ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE

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1 ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE BIDEGI N-S2#MEMORIA 22

2 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN OBJETO DRENAJE SUPERFICIAL ESTUDIO HIDRÓLOGICO. OBTENCIÓN DE CAUDALES DELIMITACIÓN DE LA CUENCA VERTIENTE OBTENCIÓN DE TIEMPO DE CONCENTRACIÓN CÁLCULO DE INTENSIDAD MEDIA DE PRECIPITACIÓN DETERMINACIÓN DE COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA, C DETERMINACIÓN DE CAUDALES DE CÁLCULO DIMENSIONAMIENTO HIDRÁULICO CUNETAS BAJANTES TABLA RESUMEN ELEMENTOS DE DRENAJE APÉNDICES APÉNDICE Nº 1. PLANOS DE CUENCAS VERTIENTES. APÉNDICE Nº 2. SALIDA DE RESULTADOS. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 2

3 1. INTRODUCCIÓN OBJETO. El tramo Arlaban - Eskoriatza de la autopista AP1 Vitoria/Gasteiz - Eibar, se inicia en la base Sur del túnel de Arlaban y finaliza en el Municipio de Eskoriatza (Gipuzkoa). Las obras de ese tramo finalizaron en el año 2008 y fueron ejecutadas por la UTE FERROVIAL-AGROMAN- SOBRINO; en el Proyecto Constructivo se incluía la reposición de todos los caminos y carreteras locales afectados por las obras de la autopista. Una vez acabadas las obras, se detectaron actuaciones complementarias que no fueron ejecutadas o que no fueron rematadas correctamente. Con el fin de mejorar las actuaciones complementarias que no fueron finalizadas correctamente, se procede a definirlas y valorarlas para llevar a cabo su adecuada ejecución. Por lo tanto, el objeto de este apartado, es el dimensionamiento y la definición de los elementos de drenaje que se deben modificar o corregir para garantizar el correcto desagüe de las escorrentías interceptadas por las distintas actuaciones: DEPÓSITO DE SOBRANTES NÚMERO 4 y 4 A. Actuación 05.1 Sistema de drenaje. El Depósito de sobrantes número 4 4ª, situado en la vaguada próxima al estribo sur del viaducto Mazmela (P.K ). Durante su ejecución no se ha realizado ningún tipo de sistema de drenaje superficial. Con el objeto de recoger y evacuar las escorrentías superficiales se deberá realizar una red de drenaje, basada en la adecuación de escorrentías por el perímetro del relleno hasta aguas abajo del relleno. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 3

4 ACTUACIONES MAZMELA. Actuación 06.1 Bajantes a media ladera. Entro los P.K , en proyecto se definieron nueve obras de drenaje. De las cuales, se proyectaron: seis bajantes de escollera recibidas con hormigón y tres bajantes prefabricadas de hormigón. Durante la ejecución de la obra se han realizado una serie de cambios en el número y en sus características, no coincidiendo con proyecto original. A continuación se detalla la problemática de los cambios en la ejecución, incorrecta, de las obras de drenaje: - Características de las obras de drenaje ejecutadas, diferentes a las proyectadas (insuficiencia hidráulica y mala canalización de las aguas). - Generación de erosiones hídricas por la incorrecta evacuación y nula recogida de las aguas en los terrenos adyacentes de la autopista. La actuación consiste en: - Ejecución de las bajantes (canales) en escollera recibida en hormigón, asimilando sus características a lo diseñado en proyecto. - Ejecución de caños o pasos en la intersección del trazado de las bajantes con las pistas de acceso. - Prolongación de las bajantes (canales) hasta cauce natural. Actuación Prolongación de la bajante. En el P.K del barrio Mazmela, la OD tras la modificación en obra de su trazado, evacua sus aguas junto a la entrada de una vivienda. Generando inundaciones de las inmediaciones de la vivienda en avenidas extraordinarias. La actuación propuesta consiste en prolongar dicha bajante por la pista Oeste de la vivienda hasta la vaguada cercana para soltar las aguas al arroyo. La modificación de la zona de la vivienda con el material rellenado en la vaguada Este, obliga evacuar las aguas por pendiente, por la pista. Coincidiendo con el recorrido de las escorrentías actuales de las avenidas ordinarias. Desviar el recorrido de las escorrentías implicaría problemas de filtración y teniendo en cuenta las dimensiones de la bajante, los criterios de URA y del Proyecto inicial no sería correcto entubar o soterrar la salida de las aguas de esa bajante. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 4

5 Las obras de drenaje a completar se corresponden principalmente con obras de drenaje superficiales del Depósito de sobrantes Nº4 4ª, actuación 6.1 y la actuación El dimensionamiento hidráulico de las obras de drenaje se ha realizado teniendo en cuenta lo establecido en la Instrucción de Carreteras 5.2-IC, los criterios para la redacción y ejecución de Proyectos de rellenos de tierras de URA y los criterios para la redacción del Proyecto de Construcción de la Autopista Vitoria/Gasteiz-Eibar, tramo Arlaban-Eskoriatza Norte Denominación Periodo de retorno Obras de drenaje para rellenos de tierra años Obras de drenaje longitudinal años Obras de drenaje transversal años A continuación se definen los elementos de drenaje y los correspondientes cálculos hidráulicos. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 5

