Drenaje de Explanaciones

1. DRENAJE SUPERFICIAL
1. Introducción y objetivos
2. Drenaje superficial - Instrucción 5.2 – IC
3. Elementos del drenaje superficial
Grau en Enginyeria de la Construcció
Infraestructures del Transport

2. 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
- Drenaje superficial, transversal: formado por las obras de paso.
Tienen por objeto desaguar las corrientes interceptadas por la
carretera y los problemas de zonas inundables (naturales o
constituidas por cuencas cerradas por la construcción).
- Drenaje superficial, longitudinal: es la recogida y evacuación de las
aguas de escorrentía procedentes de la calzada y de los taludes y
desmontes adyacentes.
- Drenaje subterráneo: es la captación de corrientes subterráneas para
mantener la explanada seca, en las mismas condiciones que sirvieron
de base al dimensionamiento del firme.

3. 2. DRENAJE SUPERFICIAL - INSTRUCCIÓN 5.2 – IC
METODO RACIONAL
QT: caudal (m3/s)
T: período de retorno (años)
I (T, tc): intensidad de precipitación para un período de retorno T y una duración de
aguacero igual al tc (tiempo de concentración) (mm/h)
tc : tiempo de concentración (horas)
C: coeficiente de escorrentía (adimensional)
A: área de la cuenca (km2)
Kt: coeficiente de uniformidad de distribución temporal de la precipitación (adim)

4. Período de retorno T
El período de retorno T es el período de tiempo expresado en años, para el cual
el caudal máximo anual tiene una probabilidad de ser excedido igual a 1/T.
p(Q > QT) = 1/T
Drenaje de plataforma y márgenes: 25 años
Drenaje transversal ≥ 100 años

5. Tiempo de concentración tc
- Cuencas principales: 𝑡𝑡𝑐𝑐 = 0,3 · 𝐿𝐿𝑐𝑐
0,76
· 𝐽𝐽𝑐𝑐
−0.19
Lc (km): longitud del cauce
Jc (adimensional): pendiente media del cauce
- Cuencas secundarias:
Flujo difuso: 𝑡𝑡𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 = 2 · 𝐿𝐿𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑
0,408
· 𝑛𝑛𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑
0,312
· 𝐽𝐽𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑
−0.209
tdif (minutos): tiempo recorrido en flujo difuso sobre el terreno (tabla 2.2)
ndif (adimensional): coeficiente de flujo difuso (tabla 2.1)
Ldif (m): longitud de recorrido en flujo difuso
Jdif (adimensional): pendiente media

6. Cuencas principales secundarias

7. Valores del coeficiente de flujo difuso ndif
Tabla 2.1
Determinación de tc en condiciones de flujo difuso
Tabla 2.2

8. Intensidad de precipitación I(T, t)
𝐼𝐼𝑑𝑑 (mm/h): intensidad media diaria de precipitación corregida correspondiente
al período de retorno T y a una duración del aguacero t
𝐹𝐹𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖: factor de intensidad
Pd (mm): precipitación diaria correspondiente al periodo de retorno T.
𝐾𝐾𝐴𝐴 (adimensional): factor reductor de la precipitación por área de la cuenca
Si A < 1km2 𝐾𝐾𝐴𝐴 = 1
Si A ≥ 1km2 𝐾𝐾𝐴𝐴 = 1 −
𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙10𝐴𝐴
15
𝐼𝐼 𝑇𝑇, 𝑡𝑡 = 𝐼𝐼𝑑𝑑 · 𝐹𝐹𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖
𝐼𝐼𝑑𝑑 =
𝑃𝑃𝑑𝑑 · 𝐾𝐾𝐴𝐴
24

9. Factor de intensidad Fint (adimensional) 𝐹𝐹𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝐹𝐹𝑎𝑎, 𝐹𝐹𝑏𝑏
Fa (adimensional): factor obtenido a partir del índice de torrencialidad
t (horas): duración del aguacero
II/Id (adimensional): índice de torrencialidad (fig 2.3 y 2.4)
Fb (adimensional): factor obtenido a partir de las curvas IDF de un pluviógrafo
próximo
IIDF (T,tc) (mm/h): intensidad de precipitación correspondiente al período de retorno T y al tiempo de
concentración tc, obtenido a través de las curvas de IDF del pluviógrafo (fig 2.5).
IIDF (T,24) (mm/h): intensidad de precipitación correspondiente al período de retorno T y a un tiempo
de aguacero igual a veinticuatro horas (t=24h), obtenido a través de curvas IDF (fig 2.5).
kb (adimensional): factor que considera la relación entre la intensidad máxima anual en 24 h y la
intensidad máxima anual diaria. Por defecto, se puede tomar kb=1,13 (fig 2.5).
Fa=(II/Id)3,5287-2,5287t^0.1
𝐹𝐹𝑏𝑏 = 𝑘𝑘𝑏𝑏
)
𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼(𝑇𝑇, 𝑡𝑡𝑐𝑐
)
𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼(𝑇𝑇, 24

