ANEJO Nº 8 - DRENAJE ANEJO Nº 8 DRENAJE

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1 ANEJO Nº 8 - DRENAJE ANEJO Nº 8 DRENAJE

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3 ANEJO Nº 8 - DRENAJE ANEJO Nº 8 DRENAJE ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 1 2. DRENAJE TRANSVERSAL INTRODUCCIÓN IDENTIFICACIÓN DE LAS OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL CRITERIOS DE CÁLCULO METODOLOGÍA DE CÁLCULO ANÁLISIS HIDRÁULICO 4 3. DRENAJE LONGITUDINAL DRENAJE DE LA PLATAFORMA PROTECCIÓN DE TALUDES ESQUEMA DEL DRENAJE LONGITUDINAL CRITERIOS DE DISEÑO CÁLCULO HIDRÁULICO DE LOS ELEMENTOS DE DRENAJE LONGITUDINAL BAJANTES IN SITU EN DESMONTE BAJANTES LISAS BAJANTES ESCALONADAS DRENAJE DEL FIRME INTRODUCCIÓN DRENAJE DE LAS CAPAS DE FIRME Y DE LA EXPLANADA CÁLCULO HIDRÁULICO DE LAS TUBERÍAS DRENANTES ESTUDIO DE LA EROSIÓN CÁLCULO MECÁNICO DE TUBOS DE HORMIGÓN ESTUDIO HIDRÁULICO DE LAS OBRAS DE PASO INTRODUCCIÓN CÁLCULOS HIDRÁULICOS BARRANCO DE LILLO 11 APENDICE 1 CÁLCULO HIDRÁULICO DE LAS OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL 1 APÉNDICE 2 CÁLCULO HIDRÁULICO DE LOS ELEMENTOS DE DRENAJE LONGITUDINAL 1 APÉNDICE 3 CÁLCULOS DEL DRENAJE DE FIRME 1 APÉNDICE 4 EROSIÓN EN OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL 1 APÉNDICE 5 CÁLCULO MECÁNICO DE TUBOS DE HORMIGÓN 1 NOTA: el presente anejo se mantiene idéntico al del proyecto aprobado el , a excepción del plano que se ha actualizado. APÉNDICE 6 COMPROBACIÓN HIDRÁULICA DE LAS OBRAS DE PASO 1 APÉNDICE 7 PLANOS 1

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5 ANEJO Nº 8 - DRENAJE 1. INTRODUCCIÓN El presente anejo estudia el sistema de drenaje de las obras proyectadas. Como punto de partida se toman los caudales de avenida definidos en el anejo nº 3 (Climatología e hidrología) considerando períodos de retorno de 25, 50 y 100 años. Se tomará el período de 500 años en aquellas obras donde haya posibilidad de daños catastróficos. La estructura del anejo comprende cinco partes; la primera analiza las obras transversales a la vía definiendo forma y situación, además de comprobar su funcionamiento hidráulico durante la evacuación de las aguas en régimen de avenidas. En la segunda parte se analiza el drenaje longitudinal, definiendo los diversos elementos que componen el sistema y comprobando la capacidad hidráulica de cunetas, colectores, bajantes y demás obras proyectadas. El estudio además evalúa la necesidad de un sistema de evacuación de aguas provenientes de las capas de firme diseñando y comprobando el mismo en caso que sea necesario. La tercera parte se encarga del estudio de la socavación provocada por las obras de drenaje transversal, viendo las medidas de protección necesarias. La cuarta parte realiza el estudio mecánico de las conducciones previstas verificando que la resistencia de las mismas es acorde a las cargas previstas. Finalmente, la quinta parte realiza un estudio hidráulico de los barrancos afectados, comprobando si las obras de paso previstas, existentes o afectadas, resultan suficientes. 2. DRENAJE TRANSVERSAL 2.1. INTRODUCCIÓN El objeto principal de las obras de drenaje transversal es el de restituir la continuidad del cauce natural de la cuenca interceptada, perturbando aquel lo menor posible, permitiendo su paso bajo la carretera. A partir de las cuencas diferenciadas en el anejo 3 Climatología e hidrología se realiza un estudio de cada una de ellas con la finalidad de poder ubicar las obras de drenaje transversal necesarias, según unos criterios dados en los apartados siguientes. Una vez identificados los puntos de ubicación de las obras de drenaje transversal, se procede a su análisis hidráulico tal y como se desarrolla en los apartados siguientes. Este análisis contemplará tanto las obras de drenaje proyectadas como aquellas existentes que pudieran verse afectadas IDENTIFICACIÓN DE LAS OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL En base a la obra proyectada y a los elementos de drenaje existentes en el entorno se distinguen las obras de drenaje transversal a analizar que a continuación se indica. Para cada una se muestran los siguientes datos: Nombre Cuenca en la que se encuentra ubicada Período de retorno Tipo de obra, definiendo longitud y pendiente Pág. 1

6 ANEJO Nº 8 - DRENAJE Caudal de avenida previsto desaguar Tipo de entrada y salida de la obra de drenaje transversal respecto la carretera en proyecto. Estudiada el área a evacuar por cada obra de drenaje, de reducido tamaño en la mayoría de ocasiones, se observa que el tamaño de aquellas viene impuesto por la dimensión mínima a cumplir según la longitud. La nomenclatura empleada para la denominación de las obras de drenaje es, OD- punto kilométrico aproximado del tronco en el que están situadas. Para el caso de obras de drenaje situadas en los ramales de enlace el criterio utilizado es el de denominarlas según el punto kilométrico aproximado en el tronco para la proyección de su eje sobre aquel, indicando el margen en el que se encuentra. Nombre Cuenca Período de retorno (años) Tipo de obra Longitud (m) Pte (%) Q (m3/s) Entrada Salida BCO. CAMPILLO C. del Campillo tubos ø T T OD (Princ) C. del Campillo marco 2.00x T T BCO LILLO Bco de Lillo marcos 4.00x T T OD Bco de Lillo tubo ø D D OD Bco de Lillo tubo ø D T N-332 Bco de Lillo tubo ø T T 2.3. CRITERIOS DE CÁLCULO El criterio seguido para la ubicación de las obras de drenaje transversal es el siguiente: Deben situarse en la confluencia de la vía con los cauces principales de las cuencas o en puntos bajos que puedan resultar al interceptar alguna subcuenca, de forma que a partir de los planos de las cuencas y en concordancia con el trazado de la vía se determinan los parámetros iniciales para el posterior cálculo hidráulico de dichas obras, tales como la pendiente longitudinal, ajustándola en la medida de lo posible con la pendiente transversal del terreno, así como la longitud de aquellas. La altura del nivel de agua no deberá superar 1.2 veces la altura del conducto de la obra de drenaje El cuerpo de la conducción no debe entrar en carga No se dispondrán obras transversales multicelulares En aquellos casos que el flujo provenga de forma dispersa, se estudiará la conveniencia de la disposición de una batería de obras transversales situadas en los puntos bajos o a una distancia próxima a éstos donde la diferencia de cota sea pequeña. Para el caso de aquellas obras en las que el caudal a desaguar sea el correspondiente a varias cuencas, el caudal total no será la suma de todos ellos, sino que se realiza un estudio de dicho caudal como combinación de todas las cuencas. A partir de los datos que se recogen en el Anejo 3 se pasa al análisis hidráulico de dichas obras hasta obtener las dimensiones finales de aquellas, el cual se realiza a partir de una hoja de cálculo de elaboración propia, cuya base de funcionamiento es la aplicación de la conocida fórmula de Manning con las recomendaciones de la Instrucción 5.2-IC Drenaje superficial, así como las Normas BAT de hidrología y drenaje (Normas Técnicas para las carreteras de Vizcaya). En el cálculo se tienen en cuenta las siguientes consideraciones: El coeficiente de pérdida de carga a la entrada de las obras variará según la tipología de embocadura adoptada, preferentemente con aletas o muros de acompañamiento. Las dimensiones de las obras de drenaje deberán permitir la entrada libre a la obra (funcionando en clase I según figura adjunta), pues si la entrada estuviera anegada podrían producirse efectos perniciosos para los materiales que forman el terraplén y firme de la vía. La dimensión mínima de las obras queda fijada en el apartado de la Instrucción 5.2-IC. Esta dimensión es función de la longitud de la misma. Pág. 2