6 1.2. DRENAJE SUPERFICIAL ACTUACIÓN SISTEMA DE DRENAJE. El depósito se ubica en el barrio de Mazmela. La cuenca vertiente total de la actuación afecta a 0,162 Km 2. Con objeto de captar el caudal de escorrentía circulante por las laderas y la vaguada interceptada, se dimensionan los elementos de drenaje superficial en el perímetro del depósito. El esquema de drenaje estará compuesto por un sistema de drenaje perimetral: ODL 1 y ODL 2. No se han requerido bajantes escalonadas, ya que las aguas no han superado los 6 m/s en obras de hormigón (Apéndice Nº2). Cuneta ODL 1. Con el objeto de que las escorrentías de la vertiente Sur de la vaguada no penetren en el relleno por el perímetro sureste se ejecutará una cuneta perimetral, que recorre una distancia de 547,08 m para soltar las aguas a cauce natural. Se compone de dos tipos, con sección trapezoidal de escollera hormigonada, con taludes 1,5H : 1V con una pendiente mínima del 1,0 % y una pendiente máxima del 43,5 %. Para que el paso por el relleno no se vea interrumpido por la cuneta perimetral ODL1 se realizarán las siguientes actuaciones: Paso 1 en camino 1 sobre ODL1. Paso 1 en camino 2 sobre ODL1. Paso aguas abajo del relleno 4A sobre ODL 1. Los pasos no modifican la sección hidráulica de las cunetas, garantizando avenidas de periodos de retorno de 500 años. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 6

7 Cuneta ODL 2. Se desarrolla a lo largo de 543,59 m y recoge las aguas del perímetro Norte del relleno. ODL2 está compuesta por una sección tipo de cuneta, con sección trapezoidal de escollera hormigonada, con taludes 1,5H : 1V y pendientes entre el 1,0 y el 43,0%. Para que el paso por el relleno no se vea interrumpido por la cuneta perimetral ODL2 se realizará la siguiente actuación: Paso 2 en camino 1 sobre ODL2. Paso definitivo, en placa manteniendo la sección hidráulica de ODL2. El paso no modifica la sección hidráulica de las cunetas, garantizando periodos de retorno de 500 años. ACTUACIONES MAZMELA. Actuación 06.1 Bajantes a media ladera. Se ejecutaran tres (6.1.1 P.K , P.K y P.K ) bajantes o canales en las cuatro zonas de generación de escorrentías superficiales por la evacuación actual de las aguas de la autopista. La Bajante 1 ( Cuneta B1) se desarrolla en una longitud de 136,10 m dividida en dos tramos con una sección única en toda su longitud. El trazado de la Bajante 1 intersecta con la antigua línea del ferrocarril en el P.K , trazado resuelto mediante un caño (Caño 6.1.1) de diámetro 400 mm. La Bajante 2 ( Cuneta B2) finaliza su trazado en el caño tras una longitud de 100 m. La cuneta en Bajante 2 posee una sección trapecial en escollera hormigonada en toda su longitud. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 7

8 La bajante 3, en el P.K , se desarrolla a lo largo de 92,38 m. La obra de drenaje se divide en dos secciones tipos: Cuneta en Bajante 3 (Sección trapecial en escollera hormigonada). Bajante escalonada en Bajante 3 (Bajante escalonada escollera hormigonada). En el trazado de la Bajante 3 se dan dos caños de diámetro 400 mm. Actuación Prolongación de la bajante. La prolongación de la obra de drenaje consiste en 88,72 m de sección trapezoidal de escollera hormigonada, con taludes 1,5H: 1V por la pista Oeste de la vivienda hasta cauce natural. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 8

9 2. ESTUDIO HIDRÓLOGICO. OBTENCIÓN DE CAUDALES. Para el Cálculo de los caudales de escorrentía se emplea el método hidrometeorológico, determinando los caudales según la instrucción 5.2-IC Drenaje, en su apartado 4. Hidrología. Así para la obtención del caudal que desagua una cuenca o superficie, se obtendrá mediante la siguiente fórmula: I Q T S K C Siendo: IT. Intensidad media de precipitación correspondiente al periodo de retorno considerado y a un intervalo correspondiente al tiempo de concentración. S. Superficie de la cuenca. C. Coeficiente de escorrentía (adimensional). Q. Caudal en m3/s. K. Coeficiente que depende de las unidades en que se expresen Q y A, y que incluye un aumento del 20% en Q para tener en cuenta el efecto de las puntas de la precipitación. Su valor esta dado por la tabla 2.1 de la instrucción. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 9

10 2.1. DELIMITACIÓN DE LA CUENCA VERTIENTE. En el Apéndice I, que se adjunta a este anexo quedan reflejadas las cuencas correspondientes a las diferentes actuaciones. Se procede a la determinación de los parámetros físicos que servirán para la delimitación de los caudales en las cuencas. Superficie de la cuenca. Desnivel, por diferencia entre la cota máxima y mínima. Longitud de la cuenca con cauce definido. Pendiente, por cociente entre el desnivel y la longitud. Las características de las cuencas se indican en la siguiente tabla: ACTUACIÓN DENOMINACIÓN SUPERFICIE CUNETA 5.1 ODL2 CUNETA 5.1 ODL2 BAJANTE 1 TRAMO 1 BAJANTE 2 BAJANTE 1 TRAMO 2 BAJANTE 3 CUNETA 6.11 CUNETA CB TRAMO I TRAMO II TRAMO III TRAMO IV TRAMO I TRAMO II CUNETA CB 6.11 (Km 2 ) LONGITUD (Km) DESNIVEL (m) PENDIENTE (m/m) 0,023 0,290 55,00 0,193 0,064 0,500 96,00 0,191 0,107 0,79 124,00 0,158 0,160 0,79 124,00 0,158 0,021 0,24 35,00 0,146 0,053 0,50 67,00 0,135 0,029 0,45 73,00 0,163 0,009 0,23 46,00 0,197 0,040 0,52 99,00 0,191 0,014 0,28 68,00 0,245 0,067 0,47 167,00 0,353 BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 10

