La construcción de obras de saneamiento en vías municipales requiere de un importante presupuesto, por lo que es necesario estudiar soluciones técnicas adaptadas a la economía de este tipo de obras que minimicen el riesgo de destrucción de las mismas.
En este sentido, el presente trabajo brinda algunos criterios para el diseño de badenes como una alternativa aplicable a la solución de cruces de arroyos en diferentes regiones.
elementos de banda de frenado
La columna es una estructura de drenaje adaptada a las características geométricas del cauce y tiene como objetivo facilitar el paso estable de vehículos y está compuesta por los siguientes elementos:
Plataforma o capa de desgaste
- Esta es la parte fundamental de la columna vertebral. En sentido longitudinal, la losa es un segmento de círculo y en sentido transversal está inclinada con una pendiente del orden del 2% aguas abajo.
pie de pared
- El muro situado aguas abajo de la plataforma forma la cimentación de la zanja y se construye en toda su longitud.
paredes principales
- Son una prolongación del Muro en ambos extremos del mismo, formando un relieve con el objetivo de aumentar la capacidad de relieve sobre el lomo, y además; proteger las laderas de la erosión.
muro de contención
- Este es el nombre que recibe el muro ubicado en el borde de la plataforma en el sector de aguas arriba, elemento que tiene como finalidad la protección del foso.
tipos de reductores de velocidad
En función de las características y condiciones del curso de agua, se pueden distinguir los siguientes tipos de badenes:
- llanura de baden
- Es el tipo de columna que consta de todos los elementos, es decir; capa de desgaste, muro de zapata, muros de cabeza y muro de contención sin trabajo adicional.
- baño mixto
- El nombre mixto se le da a la columna simple que también incluye un paso de aguas residuales o aguas debajo de la plataforma. Este tipo de columna está destinada a cursos de agua permanentes, descargando caudales hasta un determinado periodo de retorno por los conductos o pozos previstos, mientras que los caudales de crecida tienen un periodo de retorno más largo; Cruzan la propia columna vertebral.
- badén sólido
- La singularidad de este tipo de columna es que su plataforma es muy gruesa. Estos reductores de velocidad están diseñados para cursos de ríos o arroyos con caudales elevados y con arrastre de materiales gruesos.
- badén combinado
- Este es el nombre que se le da a las espinas que se construyen junto a otra estructura, por ejemplo, un canal de riego paralelo a la plataforma que es parte integral de la estructura.
Datos básicos del proyecto.
La investigación necesaria se centra en tres aspectos fundamentales:
- topografía del canal
- geotecnia del sitio
- Estimación de caudales máximos
La topografía está compuesta por la planimetría del sector, un perfil transversal y un perfil longitudinal; Este levantamiento debe cubrir un área entre por lo menos 100 metros aguas arriba y 100 metros aguas abajo del eje vial y un ancho a cada lado; que proporciona un conocimiento profundo del sector.
El estudio geotécnico debe centrarse en las características de la subrasante y las márgenes del río o arroyo.
La estimación de los caudales máximos debe incluir el análisis del material dragado y la morfología del cauce.
Dibujo del área a ser cubierta por el levantamiento topográfico
dimensionamiento de banda de frenado
Para establecer las dimensiones de los elementos de la zanja, se debe fijar el caudal de diseño (se recomienda un caudal de diseño con un periodo de recuperación de T = 50 años).
Con el flujo del proyecto se define la longitud de la cuerda y la altura del cabezal, para lo cual se traza una curva h = f (L) utilizando la fórmula del vertedero de paredes gruesas.
En este paso se deben analizar las posibles variantes, dependiendo de los aspectos topográficos y/o geométricos; y comparándolos, será posible seleccionar el tamaño de retardador más económico que cumpla con los requisitos técnicos.
diseño de plataforma
Para la geometría de la plataforma, se tomarán como datos de partida la altura y la longitud definidas, considerándolas respectivamente como la flecha y la cuerda del tramo de circunferencia; con el que se puede calcular el radio; que no será inferior a 80 metros.
- R² = f² + a²
- f = flecha
- = L/2
- L = Cuerda
El ancho de la plataforma depende del ancho de la calzada (4, 6 u 8 metros) y el espesor debe determinarse en función de las cargas y la calidad del suelo de cimentación (en la práctica, un espesor de al menos 20 cm).
diseño de la pared del pie
Su altura depende del suelo de cimentación y del caudal de la inundación del proyecto, por lo que se analizará el socavamiento producido por la cascada.