7 ANEJO Nº 8 - DRENAJE 2.4. METODOLOGÍA DE CÁLCULO Según la instrucción de drenaje superficial 5.2-IC cada obra de drenaje transversal, ya sea sección circular o bien rectangular posee una curva característica que relaciona un caudal de desagüe y una pendiente determinados, con la cota que alcanza la lámina de agua en la sección de salida y la cota de la lámina de agua en la sección de entrada. El conocimiento de esta curva predice el comportamiento de la obra en el proceso de desagüe. Si por cualquier circunstancia la lámina de agua en el control de entrada fuese superior al gálibo vertical, se produciría una sobre-elevación de dicha lámina que podría llegar a inundar la plataforma. Por todo ello es necesario conocer el proceso de desagüe de una manera precisa. Con objeto de definir la curva característica del proceso de desagüe, se diferencian dos tipos de control: Control de entrada. Se produce cuando la sección se dimensiona en función de las características del caudal a la entrada. Control de salida. Se produce cuando los niveles en el cauce a la salida de la obra de drenaje influyen en los niveles aguas arriba. Se realizan las siguientes comprobaciones que a continuación se indican: Comprobación del cálculo hidráulico según el método expuesto en la Instrucción 5.2-IC DRENAJE SUPERFICIAL, de Junio de 1990 El método seguido para la comprobación del cálculo hidráulico de las Obras de Drenaje proyectadas, comienza calculando la altura de la lámina de agua a la embocadura de la obra, suponiendo que la sección de control se produce en dicha entrada. Dicha suposición ha de ser contrastada mediante la comprobación con las tablas que la propia instrucción adjunta, dependiendo del rango en que se encuentran una serie de parámetros que es necesario calcular. De no ocurrir que los valores de dichos parámetros estén entre los marcados en las tablas, se ha de entender que es necesaria otra comprobación para poder asegurar que la sección de control se encuentra, efectivamente, a la entrada de la obra. Dicha comprobación radica en la comparación de la altura de lámina a la entrada (que se obtiene considerando que la sección de control se produce a la salida), con la calculada inicialmente. Si la primera altura obtenida es mayor que la recién calculada, entonces se puede considerar definitivo que la sección de control se produce a la entrada de la obra de drenaje, y que, por tanto, la altura de la lámina de agua es la inicial. Si la altura obtenida inicialmente es menor que la recién calculada, la sección de control se encuentra a la salida del tubo, y la altura real de la lámina de agua a la entrada es la última calculada. Condiciones de control de entrada: A) Comprobación del riesgo de aterramiento Para que se pueda decir que no existe riesgo de aterramiento se debe cumplir: i = L. (J-j)/H < 0,1 a=bc/b relación entre el ancho del cauce y el ancho de la obra proyecta j= pendiente de la obra proyectada (m) B) Sobreelevación del nivel del agua Control de entrada: Partiendo del caudal específico indicado en la Instrucción 5.2-IC, y utilizando las tablas de la misma obtenemos el calado específico He. La condición que se debe dar para que el control sea de entrada es: Siendo: He: calado a la entrada de la obra de drenaje H: altura de la obra de drenaje C) Calado a la salida La diferencia del nivel de agua en el cauce a la salida del conducto con la cota de solera de ésta es inferior, tanto a la altura del conducto como al calado crítico en él. De la Fig (instrucción 5.2-IC) obtenemos el calado crítico yc y se deberán cumplir las siguientes condiciones: Siendo: ys: calado a la salida de la obra de drenaje yc: calado crítico H: altura de la obra de drenaje D) Relación entre la longitud L y la pendiente J. He(max)>He ys<h ys<yc De las figuras 5-12 a 5-14 según el tipo de obra de drenaje proyectada se obtiene la relación ( L / J ) máx. Para que el control sea de entrada se tiene que cumplir que la relación L/J sea inferior a (L/J max). Donde: L= longitud de la obra de drenaje (m) J=Jo(a) 0.5 (m/m) Jo= pendiente del cauce (m/m) E) Altura de la lámina de agua a la entrada. Por último, se tiene que cumplir que el nivel de agua a la entrada del conducto, resultante de los cálculos, no rebase el señalado en la Fig He/H < 1,2 Pág. 3

8 ANEJO Nº 8 - DRENAJE Si se cumplen todas las condiciones establecidas, teniendo en cuenta siempre que el conducto es recto, de sección constante y pendiente uniforme, se puede establecer que el control se produce a la entrada. En caso de que esto no ocurriera así habrá que calcular el valor mínimo del nivel del agua a la entrada del conducto, exigido por el control de salida según la fórmula: 2.5. ANÁLISIS HIDRÁULICO A continuación, se adjunta la tabla recopilación de las obras de drenaje transversal propuestas. La misma se obtiene a partir de los cálculos hidráulicos realizados para cada obra según se muestra en el apéndice nº 1 del presente anejo Hs = ( 1 + Ke + (2.g.L) / (Rh 4/3.K 2 ) ). (V 2 /2.g) - L.J + u Siendo: Hs: Valor mínimo del nivel de agua a la entrada del conducto exigido por el control de salida.(m) L: Longitud del conducto. (m) J: Pendiente del conducto. (m/m) V: Velocidad media a sección llena. (m/s) Rh: Radio hidráulico a sección llena. g: Aceleración de la gravedad. CUENCA CAUDAL DRENADO (m³/s) TABLA RESUMEN OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL Y PASOS INFERIORES OBRAS DE DRENAJE UBICACIÓN 1.1 0,66 OD PROYECTADA 1 MARCO 2.00X1.00 m Eje principal 1.2 0,36 OD PROYECTADA 1 MARCO 2.00X1.00 m Eje secundario 2.1 3,67 OD PROYECTADA 1 TUBO ф1500 mm Eje principal 2.2 0,36 OD PROYECTADA 1 TUBO ф1800 mm Eje principal 2.3 0,12 OD N-332 EXISTENTE 1 TUBO 800 mm N-332 (EXIST.) K: Coeficiente de rugosidad de Manning Ke: Coeficiente de pérdida de carga en la embocadura. u: El mayor de los dos valores siguientes: ys (yc+h)/2 En caso de que Hs<He se tomará como definitivo el valor de He. Pág. 4

9 ANEJO Nº 8 - DRENAJE 3. DRENAJE LONGITUDINAL 3.1. DRENAJE DE LA PLATAFORMA El drenaje de la plataforma se realiza principalmente por la escorrentía superficial, ya que el firme impide en gran manera la infiltración del agua a través de él. Ajustando los peraltes y las pendientes en cada punto se recogerá y llevará el agua caída sobre la carretera hacia los puntos de desagüe situados en la mayoría de los casos junto a las obras de drenaje transversal. El agua que se infiltra, es recogida por las capas drenantes del firme y evacuada transversalmente hacia el talud, tanto en desmonte como en terraplén. Esto será posible al cumplirse los siguientes condicionantes: Las cunetas proyectadas se encuentran revestidas en su totalidad La cota inferior del vértice de la cuneta se sitúa un mínimo de 30 cm bajo la cota del borde inferior de la última capa drenante Nos encontramos en zona pluviométrica 7 (O.C 17/2003) En los tramos en desmonte se dispondrán cunetas que recogerán el agua de la plataforma y la conducirán a las obras de drenaje transversal. Las cunetas podrán ser de seguridad o adoptar taludes más restringidos siempre y cuando se dispongan medidas que mantengan la seguridad de la vía (biondas, etc.). Estas cunetas irán revestidas con una capa de 10 cm de hormigón en masa HM-20/P/20/I. En los tramos terraplenados de la carretera con altura mayor de 2 m, se dispone de un bordillo al borde de la plataforma que recoja el agua de escorrentía y la conduzca a las bajantes de conformidad a lo indicado en la instrucción 5.2-IC Drenaje Superficial. Esta instrucción indica además que, para el levante español, las bajantes hacia el pie del terraplén se dispondrán cada 30 m. En el apéndice nº 2 del presente anejo se comprueban todos los tramos de bordillo viendo si es necesario reducir la distancia entre bajantes PROTECCIÓN DE TALUDES Tanto en los pies de terraplenes como en las coronaciones de desmonte que estén ubicados en el margen donde la cuenca vertiente intercepta con la vía se considera conveniente proyectar cunetas de protección para evitar erosiones que produzcan inestabilidades en los taludes. Estas cunetas recogerán las aguas que discurren directamente por el terreno en forma de manto de espesor despreciable y las conducirán hacia el punto bajo de la cuenca por un cauce definido. Las mismas desaguarán en las obras de drenaje transversal. En zonas donde el talud correspondiente al lado de aguas abajo de la cuenca vertiente se desarrolla en desmonte y existe un punto bajo definido, se han proyectado bajantes escalonadas en el talud, que tienen su continuidad a través de las obras de drenaje transversal y longitudinal. Las cunetas de guarda, tanto en terraplén como en desmonte, se recubrirán con una capa de 10 cm de hormigón en masa HM-20/P/20/I cuando la pendiente longitudinal sea inferior al 1% o mayor al 4%, así como en una longitud de 30 m antes y después de las arquetas. Para pendientes superiores al 7% se dispondrán escalonadas incorporando piedra de escollera embebida en la solera de hormigón. Se dispone de tres tipos de cuneta de guarda cuyas dimensiones son las siguientes: Cuneta de guarda tipo I en pie de terraplén Tipo de cuneta: trapezoidal Fondo de cuneta 0,60 m Taludes laterales 1: 1 Calado máximo 0,30 m Distancia de la arista del talud 1,5 m Cuneta de guarda tipo II en coronación de desmonte Tipo de cuneta trapezoidal Fondo de cuneta 0,60 m Taludes laterales 1: 1 Calado máximo 0,30 m Distancia de la arista del talud 1,5 m La ubicación de cada tipo de cuneta de guarda se recoge en los planos de planta de drenaje. Cuneta de guarda tipo III en coronación de desmonte Tipo de cuneta trapezoidal Fondo de cuneta 0,60 m Taludes laterales 1: 1 Calado máximo 0,70 m Distancia de la arista del talud 1,5 m La ubicación de cada tipo de cuneta de guarda se recoge en los planos de planta de drenaje ESQUEMA DEL DRENAJE LONGITUDINAL La red de drenaje longitudinal está constituida por los siguientes elementos: Cunetas laterales en tronco principal. Cunetas laterales en ramales de enlace. Cunetas laterales en caminos. Cunetas de guarda en coronación de desmonte y pie de terraplén. Bordillo en terraplenes de más de 2 m con salidas a bajantes prefabricadas separadas un máximo de 30 m. Bajantes in situ en puntos bajos de vaguadas en desmonte. Arquetas. Obras transversales de drenaje longitudinal (O.T.D.L). Pasacunetas. Colectores. Pág. 5