11 2.2. OBTENCIÓN DE TIEMPO DE CONCENTRACIÓN. Se obtendrá de acuerdo a la siguiente formula. T C 0,30 L J 0,25 0,76 Siendo: L. Longitud de recorrido, en Km. J. Pendiente media. TC. Tiempo de concentración, en horas. Para cada una de las cuencas consideradas, se obtiene el siguiente valor de tiempo de concentración: ACTUACIÓN DENOMINACIÓN TIEMPO DE CONCENTRACIÓN (h) TRAMO I 0,16 CUNETA 05.1 ODL2 CUNETA 05.1 ODL2 BAJANTE 1 TRAMO 1 BAJANTE 2 BAJANTE 1 TRAMO 2 BAJANTE 3 CUNETA 6.11 CUNETA CB TRAMO II TRAMO III TRAMO IV TRAMO I TRAMO II CUNETA CB ,24 0,35 0,35 0,15 0,26 0,23 0,14 0,25 0,15 0,21 BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 11

12 REF PROYECTO DE LAS ACTUACIONES A REALIZAR EN EL BARRIO DE MAZMELA (ESKORIATZA) PARA COMPLETAR EL TRAMO: ARLABAN ESKORIATZA DE LA AUTOPISTA VITORIA/GASTEIZ EIBAR 2.3. CÁLCULO DE INTENSIDAD MEDIA DE PRECIPITACIÓN. La intensidad media I T se obtiene por medio de la siguiente fórmula: I T = I D I I 1 D 0,1 3,5287 2,5287 T Siendo: ID. Intensidad media diaria de precipitación, correspondiente al periodo de retorno considerado. Es igual a PD/24. PD. Precipitación total diaria correspondiente al periodo de retorno, que se tomara de los mapas contenidos en la publicación Isolíneas de precipitaciones máximas previsibles en un día de la Dirección General de Carreteras. I1. Intensidad horaria de precipitación correspondiente a dicho periodo de retorno. El valor de la razón I1/ID se toma de la figura 2.2. de la instrucción. T. Duración del intervalo al que se refiere I, que se toma el tiempo de concentración. Se sigue el proceso operativo descrito en la publicación Máximas lluvias diarias en la España Peninsular, indicado a continuación: Localización en los planos del punto geográfico. Estimación del coeficiente de variación Cv y el valor medio P de la máxima precipitación diaria anual. En el mapa se obtiene P = 60 y Cv = 0,38. BIDEGI N S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 12

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14 Para cada uno de los valores de periodo de retorno T y con el valor de Cv, se obtiene el valor de amplificación KT, resultando un valor para las distintas actuaciones: ACTUACIÓN DENOMINACIÓN Cv T KT TRAMO I TRAMO II TRAMO III CUNETA 05.1 ODL2 CUNETA 05.1 ODL2 BAJANTE 1 TRAMO 1 BAJANTE 2 BAJANTE 1 TRAMO 2 BAJANTE 3 CUNETA 6.11 CUNETA CB TRAMO IV TRAMO I TRAMO II CUNETA CB , años 3, años 1, años 2,327 BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 14

15 BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 15

16 Se obtiene el valor medio de la precipitación diaria máxima, mediante el producto del factor de amplificación KV por el valor medio P de la máxima precipitación diaria anual, que resulta: ACTUACIÓN DENOMINACIÓN PD (mm / día) TRAMO I 180,84 TRAMO II 180,84 TRAMO III 180,84 TRAMO IV 180,84 CUNETA 12.1 ODL2 CUNETA 12.1 ODL2 BAJANTE 1 TRAMO 1 BAJANTE 2 BAJANTE 1 TRAMO 2 BAJANTE 3 CUNETA 6.11 CUNETA CB TRAMO I TRAMO II CUNETA CB ,84 180,84 107,58 107,58 107,58 107,58 139,62 Evaluación de un coeficiente reductor por área. (ARF). Este factor corrige el hecho que la distribución de la precipitación no es uniforme geográficamente, esto es, no toda la cuenca contribuye con la misma precipitación. Se evalúa con la siguiente fórmula: Siendo: ARF 1 log (S) 15 S. Superficie de la cuenca, en Km 2. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 16

17 Aplicando los valores de la superficie de cada una de las cuencas en la fórmula, se obtiene los siguientes valores para el coeficiente reductor de área. ACTUACIÓN DENOMINACIÓN COEF. REDUCTOR DE AREA CUNETA 05.1 ODL1 CUNETA 05.1 ODL1 CUNETA 05.1 ODL1 CUNETA 05.1 ODL1 CUNETA 12.1 ODL2 CUNETA 12.1 ODL2 BAJANTE 1 TRAMO 1 BAJANTE 2 BAJANTE 1 TRAMO 2 BAJANTE 3 CUNETA 6.11 CUNETA CB TRAMO I TRAMO II TRAMO III TRAMO IV TRAMO I TRAMO II CUNETA CB ,11 1,08 1,06 1,05 1,11 1,08 1,00 1,00 1,00 1,00 1,08 BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 17

18 Aplicando este coeficiente a los valores de la precipitación diaria anteriormente obtenidos, resulta: ACTUACIÓN DENOMINACIÓN PRECIPITACIÓN DIARIA CORREGIDA TRAMO I 200,54 CUNETA 05.1 ODL2 CUNETA 05.1 ODL2 BAJANTE 1 TRAMO 1 BAJANTE 2 BAJANTE 1 TRAMO 2 BAJANTE 3 CUNETA 6.11 CUNETA CB TRAMO II TRAMO III TRAMO IV TRAMO I TRAMO II CUNETA CB ,25 192,54 190,42 201,01 196,18 107,58 107,58 107,58 107,58 150,53 Valor de la relación I 1 /I D. Entrando en la instrucción 5.2. IC, el valor de la razón I1/ID correspondiente a la zona estudiada es 9. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 18

