DRENAJE SUPERFICIAL DE TALUDES Controlar el agua de escorrent ía escorrentía
OBJETIVOS : ! Reducir la Infiltraci ón Infiltración ! Mitigar la erosi ón erosión
Obras para el manejo del agua de escorrent ía escorrentía Canal de corona del talud
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
El canal arriba de la corona del talud intercepta el agua de escorrent ía y la aleja del talud escorrentía
Canal de protección en la corona del terraplén (AASHTO) V ia
0 .3 m in C anal
1 - 1 .5 m
R e lle n o El canal en la corona del terrapl én controla la erosi ón del terraplén erosión del suelo suelo de de relleno ón h ídrica) relleno (( Los Los rellenos rellenos son son muy muy susceptibles susceptibles aa la la erosi erosión hídrica)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
T a lu d d e l re lle n o
Canales intermedios
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En los taludes de gran altura adicionalmente al canal de corona se pueden requerir canales intermedios para controlar la erosi ón por el agua de escorrent ía. erosión escorrentía.
Estructuras de recolección de agua, disipación de energía y entrega
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
El agua recolectada por los canales debe ser llevada a un sitio seguro utilizando ““torrenteras” torrenteras”
La lluvia es intensa en los paises tropicales Y predominan las lluvias convectivas con caudales relativamente grandes de escorrentía
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Es común tener intensidades de precipitación de más de 20 mm/hora
El manejo acertado de la escorrent ía es escorrentía clave para el buen comportamiento de los taludes
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La escorrent ía escorrentía genera diversos problemas
La La experiencia experiencia en en Colombia Colombia ::
Los criterios ““copiados” copiados” de EE UU y Europa son insuficientes
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
GENERALMENTE SE CONSTRUYEN OBRAS CON SECCIONES INSUFICIENTES PARA MANEJAR LOS CAUDALES QUE SE CONCENTRAN EN LAS CORONAS DE LOS TALUDES
PREVIAMENTE AL DISE ÑO DE UNA OBRA DE DISEÑO DRENAJE DEBEN CALCULARSE LOS CAUDALES DE ESCORRENTIA
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Las estructuras diseñadas “a ojo” , sin un análisis de las precipitaciones pueden representar un riesgo para la estabilidad del talud.
PARA EL DISE ÑO DE DRENAJES EN TALUDES DISEÑO RECOMIENDA UTILIZAR LA FORMULA RACIONAL
SE
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
El objetivo de las obras de drenaje es mitigar el riesgo y se debe ser prudentemente generoso en la suposición de caudales
Caudal Caudal de de escorrentía escorrentía
Q=C.I.A C = COEFICIENTE DE ESCORRENTIA I = INTENSIDAD DE LA LLUVIA A = ÁREA A DRENAR
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FORMULA RACIONAL: RACIONAL
VALORES T ÍPICOS DEL COEFICIENTE DE ESCORRENT ÍA C TÍPICOS ESCORRENTÍA
(JAPAN ROAD ASSOCIATION) SUPERFICIE SUPERFICIE DE CARRETERA
TALUD
CARACTERÍSTICAS PAVIMENTADA
PASTIZALES EN SUELOS ARCILLOSOS
0.7 A 0.95
DESTAPADA
0.3 A 0.7
SUELO FINO
0.4 A 0.65
SUELO GRUESO
PASTIZALES EN SUELOS ARENOSOS
COEFICIENTE C
0.1 A 0.3
ROCA DURA
0.7 A 0.85
ROCA BLANDA
0.5 A 0.75
PENDIENTE 0 A 2%
0.05 A 0.1
2 A 7%
0.1 A 0.15
MÁS DE 7%
0.15 A 0.25
PENDIENTE 0 A 2%
0.13 A 0.17
2 A 7%
0.18 A 0.22
MÁS DE 7%
0.25 A 0.35
ESCARPES DE FUERTE PENDIENTE EN ROCA
0.75 A 0.95
ARENAS INTERMEDIAS
0.20 A 0.40
PARQUES CON ÁRBOLES Y PASTOS
0.10 A 0.25
MONTAÑAS DE PENDIENTES SUAVES
0.30
MONTAÑAS DE PENDIENTES FUERTES
0.50
Per íodo de álculo de Período de retorno retorno para para el el ccálculo de caudales caudales
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La CDMB (Bucaramanga – Colombia) exige diseñar las obras de manejo de taludes con períodos de retorno de 500 años, debido a la mala calidad de la información hidrológica disponible.