10 ANEJO Nº 8 - DRENAJE 3.4. CRITERIOS DE DISEÑO Las obras que componen el esquema de drenaje longitudinal se proyectan de acuerdo con lo especificado en la Instrucción 5.2-I.C. Drenaje Superficial. Como se ha indicado anteriormente, el periodo de retorno a emplear en el cálculo de los caudales de diseño de los elementos de drenaje longitudinal es de 25 años, a excepción de las bajantes escalonadas in situ que recogen agua procedente de la cuenca, donde el caudal de cálculo es el correspondiente a un período de retorno de 100 años. Los criterios básicos para el diseño de cada tipo de elemento de drenaje longitudinal son: CUNETAS: En los tramos de desmonte se disponen cunetas junto al borde de la calzada de forma que la cota inferior del vértice de la cuneta quede 30 cm por debajo de la cota del borde inferior de la última capa drentante. Tanto en el tronco principal como en los ramales de enlace se disponen cunetas con talud 3H:2V y 1H:1V (interior-exterior). Para mantener la seguridad de la vía, en todo punto donde se disponga esta cuneta se dispondrá bionda. Aquellos tramos de desmonte cuya magnitud sea reducida y exista a ambos lados cuneta de pie de terraplén, mantendrán la sección de la citada cuneta. Estas cunetas de desmonte se disponen revestidas con 10 cm de hormigón HM-20/P/20/I. Se dispondrán cinco tipos considerando calados entre 0.30 y 0.80 m. Adicionalmente se considerará una cuneta de seguridad de taludes 1:6 y 1:4 (interior-exterior) de 20 cm de calado que dará continuidad a la existente en la margen derecha de la actual N-332. Esta cuneta se dispone revestida con 10 cm de hormigón HM-20/P/20/I. Las cunetas de guarda se revestirán con 10 cm de hormigón HM-20/P/20/I cuando su pendiente longitudinal sea inferior al 1% y superior al 4%. Para todo tipo de cunetas cuando la pendiente longitudinal sea superior al 7 % serán escalonadas con piedra de escollera embebida en la solera de hormigón. El nivel de la lámina libre no deberá superar la explanada. En el apéndice nº 2 del presente anejo se recogen los resultados de la comprobación hidráulica de las cunetas previstas. BORDILLO EN TERRAPLENES: Se disponen en los terraplenes de más de 2 m de altura. Se proyectan salidas a bajante con una separación máxima de 30 m. Esta separación se podrá reducir de forma que la lámina de agua nunca supere el arcén. La tipología del bordillo empleado es la que se representa en planos de detalle, montable de altura no superior a 10 cm. En el apéndice nº 2 del presente anejo se recogen los resultados de la comprobación hidráulica de los bordillos proyectados. OBRAS TRANSVERSALES PARA DRENAJE LONGITUDINAL (OTDL) El diámetro de las obras transversales para drenaje longitudinal, depende del caudal a desaguar, siendo el mínimo de 400 mm. El material utilizado es hormigón con objeto de dar homogeneidad a los materiales empleados en las obras de paso. La pendiente longitudinal mínima de las obras transversales para drenaje longitudinal es aquella para la cual la velocidad en éstas no produzca sedimentaciones ni erosiones y permita su desagüe. En el apéndice nº 2 del presente anejo se recogen los resultados de la comprobación hidráulica de las OTDL previstas CÁLCULO HIDRÁULICO DE LOS ELEMENTOS DE DRENAJE LONGITUDINAL El cálculo de caudales se efectúa a partir de los mismos datos pluviométricos e hidrológicos utilizados en el drenaje transversal, siguiendo el procedimiento de la Instrucción 5.2-IC, a partir de la fórmula del Método Racional mediante un programa para ordenador confeccionado por "TYPSA" aplicado al cálculo de cunetas. Este programa analiza las variables que intervienen en el estudio hidráulico según la fórmula de Manning y la ecuación de continuidad, determinando el caudal para los distintos tramos de cuneta, a la vez que indica la posible saturación de la misma y los puntos conflictivos. A continuación, se desarrolla brevemente el procedimiento de cálculo utilizado. Los coeficientes de escorrentía considerados son: Superficies asfaltadas: 0,9 Superficies de los taludes de los desmontes: 0,8 Para el cálculo de caudales y el dimensionamiento del sistema se ha tomado como período de retorno de 25 años, de acuerdo con lo señalado en la Instrucción 5.2-IC, a excepción de aquellas cunetas que transporten el caudal procedente de las cuencas, donde el periodo de retorno es de 100 años, cuyo estudio ya se ha realizado en apartados anteriores. Por lo que se refiere al tiempo de concentración, dado que el tiempo de recorrido en flujo difuso por la plataforma de la carretera y los márgenes es apreciable, no se puede emplear la fórmula del tiempo de concentración mostrada en la norma 5.2-IC Drenaje. Así, los tiempos a considerar son los indicados por la norma para estos casos: Calzadas y demás superficie en las que el recorrido del agua en flujo difuso es menor de 30 m: Tc = 5 minutos. Superficies en las que el recorrido del agua en flujo difuso esté comprendido entre 30 y 150 m: Tc = 10 minutos. La precipitación máxima (Pd) para un período de retorno de 25 años es la obtenida en el anejo 3. El valor de la intensidad horaria de precipitación se obtiene de la expresión: donde t = I d I1 I d I1 = 11.5 (mapa de isolíneas de la Instrucción) I d I T Pág. 6