19 Valor de la intensidad media diaria de precipitación. Con lo cual para cada uno de los periodos de retorno, los valores de la intensidad media diaria de precipitación es el que se indica en la siguiente tabla: ACTUACIÓN DENOMINACIÓN INTENSIDAD MEDIA DIARIA TRAMO I 191,80 TRAMO II 152,29 TRAMO III 124,75 TRAMO IV 123,38 CUNETA 05.1 ODL2 CUNETA 05.1 ODL2 BAJANTE 1 TRAMO 1 BAJANTE 2 BAJANTE 1 TRAMO 2 BAJANTE 3 CUNETA 6.11 CUNETA CB TRAMO I TRAMO II CUNETA CB ,22 148,59 86,20 110,39 82,94 106,13 126,86 BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 19

20 REF PROYECTO DE LAS ACTUACIONES A REALIZAR EN EL BARRIO DE MAZMELA (ESKORIATZA) PARA COMPLETAR EL TRAMO: ARLABAN ESKORIATZA DE LA AUTOPISTA VITORIA/GASTEIZ EIBAR 2.4. DETERMINACIÓN DE COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA, C. El coeficiente de escorrentía, C, se obtiene mediante la siguiente expresión: Siendo: C = [( PD / PO ) 1 ] [ ( PD / PO ) + 23 ] [( P / P ) + 11 ] 2 D O P D. Precipitación total diaria correspondiente ha dicho periodo de retorno. P O. Umbral de escorrentía. Umbral de escorrentía La estimación del umbral de escorrentía se ha realizado considerando la pendiente de cada cuenca, el aprovechamiento de su suelo y el tipo del mismo a este efecto, según las pautas establecidas en la Instrucción 5.2 IC de Drenaje Superficial y que se encuentran recogidas como los siguientes cuadros. De esta forma, y ponderando para cada cuenca, el umbral de escorrentía estimado en función de las características de los terrenos que ocupa y de la superficie de los mismos, se obtiene el umbral de escorrentía de cada una, que se muestra en el cuadro que se presenta a continuación. BIDEGI N S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 20

21 BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 21

22 Para la zona de las obras se adopta un coeficiente corrector de valor 2 que refleja la variación regional de la humedad habitual en el suelo al comienzo de los aguaceros significativos. Como resultado final el umbral de escorrentía adoptado para la determinación del coeficiente de escorrentía C, resulta de multiplicar ambos parámetros y el resultado se muestra en el siguiente cuadro: BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 22

23 CUENCA USOS DEL SUELO (%) PEN- GRUPO ESTIMACIÓN DE P 0, inicial (mm) P 0 (mm) DIEN DEL ACT B Ch Cerin Rcp Rcd P Af Mf Rp Ri F B Ch Cerin Rcp Rcd P Af Mf Rp Ri F Po,i F.Reg Po,f TE SUELO TRAMO I TRAMO II TRAMO III TRAMO IV CUNETA 05.1 ODL2 TRAMO I CUNETA 05.1 ODL2 TRAMO II B1 TRAMO 1 B 2 B 1 TRAMO 2 B3 CUNETA 6.11 CUNETA CB ,6 2 43, ,9 2 43, ,9 2 41, ,5 2 41, ,4 2 38, ,8 2 39,5 >3 C ,1 2 38, ,2 2 46, ,9 2 41, ,4 2 32, ,0 2 38,0 Leyenda: B = Barbecho Ch = Cultivos en hilera Cerin = Cereales de Invierno Rcp = Rotación de cultivos pobres Rcd = Rotación de cultivos densos P = Praderas Af = Plantaciones regulares de aprovechamiento forestal Mf = Masas forestales (bosques, monte bajo, etc) Rp = Rocas permeables Ri= Rocas impermeables F = Firmes granulares sin pavimento, adoquinados y pavimento bituminoso o de hormigón. Po,i = Media ponderada del umbral de escorrentía inicial F.Reg = Factor regional resultado de multiplicar 0,75 por el cociente corrector extraido del mapa de la figura 2.5 de la Instrucción 5.2.I.C. Po,f= Umbral de escorrentía final adoptado, resultado de multiplicar Po,i x F.Reg. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 23

24 Con lo cual el valor del coeficiente de escorrentía para cada periodo de retorno y para cada una de las cuencas, es el que se indica en la siguiente tabla: ACTUACIÓN DENOMINACIÓN COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA TRAMO I 0,38 TRAMO II 0,37 TRAMO III 0,39 TRAMO IV 0,39 CUNETA 12.1 ODL2 TRAMO I 0,41 CUNETA 12.1 ODL2 TRAMO II 0,41 BAJANTE 1 TRAMO ,25 BAJANTE ,19 BAJANTE 1 TRAMO ,22 BAJANTE ,29 CUNETA CB CUNETA 6.11 CUNETA CB ,33 BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 24

25 2.5. DETERMINACIÓN DE CAUDALES DE CÁLCULO. A los caudales obtenidos mediante el método hidrometeorológico, se les aplica un coeficiente de uniformidad, para tener en cuenta que la precipitación neta no es uniforme en el tiempo (a lo largo del tiempo de concentración de la cuenca) que se obtiene con la siguiente expresión: t K 1 1, 25 t c 1,25 c 14 Aplicando estos coeficientes de uniformidad a los valores anteriormente obtenidos, resultan los valores de caudal de cálculo que se indican en la siguiente tabla. ACTUACIÓN DENOMINACIÓN CAUDALES DE CÁLCULO (m 3 /s) TRAMO I 0,56 TRAMO II 1,22 TRAMO III 1,76 TRAMO IV 2,65 CUNETA 12.1 ODL2 TRAMO I 0,58 CUNETA 12.1 ODL2 TRAMO II 1,09 BAJANTE 1 0,21 TRAMO BAJANTE ,06 BAJANTE 1 0,24 TRAMO BAJANTE ,14 CUNETA 6.11 CUNETA CB CUNETA CB6.11 0,95 BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 25