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GCO (Hong Kong) RECOMIENDA PERIODO DE RETORNO DE 200 AÑOS
AASHTO AASHTO RECOMIENDA RECOMIENDA (1999) (1999)
" EN ZONAS DE ALTO RIESGO PERIODO DE RETORNO DE 100 AÑOS
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
" EN ZONAS SIN RIESGO PERIODO DE RETORNO DE 10 AÑOS Y BORDE LIBRE DE 10 CMTS
Diseño Diseño de de canales canales en en taludes taludes
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
# Deben tener capacidad suficiente
# La velocidad debe estar dentro de un rango tal que sea autolimpiante y las velocidades no generen erosión
Recomendaciones Recomendaciones para para canales canales principales principales en en taludes taludes
" PENDIENTES DE MAS DE 2% " PROFUNDIDAD MINIMA 50 CMTS " ANCHO MINIMO 1.2 metros "TALUDES LATERALES HASTA 1H:1V
"ELIMINAR IRREGULARIDADES
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
" DEBER SER TOTALMENTE IMPERMEABILIZADOS
Con los caudales y las secciones de obras de drenaje se debe calcular la velocidad VELOCIDADES VELOCIDADES PERMISIBLES PERMISIBLES PARA PARA SUELOS SUELOS DESNUDOS DESNUDOS (ASSHTO -1999) (ASSHTO-1999) TIPO DE SUELO
VELOCIDAD PERMISIBLE (M/SEG.)
ARENA FINA
0.8
ARENA GRUESA
0.9
ARENA ARCILLOSA
1.0
GRAVA FINA
1.5
ARCILLA DURA
1.5
GRAVA GRUESA
1.8
LUTITAS Y SUELOS CEMENTADOS
1.8
Ejemplo: Un suelo como este no permite velocidades de agua de m ás de 0.8 m / seg más
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VELOCIDADES VELOCIDADES PERMISIBLES PERMISIBLES PARA PARA AREAS AREAS CUBIERTAS CUBIERTAS CON CON VEGETACION VEGETACION (ASSHTO-1999) (ASSHTO-1999) PENDIENTE 0 a 5%
5 a 10%
VEGETACIÓN
VELOCIDAD PERMITIDA (M/SEG)
Pastos de raíz profunda Pastos de raíz poco profunda Pastos de raíz profunda
1.8
Pastos de raíz poco profunda Más del 10% Pastos de raíz profunda Pastos de raíz poco profunda
1.2 1.5 0.9 1.2 0.9
En suelos erosionables estas velocidades deben disminuirse en un 25% (AASHTO, 1999).
Ejemplo Ejemplo :: La vegetación ayuda al control de la erosión pero no permite grandes velocidades de la escorrentía
Velocidad Velocidad del del agua agua para para canales canales revestidos revestidos en en concreto concreto
$ NO DEBE SER MAYOR DE 4 M/SEG.