11 ANEJO Nº 8 - DRENAJE Por tanto, para cada cuenca, la intensidad máxima horaria para el período de retorno considerado es la dada por la expresión anterior. Una vez determinado el valor de la intensidad horaria y aplicando el coeficiente de escorrentía correspondiente, el caudal se obtiene a partir de la fórmula racional. El cálculo hidráulico se realiza aplicando las fórmulas de Manning y continuidad: V = RH I n BAJANTES IN SITU EN DESMONTE Bajantes lisas El cálculo de las bajantes in situ en desmonte lisas se diseña como un canal rápido que acaba en una balsa amortiguadora donde se producirá un resalto hidráulico. En base a esto se dimensionará la citada balsa de forma que tenga longitud y altura suficiente para asegurar que el resalto queda en su interior. El diseño corresponde a secciones rectangulares. Q = V S siendo: Q caudal en m 3 /s V velocidad en m/s S superficie n coeficiente de rugosidad del cauce RH radio hidráulico I pendiente de la línea de energía. El valor del coeficiente de rugosidad de Manning es de puesto que todas las cunetas se proyectan revestidas de hormigón. Como condicionantes hidráulicos, debe cumplirse que las velocidades mínimas y máximas a lo largo de los tramos de cuneta considerados sean de 0,4 m/s y 6 m/s respectivamente, para garantizar que no se produzcan sedimentaciones ni erosiones; así como que el calado máximo de la cuneta para el caudal circulante es aquel para el cual no rebose. A partir de estas condiciones y con los caudales obtenidos, se dispone de las distintas tipologías de cunetas para cada caso. Los caudales obtenidos para cada tramo de cuneta calculado, sus características hidráulicas, así como la capacidad hidráulica de aquellas en el tramo considerado, se presentan en los listados de ordenador incluidos en el apéndice nº 2 del presente Anejo. En el caso de las cunetas de guarda, la obtención de los caudales se realiza en base a las subcuencas de aportación que cortan. Estimada la aportación se evalúa la cuneta necesaria teniendo en cuenta los parámetros antes indicados. Los listados para la determinación de caudales y dimensionamiento de cunetas se incluyen en el apéndice nº 2 del presente anejo. La longitud de drenaje en las cunetas laterales depende de la proximidad a un terraplén donde evacuar. Los caudales recogidos por dichas cunetas se conducen siempre a través de éstas hasta el terraplén más cercano, por lo tanto la longitud de drenaje viene en función de la longitud de desmonte. Desde arqueta que recoge las cunetas de guarda se dispone un canal que da acceso al rápido por donde baja el caudal previsto, en régimen rápido, hasta la balsa amortiguadora donde se produce el resalto hidráulico. Desde esta el fluido continúa por la alcantarilla o cuneta allí proyectada. Las variables que intervienen en el cálculo de la bajante son: Caudal de diseño de la bajante. Se emplea el caudal correspondiente al periodo de retorno de 100 años, ya que este tipo de bajantes se ubican en puntos de captación de cauces. Sección en canal de acceso. Será análoga a la sección en el rápido. Talud del terraplén o terreno donde se implanta la bajante. Número de Manning del rápido Dimensiones de la balsa amortiguadora En base al caudal previsto y la sección del canal de acceso se definen los parámetros hidráulicos de caudal unitario, calado crítico, velocidad crítica y radio hidráulico. Conocida la energía específica en ese punto, suma de calado y velocidad, y dejando un resguardo suficiente se define la altura de los muros laterales del canal. En el cuadro que se adjunta a continuación se especifican los resguardos mínimos a emplear en función del caudal: Pág. 7

12 ANEJO Nº 8 - DRENAJE CAUDAL Q (m 3 /s) RESGUARDO (m) 2,5 ó menos 0.3 2,5 a a más de Fuente: Cuadro de la página 5.89 de las normas BAT Bajantes escalonadas Para el cálculo de las bajantes escalonadas se ha empleado la metodología del United States Bureau of Reclamation (U.S.B.R.), aplicando el caso Cuenco amortiguador de caída vertical. Esta metodología está recogida por las Normas BAT. Fijada la sección del canal y considerando los parámetros geométricos del talud el paso siguiente es la definición de las dimensiones de la balsa amortiguadora. Estableciendo un ancho de la balsa se tantea el calado h1, correspondiente al calado de la lámina previo al resalto hidráulico. En base a ese calado se obtiene la velocidad, energía, radio hidráulico y número de Froude en ese punto. Este último dato nos indica, entre otras cosas, el tipo de resalto en el que nos encontramos. Conocida la velocidad y radio hidráulico en las secciones aguas arriba y aguas abajo del rápido se puede definir la pérdida de carga unitaria como la media entre las producidas en ambos puntos. Obteniendo ese valor se puede realizar la comprobación del teorema de Bernouilli, que nos indica la validez del calado h 1 tanteado. Este proceso es iterativo buscando llegar a las dimensiones óptimas de la balsa amortiguadora con un valor h 1 que satisfaga el teorema. A continuación, se define el calado tras el resalto, h 2, en función del calado y el número de Froude previa al mismo. h1 2 Secciones rectangulares: h 2 = ( 1+ 8 F1 1) 2 Este dato, junto al número de Froude y con ayuda de la figura siguiente, propuesta por el Bureau of Reclamation, nos da la longitud del resalto y con ella la longitud de la balsa amortiguadora a disponer. ESQUEMA DE BAJANTE ESCALONADA Las variables que intervienen en el cálculo de la bajante son: Caudal de diseño de la bajante. Se emplea el caudal correspondiente al periodo de retorno de 100 años, ya que este tipo de bajantes se ubican en puntos de captación de cauces. Talud de la bajante. Ancho de la bajante. Altura del escalón. Espesor de las paredes que forman la bajante. La altura de la balsa será el mayor calado que se alcance, h2, más el resguardo correspondiente en función del caudal previsto definido anteriormente. Los cálculos hidráulicos, así como las dimensiones de dichas bajantes se recopilan en el apéndice nº 2 del presente Anejo. En principio, el objetivo del cálculo es determinar cuál es la longitud necesaria que ha de tener el escalón de la bajante para que el chorro de agua quede sumergido en la balsa formada por los muros frontales y laterales de ésta. La disposición de las bajantes viene indicada en los planos de planta de drenaje. Pág. 8

13 ANEJO Nº 8 - DRENAJE 3.7. DRENAJE DEL FIRME Introducción La infiltración de agua a través del firme es un fenómeno complejo que depende de numerosos factores, entre los que se encuentran, la permeabilidad total del pavimento, su estado de conservación, su regularidad, pendiente, intensidad de lluvia, duración de la lluvia, etc. El drenaje del firme proyectado resulta necesario en las obras de carretera, para evacuar y/o controlar el agua libre que accede al interior de la estructura del firme. CUENCO DE CAÍDA VERTICAL La ecuación empleada para la comprobación de la longitud de la bajante es: En esta ecuación L = 0.85 hc hc h h 3 h hc L = Longitud mínima del escalón (cuenco). La longitud proyectada puede ser mayor que la mínima, pero si el caudal de diseño (q) es mayor que 1,35 m 3 /s/m no podrá exceder en más de 0,15 m la longitud mínima, ya que existe peligro de que la turbulencia se propague aguas abajo. hc = Calado crítico aguas arriba. h = Altura del escalón. Sobre lechos de hormigón pueden absorberse saltos de agua de hasta 1,8 m, aunque excepcionalmente pueden usarse saltos de hasta 2,4 m con un comportamiento aceptable. No tratándose de un solo resalto, sino varios sucesivos, su ejecución se hace más dificultosa a partir de una altura h>1,5 m, aunque como se ha indicado anteriormente, pueden usarse alturas de hasta 2,4 m. Para que el chorro de agua quede sumergido, la altura del muro frontal (h ) que forma el cuenco no puede ser menor que 0,4 veces la profundidad crítica aguas arriba (hc), por lo que se tomará: hc h ' = 2 Con la excepción de drenes transversales en la transición desmonte terraplén, no se diseña un sistema de drenes, dado que se cumplen las condiciones marcadas en la Orden Circular 17/2003 Recomendaciones para el proyecto y construcción del drenaje subterráneo en obras de carretera. Dichos condicionantes son los siguientes: La cuneta está revestida Las obras se encuentran en zona pluviométrica 7 Los drenes proyectados desaguan al exterior en los mismos puntos que lo hacen las cunetas a través de la arqueta correspondiente. En aquellos casos en los que la cota del dren no es suficiente para poder desaguar en el mismo punto, se prolonga su longitud hasta alcanzar el punto de vertido que puede ser en el terreno natural, en una obra de drenaje transversal, en la cuneta de guarda o en una arqueta a la tubería de desagüe cruzando el firme hasta el terraplén, es decir, a través de obras transversales de drenaje longitudinal (OTDL). La posición de los drenes para cada una de las distintas tipologías de cunetas viene dada en los correspondientes planos de detalle. Para llevar a cabo el dimensionamiento del sistema de drenaje subterráneo se realiza el proceso que se desarrolla a continuación Drenaje de las capas de firme y de la explanada Previo al dimensionamiento de la red de drenaje de firme es necesario estudiar y analizar según la sección transversal del tronco y ramales, los posibles recorridos de las aguas infiltradas tanto vertical como horizontalmente. A partir de la sección de firme propuesto para el tronco y ramales y según la Orden Circular 17/2003, el recorrido de las aguas infiltradas puede clasificarse para el caso del tronco y ramales como caso F (explanada de baja permeabilidad). Los muros laterales deben tener una altura mínima en el punto más bajo, al menos igual a la altura del muro frontal, más el calado crítico, más un resguardo mínimo que depende del caudal de diseño de la bajante, tal y como ya se indicó en el apartado anterior. Los cálculos hidráulicos, así como las dimensiones de dichas bajantes se recopilan en el Apéndice Nº 3 del presente Anejo. La disposición de las bajantes viene indicada en los planos de planta de drenaje. Pág. 9