26 3. DIMENSIONAMIENTO HIDRÁULICO CUNETAS. El dimensionamiento hidráulico de las obras de drenaje se ha realizado aplicando la fórmula de Manning, que tiene la siguiente expresión: Q 1 A RH 2 / 3 I 1/ 2 Siendo:. Coeficiente de rugosidad de Manning. A. Área de la sección (en m 2 ). A RH RH. Radio hidráulico. P, donde P es el perímetro mojado. I Pendiente mínima, en tanto por uno. Los coeficientes de Manning adoptados son los siguientes: CONDUCTO COEFICIENTE DE MANNING ESCOLLERA HORMIGONADA 0,038 Además se comprobará que para el caudal máximo no supere la velocidad de 6 m/s en obras de hormigón, excepto (Apéndice Nº2). Excepto en la cuneta en Bajante 3 (Actuación 6.1.3), debido a las fuertes pendientes del trazado y la intersección con pistas se ha considerado un valor más conservador, velocidad máxima admisible será de 4,5 m/s. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 26

27 Se indica en la siguiente tabla las características principales de cálculo de las obras de drenaje diseñadas. ACTUACIÓN DENOMINACIÓN Q 500 (m 3 /s) Q 100 (m 3 /s) Q 25 (m 3 /s) Pendiente (%) Anchura inferior (m) Taludes Profundidad (m) Anchura superior (m) Velocidad (m/s) CUNETA 05.1 ODL2 CUNETA 05.1 ODL2 BAJANTE 1 TRAMO I TRAMO II TRAMO III TRAMO IV TRAMO I TRAMO II TRAMO BAJANTE BAJANTE 1 TRAMO BAJANTE CUNETA 6.11 CUNETA CB CUNETA CB6.11 0, ,0 0,038 0,25 1,50 0,33 1,24 2,29 1, ,8 0,038 0,25 1,50 0,52 1,80 2,30 1, ,0 0,038 0,25 1,50 0,84 2,76 1,39 2, ,4 0,038 0,25 1,50 0,66 2,22 3,37 0, ,1 0,038 0,25 1,50 0,51 1,79 1,11 1, ,0 0,038 0,25 1,50 0,69 2,31 1, ,21 6,2 0,038 0,25 1,50 0,22 0,91 1, ,06 1,0 0,038 0,25 1,00 0,22 0,69 0, ,24 11,9 0,038 0,25 1,50 0,20 0,86 2, ,14 31,9 0,038 0,25 1,00 0,13 0,52 2,78-0,95-10,0 0,038 0,25 1,50 0,40 1,44 2,84 BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 27

28 Las secciones reales de las obras de drenaje son las siguientes: ACTUACIÓN DENOMINACIÓN Anchura inferior (m) Taludes Profundidad (m) Anchura superior TIPO I 0,25 1,50 0,50 1,75 TIPO II 0,25 1,50 0,85 2,80 CUNETA 05.1 ODL2 TIPO I 0,25 1,50 0,70 2,35 BAJANTE ,25 1,50 0,40 1,45 BAJANTE ,25 1,00 0,40 1,05 BAJANTE ,25 1,00 0,25 0,75 CUNETA 6.11 CUNETA CB CUNETA CB ,25 1,50 0,40 1,44 (m) BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 28

29 3.2. BAJANTES. Para el dimensionamiento de las bajantes se aplican las determinaciones recogidas en las normas B.A.T. de la Diputación Foral de Bizkaia, en su apartado Cuencos amortiguadores dentro de los anexos a la norma de hidrología y drenaje. Adaptaciones prácticas de los disipadores de energía experimentados por el U.S.B.R. mediante una sucesión de saltos verticales, se forma la bajante escalonada que se emplea para que una corriente de agua pueda superar, bajo control, un desnivel relevante. Se restringe la altura del salto de agua a 2,40 m, aunque intenta que su valor no supere los 1,80 m de cara a permitir la absorción de la caída por el lecho de hormigón. La ecuación principal que controla el salto es la siguiente: L hc 1.1 h 0.7 hc h 3 h h c Siendo: hc. Altura crítica; para un canal rectangular su valor es el siguiente: h c q 3 2 / g, siendo q el caudal específico o por unidad de ancho del canal. h. Diferencia de cota entre las superficies horizontales de los escalones. L. Longitud de la superficie horizontal del escalón o cuenco. Para el dimensionamiento de la altura h correspondiente a la pestaña sobre la superficie horizontal se adopta el valor recomendado de hc/2. El procedimiento de cálculo es el siguiente: Determinación de la altura crítica en función del caudal y anchura inicialmente propuesta para la bajante. Resolución del sistema de las dos incógnitas L y h con la ejecución del salto y la que las relaciona con la geometría del talud 1/T. En el caso de que el valor del salto sea inaceptable, aumento del ancho de la bajante y nuevo cálculo. BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 29

30 Los parámetros de las bajantes así calculadas se indican en la siguiente tabla: ACTUACIÓN DENOMINACIÓN Q (m 3 /s) ANCHO (m) TALUD (1:V T:H) ALTURA CRITICA (m) LONGITUD DE SALTO (m) ALTURA DE SALTO (m) PROFUNDIDAD DE SALTO (m) RESGUARDO (m).3 BAJANTE B3 0,14 0,65 0,72 0,17 1,47 2,04 0,08 0,30 BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 30