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$ DEBE SER MAYOR DE 1.3 M / SEG PARA GARANTIZAR LA AUTOLIMPIEZA
LA VELOCIDAD PUEDE CALCULARSE UTILIZANDO EL CRITERIO DE MANNING
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PENDIENTE PENDIENTE MINIMA MINIMA 2% 2%
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LOS CANALES DEBEN SER TOTALMENTE IMPERMEABILIZADOS
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
DEBEN TENER PENDIENTE SUFICIENTE PARA GARANTIZAR UN DRENAJE RAPIDO Y AUTO -LIMPIEZA AUTO-LIMPIEZA
RADIO RADIO DE DE LAS LAS CURVAS CURVAS
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DEBE SER MAYOR A 3 VECES EL ANCHO DEL CANAL PARA VELOCIDADES DE HASTA 2 M/SEG. Y DEBE AUMENTARSE PARA VELOCIDADES MAYORES
El canal de corona no debe construirse muy cerca al borde del talud
#ACTUAN COMO INICIO DE DESLIZAMIENTO
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
#CAPTAN EL AGUA MUY TARDE #LOS CANALES FALLAN CON FRECUENCIA
Distancia ínima :: 3 Distancia m mínima 3 metros metros de de la la corona corona
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
DEBE REALIZARSE UN CORRECTO MANTENIMIENTO PARA CORREGIR
" TAPONAMIENTOS
REPARAR AL MENOS CADA DOS AÑOS
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
" AGRIETAMIENTOS
Si rea arriba ón deben Si el el áárea arriba de de la la corona corona facilita facilita la la infiltraci infiltración deben construirse construirse canales canales colectores colectores adicionales adicionales al al canal canal de de corona corona
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Si ás de Si el el talud talud tiene tiene m más de 77 metros metros de de altura altura se se requiere requiere construir construir canales canales intermedios intermedios
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Los Los canales canales interceptores interceptores intermedios intermedios
Ejemplo : Hong Kong
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Deben ser auto-limpiantes
Si Si la la pendiente pendiente es es inferior inferior al al 22 % % no no son son eficientes eficientes
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EN SUELOS NORMALES SE REQUIERE CANALES INTERMEDIOS CADA 5 METROS DE ALTURA Y EN SUELOS EROSIONABLES SE RECOMIENDA AUMENTAR EL NUMERO DE CANALES INTERMEDIOS Y LA SECCION DE ESTOS CANALES Cenizas volcánicas ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
5M
Ejemplo
Suelo residual de granitos
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
5m
Ejemplo :
EN LA FS
Cenizas y flujos volc ánicos volcánicos
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
3m
1.00 .25
.50
.25
.07
.50
.07
.07
Materiales para la construcción de los canales CANALES CANALES EN EN CONCRETO CONCRETO
GEOMETRIA .07
.25
.50
.25
.07
.50 .07
1
El concreto permite velocidades hasta de 4 m/seg
1/2
REFUERZO
1 1/2
MALLA ELECTROSOLDADA DIAMETRO 4mm CADA 0.25 m ambos sentidos
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Minimo 2500 psi
1.00 .10
0.50
.10
.10
CANALES CANALES EN EN SUELOSUELOCEMENTO CEMENTO
SACOS EN SUELO-
0.40
CEMENTO (6:1)
Proporción 6 de suelo a 1 de cemento en peso
1.40
.10
0.60
.10
SACOS EN SUELO-
0.80
CEMENTO (6:1)
1.40 .10 .10
0.60
.10
.10
P > 10% .10
El suelo-cemento permite velocidades hasta de 2 m/seg