14 ANEJO Nº 8 - DRENAJE A partir del recorrido del agua infiltrada y en base al cumplimiento de los condicionantes indicados en el apartado anterior, se considera apta la solución correspondiente a los detalles FD04 y FD14 de la citada Orden Circular, donde el drenaje se realiza por vertido directo a cuneta Cálculo hidráulico de las tuberías drenantes La tubería drenante es una tubería perforada rodeada de un relleno de material drenante y un geotextil tal y como aparece en los planos de detalle de drenaje. Según la clasificación de la permeabilidad de la explanada indicada en el apartado anterior, el caudal unitario de infiltración para el cálculo de tuberías drenantes es de 10-4 l/m²/s, correspondiente a un estado de impermeabilidad medio debido principalmente a la existencia de grandes desmontes sin revestir, aunque todas las cunetas estén revestidas. Según la Orden Circular 17/2003, el diámetro mínimo interior de los tubos será de ciento cincuenta milímetros (150 mm ), nominal 200 mm. Esquema sección tipo FD14 En el apéndice nº 3 del presente anejo se recogen los resultados de los cálculos de los tubos dren. 4. ESTUDIO DE LA EROSIÓN El estudio de la erosión se realiza según el criterio marcado en la Instrucción de drenaje superficial 5.2- I.C. Esta instrucción distingue entre erosión evolutiva, referida a la estabilidad de los cauces en si; y la erosión localizada debida a la presencia de las obras de drenaje, por la mayor concentración y energía cinética de la corriente. Esquema sección tipo FD04 Además de los movimientos de las aguas según secciones transversales se han considerado los flujos de agua longitudinales al trazado de la carretera. Para captar estos flujos, cuando la pendiente longitudinal de la carretera sea igual o superior al tres por ciento (3%), y el desmonte aguas arriba presente una longitud superior a ciento cincuenta metros (150 m ), se proyectan zanjas drenantes transversales a la misma en las transiciones desmonte terraplén, tal y como se indica en el esquema siguiente así como en los planos de planta de drenaje. Dado que no se ha observado una erosión evolutiva en los cauces, únicamente se tendrá en cuenta la erosión local, que afecta a las proximidades de la obra de drenaje y puede llegar a provocar su descalce. Así, en primer lugar, se definirá para cada obra transversal el nivel de agua en el cauce en las proximidades de la salida de la obra de drenaje. La definición del nivel se realizará según la formulación propuesta en la instrucción: Q Conductos rectangulares: qe = Conductos circulares: qe = 1.5 g B H Q g D 2.5 Pág. 10

15 ANEJO Nº 8 - DRENAJE Donde qe es el caudal específico, Q el caudal previsto, B y H la anchura y altura de conductos rectangulares y D el diámetro en conductos circulares. De los cálculos anteriores se deducen las siguientes clases de tubos a utilizar: Obtenido el caudal específico y con ayuda del gráfico 5-19 de la instrucción se obtiene el nivel, siendo el mismo: Alto: si excede el límite δ Medio: si está comprendido entre δ y δ/2 Bajo: si es inferior a δ/2 A continuación, se definen las máximas erosiones previsibles mediante las fórmulas siguientes: H Conductos rectangulares: e = 3 H exp( ) ( 3 B Q g B H 3 / 8 ) 3 / 2 DIÁMETRO (mm) TUBOS DE HORMIGÓN ARMADO CLASE RECUBRIMIENTO MÁXIMO (m) RECUBRIMIENTO MINIMO (m) Conductos circulares: e = 2 D ( Q g D 3 / 8 ) 5 / 2 El cálculo estructural de los marcos de hormigón y aletas de las diversas obras de fábrica previstas se muestra en el anejo correspondiente a cálculos estructurales. Conocido el nivel del agua en el cauce y la máxima erosión local, se continúa definiendo las medidas correctoras para evitar la erosión. Dichas medidas consistirán, tanto para niveles medios como bajos, en soleras de hormigón de longitud mínima 1.2e rematada con rastrillo vertical de profundidad mínima 0.25e o en mantos de escollera de 1.6e de longitud y espesor 2.5 veces el tamaño mínimo. El tamaño mínimo de la escollera será el definido según la formulación de la instrucción. En el apéndice nº 4 del presente anejo se recopilan los cálculos realizados para cada obra de drenaje transversal, comprobando el nivel del agua, la erosión máxima y las medidas correctoras a disponer. 5. CÁLCULO MECÁNICO DE TUBOS DE HORMIGÓN La comprobación mecánica de los tubos de hormigón armado se realiza mediante un programa de cálculo mecánico de tuberías de hormigón armado facilitado por la Asociación de Tubos de Hormigón Armado (ATHA), basado en los procedimientos indicados en el Anexo A de la norma UNE En el proceso de cálculo se han seguido los siguientes pasos: 1. Características de los tubos y sección a calcular 2. Clase de seguridad requerida 3. Selección del tipo de instalación y tipo de apoyo 4. Introducción de las características de los suelos 5. Selección del tipo de sobrecargas 6. Cálculo de las cargas de tierras y tráfico 7. Cálculo de la clase resistente UNE En el apéndice Nº 5 del presente anejo se incluyen los cálculos mecánicos realizados para todos los diámetros empleados, comprobándose su validez para los recubrimientos máximo y mínimo que se tienen en cada caso. 6. ESTUDIO HIDRÁULICO DE LAS OBRAS DE PASO 6.1. INTRODUCCIÓN El vial proyectado por la actuación contempla una somera afección al cauce del Barranco de Lillo por un de sus laterales. Así, el objetivo de este apartado es comprobar que el barranco afectado tiene un funcionamiento hidráulico correcto y se mantiene suficiente gálibo entre la lámina de agua en el barranco y la cota inferior de la obra de paso. La comprobación hidráulica del funcionamiento del barranco se ha realizado mediante el programa HEC-RAS a partir de los caudales obtenidos para un período de retorno de 500 años que se recogen en el anejo nº 3 Climatología e hidrología del presente proyecto. Dicho caudal toma el valor de 9.20 m3/s CÁLCULOS HIDRÁULICOS Barranco de Lillo El tramo en estudio es de 405 metros de longitud aproximada. En el apéndice nº 6 del presente anejo se adjuntan los planos con el tramo analizado, así como de las secciones transversales del barranco. Para la simulación realizada se han utilizado como condiciones de contorno el calado normal para una pendiente del cauce de m/m aguas arriba y el calado crítico aguas abajo al existir una obra de fábrica. La rugosidad de Manning del barranco se ha establecido en para el canal principal y para la llanura de inundación, dado que se trata de un cauce rugoso con vegetación. A continuación, se muestran los perfiles longitudinales de la simulación realizada, correspondiendo el primero de ellos a la situación actual y el segundo a la situación final. Pág. 11

16 ANEJO Nº 8 - DRENAJE Actualmente la obra de paso dispuesta para salvar el cruce de la CV-8520 con el barranco cuenta con cuatro ojos de 4.00x2.88 m de sección y, tal y como se observa, está claramente sobredimensionada para un caudal de 500 años. En la solución prevista se afecta la obra de fábrica manteniendo un solo ojo y cegando los demás. Se observa que para el mismo caudal la obra sigue siendo más que suficiente. De forma resumida, los datos más reseñables de este barranco son los siguientes: Velocidad máxima: 5.57 m/s (sección 360-proyectada) / 5.58 m/s (sección 360-existente) Máxima anchura de la lámina de agua: m (sección 120-proyectada) / 7.80 m (sección 60- existente) Régimen de funcionamiento: mixto rápido y lento Calado máximo: 1.39 m (sección 75-proyectada) / 0.67 m (sección 375-existente) Calado máximo en la obra de fábrica: 75 cm (situación proyectada) / 26 cm (situación actual). Perfil longitudinal actual Perfil longitudinal previsto Pág. 12

17 ANEJO Nº 8 - DRENAJE APENDICE 1 CÁLCULO HIDRÁULICO DE LAS OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL Pág. 1