31 4. TABLA RESUMEN ELEMENTOS DE DRENAJE. ACTUACIÓN DENOMINACIÓN CAUDAL (m 3 /s) MANNING PENDIENTE (%) TIPO Y DIMENSIONES DE SECCIÓN (m) CUNETA 05.1 ODL1 CUNETA 05.1 ODL1 CUNETA 05.1 ODL2 TIPO I TIPO II TIPO I BAJANTE BAJANTE BAJANTE BAJANTE B3 0,56-1,22 0,038 8,00 4,85 H = 0,50; B SUP = 1,75; B INF = 0,25 Plano 04 1,76 2,65 0,038 1,00 7,4 H = 0,85; B SUP = 2,80; B INF = 0,25 Plano 04 0,58 1,09 0,038 1,10 1,00 H = 0,70; B SUP = 2,35; B INF = 0,25 Plano 04 0,21 0,24 0,038 6,20 66,3 H = 0,40; B SUP = 1,45; B INF = 0,25 Plano 07 0,06 0,038 1,00 60,5 H = 0,40; B SUP = 1,05; B INF = 0,25 Plano 07 0,14 0,038 31,80 97,5 H = 0,25; B SUP = 0,75; B INF = 0,25 Plano 07 0,14-138,64 A = 0,65; L y H variables según Plano 07 TUBO TUBERÍA 0,24 0,013 6,00 TUBO Ø 0,4 m Plano 07 TUBO TUBERÍA 0,14 0,013 5,00 9,00 TUBO Ø 0,4 m CUNETA 6.11 CUNETA CB CUNETA CB 6.11 Plano 07 0,95 0,038 10,00 H = 0,40; B SUP = 1,44; B INF = 0,25 Plano 14 BIDEGI N-S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE 31

32 REF PROYECTO DE LAS ACTUACIONES A REALIZAR EN EL BARRIO DE MAZMELA (ESKORIATZA) PARA COMPLETAR EL TRAMO: ARLABAN ESKORIATZA DE LA AUTOPISTA VITORIA/GASTEIZ EIBAR APÉNDICES BIDEGI N S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE

33 REF PROYECTO DE LAS ACTUACIONES A REALIZAR EN EL BARRIO DE MAZMELA (ESKORIATZA) PARA COMPLETAR EL TRAMO: ARLABAN ESKORIATZA DE LA AUTOPISTA VITORIA/GASTEIZ EIBAR APÉNDICES Nº1 BIDEGI N S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE

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37 REF PROYECTO DE LAS ACTUACIONES A REALIZAR EN EL BARRIO DE MAZMELA (ESKORIATZA) PARA COMPLETAR EL TRAMO: ARLABAN ESKORIATZA DE LA AUTOPISTA VITORIA/GASTEIZ EIBAR APÉNDICES Nº2 BIDEGI N S2#ANEJO Nº 2: CÁLCULOS DRENAJE

