) Que todas los obras estén indicadas (tipo de obra y su kilometraje), este punto se verificara con el Reporte Hidráulico, Talbot y Formato de Terracerías. 3) Verificar que la cuenca este bien dibujada 4) Verificar el área de la cuenca 5) Los datos del encabezado tienen que coincidir con la información del proyecto geométrico y solapa del proyecto 6) Verificar que la simbología indique todos los elementos del croquis (Escuela, Templo, Asistencia Médica, Población, Corriente o cuerpo de agua, Escurrimiento, Camino proyectado, Escurrimiento, Curva de nivel maestra, Curva de nivel Auxiliar, Camino Existente, Eje de Proyecto, entre otros) 7) Se revisara de la misma forma la cuenca que se encuentra en el apartado 3 (Proyecto de construcción Drenaje Menor)
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Calculo hidrológico: Talbot
1) Verificar que la subrasante mínima sea la calculada en el formato de subrasante mínima. 2) Verificar el tipo de obra, los cadenamientos de las obras de drenaje (plano de Cuenca, Terracerías y reporte de funcionamiento hidráulico) 3) Verificar el ángulo de esviaje y sentido del escurrimiento con los reportes de drenaje de topografía.
Formato de Terracerías
1) Verificar que la subrasante mínima sea la calculada en el formato de subrasante mínima 2) Verificar el tipo de obra, los cadenamientos de las obras de drenaje (plano de Cuenca, Terracerías y reporte de funcionamiento hidráulico) 8
3) Los datos hidráulicos deben de coincidir con el formato de talbot
Funcionamiento hidrológico
1) Verificar el tipo de obra y su kilometraje (Plano de cuenca, Talbot y formato de terracerías) 2) Verificar la ortografía del documento
Planta de Drenaje
C
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1) Verificar que la simbología sea la utilizada en los planos. 2) En el plano tienen que ir los detalles de las obras de drenaje con sus medidas (bordillos, cunetas y lavaderos) 3) Revisar los generadores de bordillo, cuneta y lavaderos; en los formatos correspondientes. 4) El plano de obras de drenaje tiene que ser revisado con las secciones de construcción para corroborar la adecuada utilización de las obras de drenaje. Ejempló:
Según la planta de obras de drenaje en el kilómetro 0+340.00 al kilómetro 0+380.00 se deberá de colocar cuneta del lado derecho. Nivel Rasante
En la siguiente imagen podemos observar las secciones de construcción del tramo 0+340.00 al 0+380.00.
Nivel Subrasante
Nivel Rasante Nivel Subrasante
Nivel Rasante
Nivel Subrasante
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Según el plano de obras de drenaje solo se colocara cuneta del lado derecho lo cual es correcto ya que ese tramo se encuentra en corte. Pero en este punto podría haber una confusión ya que en la imagen podemos ver que los dos lados se encuentran en corte y por ende necesitarían cuneta de los dos lados; tenemos que considerar que las elevaciones están a nivel subrasante. Si en la sección dibujamos el pavimento podemos observar que la rasante queda al mismo nivel que el T.N.
Formato de Obras Complementarias (Generador)
1) Verificar que las medidas mostradas en el generado coincidan con los detalles mostrados en el plano. 2) Verificar que los tramos donde indican la obra complementaria coincidan con los tramos mostrados en el plano de obras complementarias. 3) Verificar que el encabezado contenga los datos correctos del proyecto, según solapa del proyecto.
Nota: A menos que el proyecto indique otra cosa o lo apruebe la Secretaría, en los tramos en tangente los lavaderos se construirán a cada cincuenta metros. En ningún caso se colocaran bordillos y lavaderos en tramos sin pendiente longitudinal. (N-CTR-CAR-1-03-066/00)
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Datos Generales Proyecto de Obra de Drenaje: Calculo de la Subrasante Mínima para Proyecto de estructuras Menores
1) Verificar los datos de la obra de drenaje; kilometraje, tipo de obra de drenaje, esviaje, pendiente con los formatos de cálculos hidrológicos. 2) Verificar que el encabezado contenga los datos correctos del proyecto. 3) Solicitar validación de subrasante Mínima para dar por bueno.
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1) Se desarrollaran planos individuales generando una sección transversal y planta del proyecto constructivo en los trazos, normales o esviajadas en relación al eje del camino, que servirán para el diseño de cada una de las obras de drenaje, indicando sus características y sus cantidades de obra, así como su funcionamiento, a una escala adecuada de manera que los datos que contenga sean claros. No podrán ser presentados planos tipo, los planos presentados deberán de ser individualizados y proyectados. Ejemplo de plano con obras tipo el cual no debe ser utilizado:
2) Las elevaciones de la Rasante tiene que ser mayor a la calculada en el formato de subrasante mínima. 3) Las cantidades de obra tienen que coincidir con las del formato de cantidades de obra.
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4) Las obras de drenaje se tendrán que verificar con el perfil de construcción para verificar que en todos los puntos bajos hallan obras de drenaje. Excepto cuando las obras funcionen como paso de fauna y de alivio en zonas planas.
Las obras de drenaje en proyectos, han sido necesarias para la preservación en primera instancia de las carreteras, sirviendo para controlar la erosión, estabilización de taludes y como protección de la estructura del pavimento. Sin embargo, al mismo tiempo que han sido obras complementarias a la construcción de carreteras, han servido como medidas de mitigación de los impactos generados por la misma, puesto que al realizarse cortes al terreno u al destruir la capa vegetal el suelo queda expuesto a la erosión lo que es a la vez un impacto negativo al medio ambiente, el cual es controlado con las obras de drenaje. La consideración en conjunto de los dos aspectos, protección a la carreta y protección al medio ambiente en la etapa de proyecto de carreteras, debe arrojar como producto obras de drenaje bien diseñadas que protegerán de manera óptima la infraestructura y así vez, son excelentes medidas de mitigación que minimizan el impacto de la carretera.
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