10. Factor obtenido a partir del índice de torrencialidad Fa
Figuras 2.3 y 2.4

11. Factor obtenido a partir de las curvas IDF de un pluviógrafo próximo Fb
Figura 2.5

12. Coeficiente de escorrentía C
Si Pd·KA > P0 (adimensional) (fig. 2.6)
Si Pd·KA ≤ P0 𝐶𝐶 = 0
C (adimensional)
Pd (mm): precipitación diaria correspondiente al periodo de retorno T
𝐾𝐾𝐴𝐴 (adim): factor reductor de la precipitación por área de la cuenca
P0 (mm): umbral de escorrentía 𝑃𝑃0 = 𝑃𝑃0
𝑖𝑖
· 𝛽𝛽
𝑃𝑃0
𝑖𝑖
(mm): valor inicial del umbral de escorrentía (tablas 2.3 y 2.4, figs 2.7 y 2.8)
𝛽𝛽 (adim): coeficiente corrector del umbral de escorrentía (fig. 2.9 y tabla 2.5)
Drenaje transversal de vías de servicio, ramales, caminos, accesos a
instalaciones auxiliares, y drenaje de plataforma y márgenes:
Drenaje transversal de la carretera:
𝐶𝐶 =
�
𝑃𝑃𝑑𝑑 · 𝐾𝐾𝐴𝐴
𝑃𝑃0
− 1 �
𝑃𝑃𝑑𝑑 · 𝐾𝐾𝐴𝐴
𝑃𝑃0
+ 23
�
𝑃𝑃𝑑𝑑 · 𝐾𝐾𝐴𝐴
𝑃𝑃0
+ 11
2
𝛽𝛽𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝛽𝛽𝑚𝑚.𝐹𝐹𝑇𝑇
𝛽𝛽𝐷𝐷𝐷𝐷
= 𝛽𝛽𝑚𝑚 − ∆50 . 𝐹𝐹𝑇𝑇

13. Determinación del coeficiente de escorrentía C
Figura 2.6

15. Mapa de grupos hidrológicos y diagrama triangular para grupos de suelo
Figuras 2.7 y 2.8

16. Regiones para el coeficiente corrector del umbral de escorrentía
Figura 2.9
Valores para calibraciones regionales
Tabla 2.5

17. Área de la cuenca A (Km2)
Coeficiente de uniformidad Kt
Kt (adim): coeficiente de uniformidad en la distribución temporal de precipitación
𝐾𝐾𝑇𝑇 = 1 +
𝑡𝑡𝑐𝑐
1.25
𝑡𝑡𝑐𝑐
1.25
+ 14

18. 3. ELEMENTOS DEL DRENAJE SUPERFICIAL
Drenaje longitudinal

19. 3. ELEMENTOS DEL DRENAJE SUPERFICIAL
Drenaje longitudinal

20. 3. ELEMENTOS DEL DRENAJE SUPERFICIAL
Drenaje longitudinal

21. 3. ELEMENTOS DEL DRENAJE SUPERFICIAL
Drenaje longitudinal - Ecuación de Manning-Strickler
S: sección cuneta, Rh: radio hidráulico, J: pendiente, n: coeficiente de rugosidad
𝑄𝑄 =
𝑆𝑆. 𝑅𝑅ℎ
2/3
. 𝐽𝐽1/2
𝑛𝑛

22. 3. ELEMENTOS DEL DRENAJE SUPERFICIAL
Drenaje longitudinal – Velocidad máxima admisible

23. 3. ELEMENTOS DEL DRENAJE SUPERFICIAL
Drenaje longitudinal

24. 3. ELEMENTOS DEL DRENAJE SUPERFICIAL
Drenaje transversal

25. 3. ELEMENTOS DEL DRENAJE SUPERFICIAL
Drenaje transversal

26. 3. ELEMENTOS DEL DRENAJE SUPERFICIAL
Drenaje transversal
Condiciones
- control de entrada
- sobreelevación el <:
- 50 cm
- la que tenga una He < 1,2 H

27. Ejercicio aplicando la Instrucción 5.2 IC