38 PROYECTO CODIGO ANEJO. ESTUDIO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO. AUTOR. OBJETO. OBTENCIÓN DE CAUDALES Y DIMENSIONAMIENTO HIDRÁULICO. FECHA. ago-13 OBTENCION DE CAUDALES POR METODO HIDROMETEOROLOGICO. ELEMENTO DE DRENAJE. SUPERFICIE. LONGITUD. DESNIVEL. PENDIENTE. TIEMPO DE CONCENTRACION. VALOR MEDIO DE P MAX DIARIA ANUAL. COEFICIENTE DE VARIACION. FACTOR DE AMPLIFICACION. P MAX DIARIA PARA TR. COEFICIENTE REDUCTOR DE AREA. P MAX DIARIA CORREGIDA. I1/ID INT. MEDIA DIARIA DE PRECIP. (TR) INTENSIDAD MEDIA DE PRECIP. (TR y TC) UMBRAL DE ESCORRENTIA. COEFICIENTE DE ESCORRENTIA. CAUDAL. COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD. CAUDAL CORREGIDO. S L ΔH J T C P CV KV P ARF PD* I1/ID ID IT p0 C Q K Q* IDENT. DESCRIPCION. [ KM2 ] [ KM ] [ M ] [ --- ] [ H ] [ MM/D ] [ ---- ] [ ---- ] [ MM/D ] [ ---- ] [ MM/D ] [ ---- ] [ MM/H ] [ MM/H ] [ MM ] [ ---- ] [ M3/S ] [ ---- ] [ M3/S ] CUNETA 5.1 ODL1.1 0,023 0,29 55,00 0,193 0,16 60,00 0,38 3, ,84 1,11 200,54 9 8,36 191,80 43,20 0,38 0,56 1,01 0,56 CUNETA 5.1 ODL1.2 0,064 0,50 96,00 0,191 0,24 60,00 0,38 3, ,84 1,08 195,25 9 8,14 152,29 43,80 0,37 1,20 1,01 1,22 CUNETA 5.1 ODL1.3 0,107 0,79 124,00 0,158 0,35 60,00 0,38 3, ,84 1,06 192,54 9 8,02 124,75 41,80 0,39 1,72 1,02 1,76 CUNETA 5.1 ODL1.4 0,160 0,79 124,00 0,158 0,35 60,00 0,38 3, ,84 1,05 190,42 9 7,93 123,38 41,00 0,39 2,60 1,02 2,65 CUNETA 5.1 ODL2.1 0,021 0,24 35,00 0,146 0,15 60,00 0,38 3, ,84 1,11 201,01 9 8,38 199,22 38,90 0,41 0,58 1,01 0,58 CUNETA 5.1 ODL2.2 0,053 0,50 67,00 0,135 0,26 60,00 0,38 3, ,84 1,08 196,18 9 8,17 148,59 39,50 0,41 1,07 1,01 1, CUNETA BI. TRAMO 1 0,029 0,45 73,00 0,163 0,23 60,00 0,38 1, ,58 1,00 107,58 9 4,48 86,20 38,20 0,25 0,20 1,01 0,21.2 CUNETA B2 0,009 0,23 46,00 0,197 0,14 60,00 0,38 1, ,58 1,00 107,58 9 4,48 110,39 46,30 0,19 0,06 1,01 0, CUNETA B1.TRAMO II 0,040 0,52 99,00 0,191 0,25 60,00 0,38 1, ,58 1,00 107,58 9 4,48 82,94 41,70 0,22 0,24 1,01 0,24.3 CUNETA B3 0,014 0,28 68,00 0,245 0,15 60,00 0,38 1, ,58 1,00 107,58 9 4,48 106,13 32,80 0,29 0,14 1,01 0,14 CUNETA 6.11 CUNETA CB ,067 0,47 167,00 0,353 0,21 60,00 0,38 2, ,62 1,08 150,53 9 6,27 126,86 38,00 0,33 0,94 1,01 0, DIMENSIONAMIENTO HIDRÁULICO DE ELEMENTOS DE DRENAJE SUPERFICIAL. ELEMENTO DE DRENAJE. Q I η IDENT. DESCRIPCION. CUNETA TRAPECIAL. CUNETA TRIANGULAR. TUBO. B INF T IZ T DE HW B SUP V T IZ T DE HW B SUP V DIAM. HW V [ M3/S ] [ --- ] [ --- ] [ M ] [ --- ] [ --- ] [ M ] [ M ] [ M/S ] [ --- ] [ --- ] [ M ] [ M ] [ M/S ] [ M ] [ --- ] [ --- ] CUNETA 5.1 ODL1.1 0,56 0,080 0,038 0,25 1,50 1,50 0,33 1,24 2, CUNETA 5.1 ODL1.1 0,56 0,090 0,038 0,25 1,50 1,50 0,32 1,21 2, CUNETA 5.1 ODL1.2 1,22 0,05 0,038 0,25 1,50 1,50 0,5 1,76 2, CUNETA 5.1 ODL1.2 1,22 0,430 0,038 0,25 1,50 1,50 0,32 1,21 5, CUNETA 5.1 ODL1.3 1,76 0,010 0,038 0,25 1,50 1,50 0,84 2,76 1, CUNETA 5.1 ODL1.3 1,76 0,205 0,038 0,25 1,50 1,50 0,44 1,58 4, CUNETA 5.1 ODL1.4 2,65 0,074 0,038 0,25 1,50 1,50 0,66 2,22 3, CUNETA 5.1 ODL1.4 2,65 0,080 0,038 0,25 1,50 1,50 0,64 2,18 3, CUNETA 5.1 ODL2.1 0,58 0,011 0,038 0,25 1,50 1,50 0,52 1,80 1, CUNETA 5.1 ODL2.1 0,58 0,430 0,038 0,25 1,50 1,50 0,23 0,93 4, CUNETA 5.1 ODL2.2 1,09 0,010 0,038 0,25 1,50 1,50 0,69 2,31 1, CUNETA 5.1 ODL2.2 1,09 0,265 0,038 0,25 1,50 1,50 0,34 1,27 4, CUNETA BI. TRAMO 1 0,21 0,062 0,038 0,25 1,50 1,50 0,22 0,91 1, CUNETA BI. TRAMO 1 0,21 0,620 0,038 0,25 1,50 1,50 0,13 0,63 3, CUNETA B2 0,06 0,010 0,038 0,25 1,00 1,00 0,22 0,69 0, CUNETA B2 0,06 0,605 0,038 0,25 1,00 1,00 0,10 0,45 3, CUNETA B1.TRAMO II 0,24 0,119 0,038 0,25 1,50 1,50 0,20 0,86 2, CUNETA B1.TRAMO II 0,24 0,663 0,038 0,25 1,50 1,50 0,13 0,65 4, CUNETA B3 0,14 0,318 0,038 0,25 1,00 1,00 0,13 0,52 2, CUNETA B3 0,14 0,975 0,038 0,25 1,00 1,00 0,10 0,45 4, BAJANTE B3 0,14 1,390 0,038 0,25 1,00 1,00 0,10 0,45 5, CUNETA 6.11 CUNETA CB ,95 0,504 0,038 0,25 1,50 1,50 0,28 1,08 5, CUNETA 6.11 CUNETA CB ,95 0,222 0,038 0,25 1,50 1,50 0,33 1,25 3, CUNETA 6.11 CUNETA CB ,95 0,100 0,038 0,25 1,50 1,50 0,40 1,44 2, #ANEJO 02_MAZME-CAL_DREN.xls 1/

39 PROYECTO CODIGO ANEJO. ESTUDIO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO. AUTOR. OBJETO. OBTENCIÓN DE CAUDALES Y DIMENSIONAMIENTO HIDRÁULICO. FECHA. ago-13 DIMENSIONAMIENTO DE BAJANTE ESCALONADA. IDENT. BAJANTE. CAUDAL TOTAL. ANCHURA. CAUDAL POR UD. LONGITUD. TALUD. ( 1:V T:H) ALTURA CRITICA. LONGITUD DE SALTO. ALTURA DE SALTO. PROF. DE SALTO. RESGUARDO. ALTURA CRITICA Y ALTURA. LONGITUD DE CUENCO. PENDIENTE. CONDICIÓN. Q B q T HC L+0.30 H H` RESG. HC+H L (Cuenco) PENDIENTE) hc < h +0,6 hc CUENCA DESCRIPCION. [ M3/S/M ] [ M ] [ M3/S/M ] [ --- ] [ M ] [ M ] [ M ] [ M ] [ M ] [ M ] [ M ] [ % ] BAJANTE B3 0,14 0,65 0,22 0,72 0,17 1,47 2,04 0,08 0,30 2,21 1,17 138,64 CUMPLE #ANEJO 02_MAZME-CAL_DREN.xls 2/

