DRENAJE TRANSVERSAL 1 INTRODUCCIÓN

El objeto principal del drenaje transversal es restituir la continuidad de la red de drenaje natural del terreno, interrumpida por la presencia de la carreta. También tienen la función de desaguar el drenaje de la plataforma y sus márgenes.

El período de retorno considerado para el cálculo de caudales aportados por las diversas cuencas, a fin de comprobar el funcionamiento hidráulico de las obras de drenaje transversal es de 100 años. Las obras de drenaje previstas están formadas por tubos prefabricados de hormigón. La Instrucción de carreteras dispone unos diámetros mínimos para las ODT en función de su longitud: para obras

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de longitud mayores a 15 metros el diámetro no debe de ser inferior a 1.5 metros, y para las obras entre 10 y 15 metros de longitud el diámetro debe de ser superior a 1.5 metros.

Cuando la salida de la obra se haga a cota inferior del terreno, se realizará mediante un encauzamiento hasta llegar a la cota necesaria.

4.2 DIMENSIONAMIENTO HIDRÁULICO

Los parámetros básicos a determinar para el dimensionamiento de las ODT son: • Dimensiones de la sección de desagüe.

• Longitud de la obra de drenaje transversal. • Pendiente de la solera.

• Material utilizado.

Estos parámetros vendrán determinados por tres condicionantes básicos: • Caudal de cálculo a desaguar.

• Altura máxima permisible de la lámina de agua a la entrada de la ODT. • Velocidades admisibles del agua para evitar erosiones y aterramientos.

Si una cuenca desagua su caudal de referencia por más de una obra de fábrica el caudal de aportación de casa una de ellas será iguala a la razón del caudal de referencia y el número de obras de fábrica que lo desaguan, todo ello multiplicado por un coeficiente de seguridad de valor 1,25. La normativa empleada para el dimensionamiento ha sido la siguiente:

• Instrucción de carreteras 5.2 – IC de Drenaje Superficial.

• Instrucción de carreteras 4.2 – IC, Colección de pequeñas obras de paso.

El método a emplear en el dimensionamiento de las obras de drenaje transversal consta de los siguientes pasos:

a) Predimensionamiento de la sección de desagüe empleando la fórmula de Manning-Strickler, que relaciona el caudal que se desagua con la cota que alcanza la lámina libre de agua.

b) Comprobación del funcionamiento hidráulico.

c) Cálculo de la altura de lámina libre de agua a la entrada de la ODT. d) Comprobación de los resultados obtenidos.

e) Dimensionamiento definitivo.

En la tabla siguiente se muestran los caudales a desaguar por cada una de las obras de drenaje transversal que se van a dimensionar en este apartado. Los cálculos para la obtención de los caudales han sido justificados en el apartado Nº 2.

P.K. Cuencas Longitud (m) Pendiente Q(m3/s)

ODT 1 0+040 1 12.72 0.02 0.21175

ODT 2 0+353 1 11.06 0.02 0.21175

ODT 3 0+913 2 10.94 0.02 0.25887

ODT 4 1+603 2 12.63 0.02 0.25887

Predimensionamiento

Empezamos por predimensionar la sección del desagüe utilizando para ello la fórmula de Manning- Strickler.

Siendo:

• V: La velocidad media de la corriente. • Q: El caudal desaguado.

• S: El área de la sección. • R (S/p): El radio hidráulico. • Perímetro mojado.

• J: pendiente de la línea de energía. Donde el régimen pueda considerarse uniforme, se tomará igual a la pendiente longitudinal del elemento.

• K: coeficiente de rugosidad (para revestido de hormigón, según la tabla 4.1. de la instrucción 5.2.-IC, tomamos K=60).

• U: coeficiente de conversión, que depende de las unidades en que se midan Q, S y R (para Q en m3/s, S en m2 y R en m, U=1).

Tenemos las fórmulas adecuadas para el caso de las secciones circulares:

A partir de esta ecuación obtenemos los diámetros mínimos de cada ODT:

Q (m3/s) J Dmin

ODT 1 0.21175 0.02 0.4154

ODT 2 0.21175 0.02 0.4154

ODT 3 0.25887 0.02 0.4479

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Se adoptarán caños de 1.5 metro de diámetros para los cuatro ODT, ya que hay que contar con la necesidad de desaguar el agua procedente del drenaje longitudinal.

Altura de lámina libre a la entrada de la ODT

Se supone inicialmente que le control del funcionamiento hidráulico se produce a la entrada, esto es que la definición puede hacerse simplemente en función de las características del conducto.

El caudal específico se calcula mediante la expresión:

Donde:

• g es la aceleración de la gravedad • D es el diámetro de la ODT

Entrando con el caudal específico obtenido en la figura 5.9 de la Instrucción 5.2 – IC de drenaje superficial (curva 1) se obtiene el nivel específico a la entrada:

Q (m3/s) Dmin (m) Qe He/D He (m)

ODT 1 0.21175 1.5 0.0368 0.21 0.315

ODT 2 0.21175 1.5 0.0368 0.21 0.315

ODT 3 0.25887 1.5 0.0449 0.3 0.45

ODT 4 0.25887 1.5 0.0449 0.3 0.45

Comprobación del comportamiento hidráulico

Para que se verifique la hipótesis de control a la entrada es preciso que se cumplan las siguientes condiciones:

• El conducto es recto y su sección y pendiente constantes.

• La diferencia del nivel de agua en el cauce a la salida del conducto con la cota de la solera en ésta es inferior, tanto a la altura del conducto como al calado crítico en él.

El calado que alcanza el cauce natural aguas abajo se puede calcular por la fórmula de Manning- Strickler puesto que no existen condiciones determinantes para la cota de agua como presas, azudes, estrechamientos bruscos, etc.

Se toma K=35, lo cual corresponde al trazado regular con vegetación en las márgenes pero sin invadir el cauce, el cual se considera aproximadamente rectangular y de un metro de altura.

Se obtiene así la ecuación:

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8 Q (m3/s) J Hcauce D (m) Qe (m3/s) Yc/D Yc ODT 1 0.21175 0.02 0.16 1.5 0.0368 0.18 0.27 ODT 2 0.21175 0.02 0.16 1.5 0.0368 0.18 0.27 ODT 3 0.25887 0.02 0.19 1.5 0.0449 0.2 0.3 ODT 4 0.25887 0.02 0.19 1.5 0.0449 0.2 0.3

En todos los casos Hcauce < Yc.

La relación entre la longitud y la pendiente del conducto es inferior a la indicada por la figura 5.12 de la Instrucción, que proporciona el límite de la razón L/J para control de entrada en tubos.

Longitud (m) J (%) L/J L/Jmáx

ODT 1 12.72 2 6.36 300

ODT 2 11.06 2 5.53 300

ODT 3 10.94 2 5.47 300

ODT 4 12.63 2 6.315 300

El nivel de agua máximo a la entrada del conducto, resultando de los cálculos, no rebasa lo señalado en la figura 5.15 de la Instrucción: Nivel máximo He a la entrada para el control de entrada.

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9 D (m) L(m) L/J (L/J) máx. (He/D) máx. He máx. He ODT 1 1.5 12.72 6.36 300 3 4.5 0.315 ODT 2 1.5 11.06 5.53 300 3 4.5 0.315 ODT 3 1.5 10.94 5.47 300 3 4.5 0.45 ODT 4 1.5 12.63 6.315 300 3 4.5 0.45

Dado que se cumplen todas las condiciones no es necesario imponer control a la salida; queda demostrado el comportamiento hidráulico de estas dos obras de drenaje transversal.

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