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19 DESCRIPCIÓN DE LA OBRA DE DRENAJE: OD BCO CAMPILLO DESCRIPCIÓN DE LA OBRA DE DRENAJE: OD (PRINC.) Tipo de obra de drenaje: Marcos Número de Manning en la obra de drenaje: Tipo de obra de drenaje: Marcos Número de Manning en la obra de drenaje: Hormigón en bruto (n=0.017) nº de marcos en paralelo: 1 Coeficiente Ke de pérdidas en la embocadura: ancho en la base (m): 2.00 altura (m): 1.00 Con imposta, aristas vivas (Ke=0.5) longitud del marco (m): 8.00 pendiente (m/m): Régimen uniforme en la obra de drenaje: nº de Manning del marco (m): coeficiente Ke de pérdidas: 0.40 calado uniforme (m): 0.24 calado crítico (m): 0.45 caudal de cálculo (m 3 /s): 1.89 velocidad (m/s): 3.89 nº de Froude: 2.52 Hormigón en bruto (n=0.017) nº de marcos en paralelo: 1 Coeficiente Ke de pérdidas en la embocadura: ancho en la base (m): 2.00 altura (m): 1.00 Con imposta, aristas vivas (Ke=0.5) longitud del marco (m): pendiente (m/m): Régimen uniforme en la obra de drenaje: nº de Manning del marco (m): coeficiente Ke de pérdidas: 0.40 calado uniforme (m): 0.22 calado crítico (m): 0.22 caudal de cálculo (m 3 /s): 0.66 velocidad (m/s): 1.50 nº de Froude: 1.02 Características del cauce aguas abajo: Características del cauce aguas abajo: Existe calado impuesto aguas abajo Régimen uniforme en el cauce aguas abajo: Existe calado impuesto aguas abajo Régimen uniforme en el cauce aguas abajo: ancho en la base (m): 4.70 calado uniforme (m): 0.30 taludes (xh:1v): 1.00 calado crítico (m): 0.25 pendiente (m/m): velocidad (m/s): 1.28 nº de Manning equivalente: nº de Froude: 0.77 ancho en la base (m): 5.20 calado uniforme (m): 0.07 taludes (xh:1v): 1.00 calado crítico (m): 0.12 pendiente (m/m): velocidad (m/s): 1.81 nº de Manning equivalente: nº de Froude: 2.22 RESULTADOS: Funcionamiento de la obra de drenaje: RESULTADOS: Funcionamiento de la obra de drenaje: Clase: I Tipo: 3 Entrada: Libre Control: Entrada Clase: I Tipo: 3 Entrada: Libre Control: Entrada Profundidad aguas arriba (m): 0.76 Calado aguas abajo (m): 0.30 Velocidad máx. en la obra (m/s): 3.89 Velocidad a la salida (m/s): 3.89 Profundidad aguas arriba (m): 0.38 Calado aguas abajo (m): 0.07 Velocidad máx. en la obra (m/s): 1.50 Velocidad a la salida (m/s): 1.50 ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO Calado crítico Calado crítico

20 DESCRIPCIÓN DE LA OBRA DE DRENAJE: OD BCO LILLO DESCRIPCIÓN DE LA OBRA DE DRENAJE: OD (PRINC.) Tipo de obra de drenaje: Marcos Número de Manning en la obra de drenaje: Tipo de obra de drenaje: Tubos Número de Manning en la obra de drenaje: Hormigón en bruto (n=0.017) nº de marcos en paralelo: 1 Coeficiente Ke de pérdidas en la embocadura: ancho en la base (m): 4.00 altura (m): 2.88 Con imposta, aristas vivas (Ke=0.5) longitud del marco (m): pendiente (m/m): Régimen uniforme en la obra de drenaje: nº de Manning del marco (m): coeficiente Ke de pérdidas: 0.40 calado uniforme (m): 0.45 calado crítico (m): 0.81 caudal de cálculo (m 3 /s): 9.19 velocidad (m/s): 5.16 nº de Froude: 2.47 Hormigón en bruto (n=0.017) nº de tubos en paralelo: 1 Coeficiente Ke de pérdidas en la embocadura: diámetro (m): 1.50 De hormigón, bordes vivos (Ke=0.5) longitud del tubo (m): pendiente (m/m): Régimen uniforme en la obra de drenaje: nº de Manning del tubo (m): coeficiente Ke de pérdidas: 0.40 calado uniforme (m): 1.06 calado crítico (m): 1.00 caudal de cálculo (m 3 /s): 3.67 velocidad (m/s): 2.75 nº de Froude: 0.89 Características del cauce aguas abajo: Características del cauce aguas abajo: Existe calado impuesto aguas abajo Régimen uniforme en el cauce aguas abajo: Existe calado impuesto aguas abajo Régimen uniforme en el cauce aguas abajo: ancho en la base (m): calado uniforme (m): 0.19 taludes (xh:1v): calado crítico (m): 0.27 pendiente (m/m): velocidad (m/s): 2.17 nº de Manning equivalente: nº de Froude: 1.64 ancho en la base (m): 5.00 calado uniforme (m): 0.43 taludes (xh:1v): 1.00 calado crítico (m): 0.37 pendiente (m/m): velocidad (m/s): 1.59 nº de Manning equivalente: nº de Froude: 0.81 RESULTADOS: Funcionamiento de la obra de drenaje: RESULTADOS: Funcionamiento de la obra de drenaje: Clase: I Tipo: 3 Entrada: Libre Control: Entrada Clase: I Tipo: 1 Entrada: Libre Control: Salida Profundidad aguas arriba (m): 1.38 Calado aguas abajo (m): 0.19 Velocidad máx. en la obra (m/s): 5.16 Velocidad a la salida (m/s): 5.16 Profundidad aguas arriba (m): 1.61 Calado aguas abajo (m): 0.43 Velocidad máx. en la obra (m/s): 2.94 Velocidad a la salida (m/s): 2.94 ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO Calado crítico Calado crítico

21 DESCRIPCIÓN DE LA OBRA DE DRENAJE: OD (PRINC.) DESCRIPCIÓN DE LA OBRA DE DRENAJE: OD N-332 (EXIST.) Tipo de obra de drenaje: Tubos Número de Manning en la obra de drenaje: Tipo de obra de drenaje: Tubos Número de Manning en la obra de drenaje: Hormigón en bruto (n=0.017) nº de tubos en paralelo: 1 Coeficiente Ke de pérdidas en la embocadura: diámetro (m): 1.80 De hormigón, bordes vivos (Ke=0.5) longitud del tubo (m): pendiente (m/m): Régimen uniforme en la obra de drenaje: nº de Manning del tubo (m): coeficiente Ke de pérdidas: 0.40 calado uniforme (m): 0.28 calado crítico (m): 0.29 caudal de cálculo (m 3 /s): 0.36 velocidad (m/s): 1.45 nº de Froude: 1.06 Hormigón en bruto (n=0.017) nº de tubos en paralelo: 1 Coeficiente Ke de pérdidas en la embocadura: diámetro (m): 0.80 De hormigón, bordes vivos (Ke=0.5) longitud del tubo (m): pendiente (m/m): Régimen uniforme en la obra de drenaje: nº de Manning del tubo (m): coeficiente Ke de pérdidas: 0.40 calado uniforme (m): 0.21 calado crítico (m): 0.20 caudal de cálculo (m 3 /s): 0.12 velocidad (m/s): 1.16 nº de Froude: 0.96 Características del cauce aguas abajo: Características del cauce aguas abajo: Existe calado impuesto aguas abajo Régimen uniforme en el cauce aguas abajo: Existe calado impuesto aguas abajo Régimen uniforme en el cauce aguas abajo: ancho en la base (m): 4.60 calado uniforme (m): 0.11 taludes (xh:1v): 1.00 calado crítico (m): 0.08 pendiente (m/m): velocidad (m/s): 0.69 nº de Manning equivalente: nº de Froude: 0.67 ancho en la base (m): calado uniforme (m): 0.02 taludes (xh:1v): calado crítico (m): 0.02 pendiente (m/m): velocidad (m/s): 0.25 nº de Manning equivalente: nº de Froude: 0.52 RESULTADOS: Funcionamiento de la obra de drenaje: RESULTADOS: Funcionamiento de la obra de drenaje: Clase: I Tipo: 3 Entrada: Libre Control: Entrada Clase: I Tipo: 1 Entrada: Libre Control: Salida Profundidad aguas arriba (m): 0.42 Calado aguas abajo (m): 0.11 Velocidad máx. en la obra (m/s): 1.45 Velocidad a la salida (m/s): 1.45 Profundidad aguas arriba (m): 0.31 Calado aguas abajo (m): 0.02 Velocidad máx. en la obra (m/s): 1.19 Velocidad a la salida (m/s): 1.19 ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO Calado crítico Calado crítico

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23 ANEJO Nº 8 - DRENAJE APÉNDICE 2 CÁLCULO HIDRÁULICO DE LOS ELEMENTOS DE DRENAJE LONGITUDINAL Pág. 1