40 PROYECTO CODIGO ANEJO. ESTUDIO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO. AUTOR. OBJETO. FECHA. ago-13 TUBO SECCIÓN CIRCULAR CAUDAL DESAGUADO POR TUBO CIRCULAR PARA ALTURA DADA. DIAMETRO. φ = 0,40 [ M ] PENDIENTE LONGITUDINAL. I = 0,06 [ M/M ] COEFICIENTE DE MANNING. N = 0,013 [ ] ALTURA DE LAMINA DE AGUA. HW = 0,193 [ M ] 48% SUPERFICIE MOJADA. SM = 0,060 [ M2 ] PERIMETRO MOJADO. PM = 0,614 [ M ] VELOCIDAD. V = 4,00 [ M/S ] CAUDAL. Q = 0,24 [ M3/S ] Nº DE FROUDE. F = 3,29 [ ] REGIMEN RAPIDO OBTENCION DE LÁMINA DE AGUA PARA CAUDAL A DESAGUAR Y SECCION DADA. CAUDAL A DESAGUAR. Q = 0,24 [ M3/S ] DIAMETRO. φ = 0,40 [ M ] PENDIENTE LONGITUDINAL. I = 0,06 [ M/M ] COEFICIENTE DE MANNING. N = 0,013 [ ] ALTURA DE LAMINA DE AGUA. HW = 0,193 [ M ] 48% SUPERFICIE MOJADA. SM = 0,060 [ M2 ] PERIMETRO MOJADO. PM = 0,615 [ M ] VELOCIDAD. V = 4,00 [ M/S ] CAUDAL. Q = 0,24 [ M3/S ] Nº DE FROUDE. F = 3,29 [ ] REGIMEN RAPIDO FICHERO #ANEJO 02_MAZME-CAL_DREN.xls HOJA. HIDRAULICA-T.CIRCULAR /1

41 PROYECTO CODIGO ANEJO. ESTUDIO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO. AUTOR. OBJETO. FECHA. ago-13 TUBO SECCIÓN CIRCULAR CAUDAL DESAGUADO POR TUBO CIRCULAR PARA ALTURA DADA. DIAMETRO. φ = 0,40 [ M ] PENDIENTE LONGITUDINAL. I = 0,05 [ M/M ] COEFICIENTE DE MANNING. N = 0,013 [ ] ALTURA DE LAMINA DE AGUA. HW = 0,154 [ M ] 38% SUPERFICIE MOJADA. SM = 0,045 [ M2 ] PERIMETRO MOJADO. PM = 0,535 [ M ] VELOCIDAD. V = 3,15 [ M/S ] CAUDAL. Q = 0,14 [ M3/S ] Nº DE FROUDE. F = 2,97 [ ] REGIMEN RAPIDO OBTENCION DE LÁMINA DE AGUA PARA CAUDAL A DESAGUAR Y SECCION DADA. CAUDAL A DESAGUAR. Q = 0,14 [ M3/S ] DIAMETRO. φ = 0,40 [ M ] PENDIENTE LONGITUDINAL. I = 0,05 [ M/M ] COEFICIENTE DE MANNING. N = 0,013 [ ] ALTURA DE LAMINA DE AGUA. HW = 0,154 [ M ] 38% SUPERFICIE MOJADA. SM = 0,045 [ M2 ] PERIMETRO MOJADO. PM = 0,535 [ M ] VELOCIDAD. V = 3,15 [ M/S ] CAUDAL. Q = 0,14 [ M3/S ] Nº DE FROUDE. F = 2,97 [ ] REGIMEN RAPIDO FICHERO #ANEJO 02_MAZME-CAL_DREN.xls HOJA. HIDRAULICA-T.CIRCULAR /1

42 PROYECTO CODIGO ANEJO. ESTUDIO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO. AUTOR. OBJETO. FECHA. ago-13 TUBO SECCIÓN CIRCULAR CAUDAL DESAGUADO POR TUBO CIRCULAR PARA ALTURA DADA. DIAMETRO. φ = 0,40 [ M ] PENDIENTE LONGITUDINAL. I = 0,09 [ M/M ] COEFICIENTE DE MANNING. N = 0,013 [ ] ALTURA DE LAMINA DE AGUA. HW = 0,129 [ M ] 32% SUPERFICIE MOJADA. SM = 0,035 [ M2 ] PERIMETRO MOJADO. PM = 0,483 [ M ] VELOCIDAD. V = 3,99 [ M/S ] CAUDAL. Q = 0,14 [ M3/S ] Nº DE FROUDE. F = 4,16 [ ] REGIMEN RAPIDO OBTENCION DE LÁMINA DE AGUA PARA CAUDAL A DESAGUAR Y SECCION DADA. CAUDAL A DESAGUAR. Q = 0,14 [ M3/S ] DIAMETRO. φ = 0,40 [ M ] PENDIENTE LONGITUDINAL. I = 0,09 [ M/M ] COEFICIENTE DE MANNING. N = 0,013 [ ] ALTURA DE LAMINA DE AGUA. HW = 0,129 [ M ] 32% SUPERFICIE MOJADA. SM = 0,035 [ M2 ] PERIMETRO MOJADO. PM = 0,484 [ M ] VELOCIDAD. V = 3,99 [ M/S ] CAUDAL. Q = 0,14 [ M3/S ] Nº DE FROUDE. F = 4,16 [ ] REGIMEN RAPIDO FICHERO #ANEJO 02_MAZME-CAL_DREN.xls HOJA. HIDRAULICA-T.CIRCULAR /1