.10
COLOCAR 3 SACO ADICIONALES CAD 5.00m COMO DISIPADORES DE ENERGÍA
0.80
SACOS EN SUELOCEMENTO (6:1)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
.10
Canales Canales en en Bolsas Bolsas de de suelo suelo
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
La bolsa protege el suelo mientras se establece la vegetaci ón vegetación
1.00
0.50
0.10-0.15
0.50
CANALES CANALES EN EN PIEDRA PIEDRA PEGADA PEGADA
0.30
0.30
1.40 0.80
0.30 0.10 a 0.20
P > 10%
0.10-0.15
La piedra ayuda a disipar energía del agua por su rugosidad
0.60
0.10-0.15
0.60
1.40 0.80
COLOCAR DISIPADORES EN PIEDRA CADA 5.00m
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
0.30
CURSO DE GEOTECNIA VIAL – ESPECIALIZACION EN VIAS TERRESTRES UPB
Canales revestidos con tela asfáltica
Tienen una vida ú til corta útil
ELABORO: ELABOR JAIME Ó : JAIME SUAREZ SUAREZ DIAZ DIAZ
Permiten velocidades hasta de 1.5 m/ seg m/seg
Cortacorrientes Cortacorrientes
Por ejemplo en taludes de oleoductos o gasoductos
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
CANALES TRANSVERSALES AL TALUD PARA RECOLECTAR EL AGUA DE ESCORRENTIA EN TALUDES DE GRAN LONGITUD
Ejemplo Ejemplo :: Cortacorrientes Cortacorrientes en en oleoductos oleoductos
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Separación cada 3 a 5 m de altura
PERFIL NATURAL DEL TERRENO BIOMANTO DE FIQUE
SEGUN DISEÑO GRAPAS METALICAS
0.30 (min)
CORTACORRIENTES EN CORTE RELLENO
0.50 (min)
ESTOLONES DE PASTO
RELLENO COMPACTADO MANUALMENTE CON PISON
Pmax < 17º
1. REVEGETALIZACION CON BIOMANTO Y ESTOLONES PERFIL NATURAL DEL TERRENO BIOMANTO DE FIQUE 0.50 (min)
SEMILLAS
RELLENO COMPACTADO MANUALMENTE CON PISON
2. REVEGETALIZACION CON BIOMANTO Y SEMILLA PERFIL NATURAL DEL TERRENO
BIOMANTO DE FIQUE
SACOS EN SUELO-CEMENTO (6:1) 17º< P < 29º
0
.10
.3
(m
in)
ESTOLONES GRAPAS METALICAS
.1 0
0.30 (min)
Interceptan el agua de escorrent ía escorrentía
Pmax < 17º
.30 (min)
0 .3
in) (m
RELLENO COMPACTADO MANUALMENTE CON PISON
3. RECUBIERTOS CON BOLSAS DE SUELO - CEMENTO
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
0.30 (min)
GRAPAS METALICAS
CORTACORRIENTES UTILIZANDO TRINCHOS BIOMANTO DE FIQUE
PERFIL NATURAL DEL TERRENO
ESTOLONES ò SEMILLAS
GRAPAS P > 29º
PANTALLA EN TABLILLA + PUNTILLAS
0.50 (min) .10
ESTACAS EN MADERA DIAMETRO 2" a 4"
0.30
RELLENO COMPACTADO MANUALMENTE CON PISON
P > 29º
BIOMANTO DE FIQUE
ESTOLONES ò SEMILLAS PANTALLA EN BAMBU
0.30 min.
0.50 min.
0.30(min)
RELLENO COMPACTADO MANUALMENTE CON PISON
0 .1 ( mi
n)
0
L>=0.50
ESTACAS EN MADERA DIAMETRO 2" a 4"
0.25 (min)
GRAPAS METALICAS
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
PERFIL NATURAL DEL TERRENO
L>=0.50
(6:1)
0.25 (min)
SACOS SUELO-CEMENTO
0.10 min
.10
0.30 (min)
.10
BARRERAS BARRERAS O O TRINCHOS TRINCHOS
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Los trinchos disminuyen la velocidad del agua e impiden el paso de sedimentos
BERMAS O TRINCHOS EN SACOS DE SUELO CEMENTO PERFIL NATURAL DEL TERRENO
.15 .15 .15 .15 .15 .15
PERFIL TEORICO DE COLMATACION
.15
ESTACAS L=0.45 minimo DIAMETRO 3" CADA 0.30 mts .15(min)
.30 min.
MATERIAL DE RELLENO
SACOS DE FIBRA DE FIQUE EN SUELO-CEMENTO (6 und. min.)
PERFIL NATURAL DEL TERRENO
SACOS DE FIBRA DE FIQUE EN SUELO-CEMENTO (6 und. min.)