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25 CÁLCULO DE CAUDALES DE AVENIDA Reordenación de accesos y acondicionamiento de la N-332 en la intersección con la CV-8520 ESTIMACIÓN DE CAUDALES: MÉTODO RACIONAL MODIFICADO T= 100 años DATOS RESULTADOS Cuencas perimetrales Punto de Cálculo Área (km 2 ) K A Longitud cauce natural (km) Longitud cauce encauzado (km) Longitud total Cauce (km) COTA INICIO COTA FINAL Desnivel (m) Pendiente Longitudinal (m/m) Po medio (mm) Po (mm) Pd (mm) Pd minorada efecto areal (mm) C Tc cauce natural (h) Tc encauzado (h) Tc (horas) K Tc I (mm/h) Q (m³/s) C C C C C C C C C C C C PC-AX-0821-HI-Caudales subcuencas_ed1 Pág. 1

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27 COMPROBACIÓN HIDRÁULICA DE CUNETAS DE DESMONTE EJE: PRINCIPAL Pki Pkf Longitud Calzada (m²) Taludes (m²) Pen % Calado (m) Tc (min) Int (mm/h) Q (m³/s) V (m/s) Qt (m³/s) Capacidad (%) Situación Tipología Derecha I Derecha II Derecha IV Derecha I Izquierda II Izquierda II Izquierda III Izquierda II Izquierda V EJE: SECUNDARIO Pki Pkf Longitud Calzada (m²) Taludes (m²) Pen % Calado (m) Tc (min) Int (mm/h) Q (m³/s) V (m/s) Qt (m³/s) Capacidad (%) Situación Tipología Derecha Guarda I Izquierda Guarda I EJE: VÍA COLECTORA Pki Pkf Longitud Calzada m2 Taludes m2 Pen % Calado m. Tc min. Int mm/h. Q m3/s V m/s Qt m3/s Capacidad % Situación Tipología Derecha I EJE: CAMINO DERECHA Pki Pkf Longitud Calzada m2 Taludes m2 Pen % Calado m. Tc min. Int mm/h. Q m3/s V m/s Qt m3/s Capacidad % Situación Tipología Izquierda I Derecha I EJE: RAMAL 2 Pki Pkf Longitud Calzada (m²) Taludes (m²) Pen % Calado (m) Tc (min) Int (mm/h) Q (m³/s) V (m/s) Qt (m³/s) Capacidad (%) Situación Tipología Izquierda I Derecha I Derecha II Derecha Guarda I EJE: RAMAL 3 Pki Pkf Longitud Calzada m2 Taludes m2 Pen % Calado m. Tc min. Int mm/h. Q m3/s V m/s Qt m3/s Capacidad % Situación Tipología Derecha IV 3016-PC-AX-0822-HI-Cunetas_Ed1 Pág. 1

28 COMPROBACIÓN HIDRÁULICA DE CUNETAS DE DESMONTE EJE: RAMAL 4 Pki Pkf Longitud Calzada m2 Taludes m2 Pen % Calado m. Tc min. Int mm/h. Q m3/s V m/s Qt m3/s Capacidad % Situación Tipología Derecha II EJE: RAMAL 5 Pki Pkf Longitud Calzada m2 Taludes m2 Pen % Calado m. Tc min. Int mm/h. Q m3/s V m/s Qt m3/s Capacidad % Situación Tipología Izquierda III Izquierda I EJE: RAMAL 6 Pki Pkf Longitud Calzada m2 Taludes m2 Pen % Calado m. Tc min. Int mm/h. Q m3/s V m/s Qt m3/s Capacidad % Situación Tipología Derecha I Derecha II EJE: RAMAL 7 Pki Pkf Longitud Calzada m2 Taludes m2 Pen % Calado m. Tc min. Int mm/h. Q m3/s V m/s Qt m3/s Capacidad % Situación Tipología Derecha I 3016-PC-AX-0822-HI-Cunetas_Ed1 Pág. 2

29 COMPROBACIÓN HIDRÁULICA DE CUNETAS DE GUARDA Tramo Subtramo Pki Pkf Longitud Ubicación Situación i (m/m) n Q aportado (m³/s) x (m) x 1 (m) (º) (º) a (m) b (m) h (m) Perimetro Sección Rh v (m/s) Capacidad (m3/s) Calado (m) V (m/s) % llenado Tipología Pie de terraplén Eje principal.margen derecha % I Pie de terraplén Rotonda 1. Margen izquierda % I Pie de terraplén Eje secundario. Margen derecha % I Pie de terraplén Eje secundario. Margen derecha % I Pie de terraplén Rotonda 2. Margen izquierda % I Pie de terraplén Eje secundario. Margen izquierda % I Pie de terraplén Rotonda 2. Margen izquierda % I Pie de terraplén Ramal 1. Margen derecha % I Coronación desmonte Eje principal.margen derecha % II Coronación desmonte Eje principal.margen derecha % II Coronación desmonte Camino derecha.margen izquierda % II Coronación desmonte Eje principal.margen derecha % III Coronación desmonte Eje principal.margen derecha % III Coronación desmonte Eje principal.margen derecha % II Coronación desmonte Ramal 2.Margen derecha % II 3016-PC-AX-0823-HI-Cunetasdeguarda_Ed1 Pág. 1

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31 BAJANTE LISA PK BAJANTE LISA PK Q m3/s Caudal previsto Resguardo m Resguardo muros SECCIÓN S0 (canal de acceso) B m Anchura sección K m Altura muros laterales q m3/s/m Caudal unitario hc m Calado crítico Vc m/s Velocidad critica hvc m Energía específica por velocidad R m Radio hidraulico RÁPIDO L horizontal m Longitud horizontal Lr m Longitud real Pendiente % Pendiente del talud (%) º Pendiente del talud (º) n Nº Manning ROCA H m Diferencia de cota Sf Perdida de carga unitaria hf m Pérdida de carga total Kr m Altura rápido SECCIÓN S1 (balsa amortiguadora) B1 inicial m Ancho mínimo teórico B m Ancho balsa amortiguadora h m Calado antes de resalto h m Calado despues de resalto V m/s Velocidad hv m Energía específica por velocidad Área m2 Sección mojada Perim m Perímetro mojado R m R hidráulico F Tipo de resalto ESTABLE L / h Figura 5.68b normas BAT L Longitud balsa amortiguadora K Altura balsa amortiguadora Comprobación teorema de Bernouilli S0 S1 Cota geométrica 7.53 m 0.00 m Calado 0.19 m 0.04 m Energía velocidad 0.10 m 0.85 m Perdida energía 0.00 m 6.92 m Ho 7.82 m 7.81 m Diferencia 0.00 m Q m3/s Caudal previsto Resguardo m Resguardo muros SECCIÓN S0 (canal de acceso) B m Anchura sección K m Altura muros laterales q m3/s/m Caudal unitario hc m Calado crítico Vc m/s Velocidad critica hvc m Energía específica por velocidad R m Radio hidraulico RÁPIDO L horizontal m Longitud horizontal Lr m Longitud real Pendiente % Pendiente del talud (%) º Pendiente del talud (º) n Nº Manning ROCA H m Diferencia de cota Sf Perdida de carga unitaria hf m Pérdida de carga total Kr m Altura rápido SECCIÓN S1 (balsa amortiguadora) B1 inicial m Ancho mínimo teórico B m Ancho balsa amortiguadora h m Calado antes de resalto h m Calado despues de resalto V m/s Velocidad hv m Energía específica por velocidad Área m2 Sección mojada Perim m Perímetro mojado R m R hidráulico F Tipo de resalto ESTABLE L / h Figura 5.68b normas BAT L Longitud balsa amortiguadora K Altura balsa amortiguadora Comprobación teorema de Bernouilli S0 S1 Cota geométrica 7.65 m 0.00 m Calado 0.44 m 0.07 m Energía velocidad 0.22 m 1.63 m Perdida energía 0.00 m 6.61 m Ho 8.31 m 8.31 m Diferencia 0.00 m 3016-PC-AX-0824-HI-Bajante1_Ed PC-AX-0824-HI-Bajante3_Ed1

32 BAJANTE LISA PK BAJANTE LISA PK vertido cuneta Q m3/s Caudal previsto Resguardo m Resguardo muros SECCIÓN S0 (canal de acceso) B m Anchura sección K m Altura muros laterales q m3/s/m Caudal unitario hc m Calado crítico Vc m/s Velocidad critica hvc m Energía específica por velocidad R m Radio hidraulico RÁPIDO L horizontal m Longitud horizontal Lr m Longitud real Pendiente % Pendiente del talud (%) º Pendiente del talud (º) n Nº Manning ROCA H m Diferencia de cota Sf Perdida de carga unitaria hf m Pérdida de carga total Kr m Altura rápido Q m3/s Caudal previsto Resguardo m Resguardo muros SECCIÓN S0 (canal de acceso) B m Anchura sección K m Altura muros laterales q m3/s/m Caudal unitario hc m Calado crítico Vc m/s Velocidad critica hvc m Energía específica por velocidad R m Radio hidraulico RÁPIDO L horizontal m Longitud horizontal Lr m Longitud real Pendiente 66.67% Pendiente del talud (%) º Pendiente del talud (º) n Nº Manning hormigon H m Diferencia de cota Sf Perdida de carga unitaria hf m Pérdida de carga total Kr m Altura rápido SECCIÓN S1 (balsa amortiguadora) B1 inicial m Ancho mínimo teórico B m Ancho balsa amortiguadora h m Calado antes de resalto h m Calado despues de resalto V m/s Velocidad hv m Energía específica por velocidad Área m2 Sección mojada Perim m Perímetro mojado R m R hidráulico F Tipo de resalto ESTABLE L / h Figura 5.68b normas BAT L Longitud balsa amortiguadora K Altura balsa amortiguadora Comprobación teorema de Bernouilli S0 S1 Cota geométrica 4.05 m 0.00 m Calado 0.38 m 0.04 m Energía velocidad 0.19 m 0.94 m Perdida energía 0.00 m 3.63 m Ho 4.61 m 4.62 m Diferencia 0.00 m 3016-PC-AX-0824-HI-Bajante4_Ed PC-AX-0824-HI-Bajante5_Ed1

33 BAJANTE ESCALONADA P.K CÁLCULO HIDRÁULICO DE LA BAJANTE ESCALONADA Según metodología del United States Bureau Of Reclamation Caso: Cuenco amortiguador de caída vertical. DATOS Q diseño= 3.42 m3/s Talud T = 1.50 Ancho bajante= 3.80 m h = 1.50 m Espesor pared = 0.30 m CUENCO DE CAÍDA VERTICAL CÁLCULO DE LA LONGITUD MÍNIMA DEL ESCALÓN Calado crítico bajante hc = Altura del muro frontal h' = Velocidad crítica Vc = L mín = L proyectada = 0.44 m 0.22 m 2.07 m/s 1.95 m 1.95 m ALTURA MÍNIMA DEL MURO LATERAL DE LA BAJANTE resguardo mín= hc = h ' = hmín muro = hmín proyectada = 0.40 m 0.44 m 0.22 m 1.05 m 1.10 m MEDICIONES Escalón = 2.27 m 3 Solera = 2.57 m 3 Cajeros = 2.50 m 3 Total = 7.34 m 3 ESQUEMA DE BAJANTE ESCALONADA 3016-PC-AX-0824-HI-Bajante2_Ed1 Ver 13/5/96

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35 DRENAJE LONGITUDINAL COMPROBACIÓN HIDRÁULICA DEL BORDILLO DE PROTECCIÓN EN CORONACIÓN DE TERRAPLÉN 3016-REORDENACIÓN DE ACCESOS Y ACONDICIONAMIENTO DE LA N-332 EN LA INTERSECCIÓN CON LA CV-8520 DATOS: Precipitación total diaria (T=25 años) (mm) = Tiempo de concentración (h) = BERMA ARCÉN CALZADA Intensidad media de precipitación (T=25 años) (mm/h) = Coeficiente de escorrentía (calzada) = Alt. libre bordillo %P Nº de Manning (calzada) = Altura libre del bordillo (m) = Alt. máx. inundable DIMENSIONAMIENTO DEL BORDILLO: LOCALIZACIÓN DEL BORDILLO EJE TRAMO (pk) LONGITUD MARGEN ANCHO CALZADA DE APORTE (m) DATOS GEOMÉTRICOS PENDIENTE LOGITUDINAL DEL TRAMO (m/m) ANCHO ARCÉN (m) PENDIENTE TRANSVERSAL (m/m) ALT.MÁX. INUNDABLE (m) SUPERF. MOJADA (m²) CÁLCULO HIDRÁULICO PERÍMETRO MOJADO (m) RADIO HIDRÁULICO (m) CAUDAL MÁX. (l/s) CAUDAL APORTADO POR CALZADA (l/s)xl Eje principal Izquierdo Rotonda Izquierdo Eje secundario Derecho Eje secundario Izquierdo LONGITUD MÁXIMA DESAGÜE DE BORDILLO (m)(l) 3016-PC-AX-0825-HI-Bordillos_Ed1 Pág. 1

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37 DIMENSIONAMIENTO HIDRÁULICO OBRAS TRANSVERSALES DE DRENAJE LONGITUDINAL OTDL P.Ki P.Kf Ubicación Pendiente Longitud n Q aportado (m 3 /s) Diámetro (mm) V (m/s) Capacidad (m3/s) OTDL Eje principal. Margen derecha OTDL Eje principal. Margen izquierda OTDL (Ramal 1) 675,45 (Princ.) Ramal 1. M.D - Eje principal M.I OTDL Eje Secun. M.D-Eje secun.m.i OTDL Eje Secun. M.D-Eje secun.m.i OTDL Rotonda OTDL Rotonda PC-AX-0826-HI-Dimensionamiento OTDL_Ed1 Pág. 1

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39 ANEJO Nº 8 - DRENAJE APÉNDICE 3 CÁLCULOS DEL DRENAJE DE FIRME Pág. 1

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41 CÁLCULO HIDRÁULICO DEL DRENAJE DE FIRME DATOS: Eje = PRINCIPAL Caudal unitario de infiltración (según tabla 2.2. O.C. 17/2003)(l/m²s) = Ancho medio (m) = Caudal de la tubería drenante (l/s/m) = P.K. Ini P.K. Fin DISPOSICIÓN TRAMO (m) Qtramo Pendiente Ønominal Qmax_tramo Comentarios Transversal Dren transversal de recogida de tramo en desmonte. Desagua libremente barranco de Lillo 3016-PC-AX-0831-HI-Drenaje firme_ed1

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43 ANEJO Nº 8 - DRENAJE APÉNDICE 4 EROSIÓN EN OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL Pág. 1

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45 CÁLCULO DE LA EROSIÓN EN OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL-EROSIÓN LOCALIZADA 1.- Nivel del agua en el cauce en las proximidades de la salida de la OD OBRA DE DRENAJE Caudal a desaguar (Q (m³/s)) Ancho (B) Altura (H) Diámetro (D) Caudal específico OD BCO CAMPILLO BAJO OD (PRINC.) BAJO OD BCO LILLO BAJO OD (PRINC.) MEDIO OD (PRINC.) BAJO OD N-332 (EXIST.) BAJO VERTIDO CUNETA A BCO LILLO BAJO Marcos Tubos δ/h ó δ/d (Fig.5.19, 5.2-I.C) Nivel 2.- Estimación de las máximas erosiones previsibles OBRA DE DRENAJE Caudal a desaguar (Q (m³/s)) Ancho (B) Altura (H) Diámetro (D) EROSIÓN LOCALIZADA Marcos Tubos Fig Límites de niveles altos a la salida OD BCO CAMPILLO OD (PRINC.) OD BCO LILLO OD (PRINC.) OD (PRINC.) OD N-332 (EXIST.) VERTIDO CUNETA A BCO LILLO Medidas protectoras OBRA DE DRENAJE Solera hormigón horizontal L.min Vertical Prof. Min Marcos Q/(9.8^0.5*B*H^(3/2) >0.8 Tubos Q/(9.8^0.5*D^(5/2)>0.55 OD BCO CAMPILLO MEDIO NO APLICA 2.60 OD (PRINC.) BAJO NO APLICA 1.75 OD BCO LILLO MEDIO NO APLICA 5.34 OD (PRINC.) MEDIO NO APLICA 3.48 OD (PRINC.) MEDIO NO APLICA 1.48 OD N-332 (EXIST.) MEDIO NO APLICA 0.93 VERTIDO CUNETA A BCO LILLO MEDIO NO APLICA 3.82 NOTAS: Nivel Medio: Rastrillo vertical de profundidad mínima 0,7e ó preferentemente solera de hormigón de longitud mínima 1,2e rematada con rastrillo vertical de profundidad mínima 0,25e. Esta solución puede sustituirse por un manto de escollera de lmin 1,6e y espesor mínimo 2,5 veces el tamaño min Nivel Bajo: Caudal a desaguar (Q (m³/s)) Ancho (B) Se adoptan las mismas recomendaciones que para el caso de nivel medio Altura (H) Diámetro (D) δ/h ó δ/d (Fig. 5.19, 5.2-I.C) Ht Nivel Erosión localizada Rastrillos Medidas protectoras Condición tamaño mínimo Escollera Espesor mínimo L.min 3016-PC-AX-0841-HI-Erosion_Ed1 Pág. 1