En este sentido, el perfil del cauce debe estudiarse teniendo en cuenta la pendiente, el potencial erosivo y la altura máxima de erosión.
El cálculo de la altura de erosión se puede hacer usando la fórmula experimental de Veronece:
- d = 1,9 h 0,225 q 0,54
- d = profundidad de escaneo en metros
- h = diferencia en los niveles de agua en metros
- q =Q/Lv – Caudal por metro de vertedero [m3 /seg]/metro
- Q = caudal de diseño en m3/s
- Lv = longitud del aliviadero
Para reducir la altura de la pared del pie, se puede proporcionar un voladizo para alejar el chorro de la base de la pared del pie y reducir la influencia de la erosión.
Se recomienda la colocación en voladizo para badenes mixtos o donde la subrasante es susceptible a una gran magnitud de profundidad de lavado y la remoción de material no es gruesa.
Para suelo de cimentación clasificado como roca blanda, la longitud del voladizo puede ser de 0,50 m, para depósitos aluviales debe ser de al menos 1,00 m.
paredes principales
La altura de las cabeceras sobre la plataforma está determinada por el caudal y la longitud del aliviadero formado por estos muros.
- De la fórmula del vertedero de paredes gruesas: Q = 1,71 Lv Y 3/2
- Obtenemos la fijación normal, a la entrada del ralentizador: Y = [Q/(1.71· Lv)]23
- El área hidráulica a la salida de la zanja: A = R² atan [0.5·Lv / (R-f)] – Nivel[0.5·(R-f) – (Y – f)]
- La velocidad del flujo a la salida de la zanja: V = Q / A
- Finalmente, la altura de la cabeza sobre la columna será: Hc = 0,67 Y + V²/ 2 g + 0,10 m
Se recomienda una altura máxima de 1,00 m, su longitud se determina de acuerdo a la pendiente y tipo de terreno en las orillas. Eventualmente se puede sobrepasar la altura de las cabeceras sobre la plataforma y el desbordamiento puede producir un salto a la orilla del río o arroyo, por lo que se recomienda contar con medidas de protección, tales como; adoquines o similares que reducen el debilitamiento de los márgenes.
muro de contención
- Sus dimensiones dependen del caudal y del tipo de arrastre en el río o arroyo.
- Generalmente sus dimensiones son pequeñas, cubriendo todo el espesor de la plataforma más 20..30cm
aspectos constructivos
La plataforma puede consistir en un simple apoyo de hormigón sobre una losa, sobre el que se vierte la losa de hormigón. Esta losa deberá incluir juntas de dilatación en el sentido transversal del retardador cada 2,3 metros.
El material utilizado para la plataforma es generalmente hormigón en masa con una resistencia cilíndrica mínima de 180 kg/cm2 a los 28 días.
El espesor mínimo de la capa de desgaste es de 20 cm.
Para el endurecimiento, se recomienda colocar una capa de arena de unos 10 cm. de espesor, que debe humedecerse durante 15 días después del vaciado.
En las espinas armadas, la capa de desgaste de gran espesor está formada por bloques de hormigón ciclópeo (hormigón) que deben medir 2,3 metros; Esta separación coincide con las juntas de dilatación.
Las superficies de piedra embebidas en hormigón se adoptan para reductores de velocidad en lechos de ríos con arrastre de grandes sedimentos gruesos (piedras y/o rocas).
El material de construcción del Muro de Pé debe ser preferentemente de hormigón ciclópeo; La adopción de otro material queda a criterio del ingeniero, dependiendo de las condiciones de la subrasante y las características del río o cauce.
Para los casos en que el suelo de cimentación sea rocoso, se recomienda extraer una capa de al menos 20 cm de espesor (superficie erosionada), o hasta encontrar roca sana para asegurar una buena adherencia del Muro de Pie a la roca.
Para las cabeceras, se recomienda montarlas sobre losa en una longitud de 0,50 m., formando así el aliviadero para la evacuación del caudal del proyecto. Debido a la posible liquidación de la Muro de Pie, es posible tener un refuerzo que absorba las fuerzas en la unión del Muro de Cabeza con el Muro de Pie.
Los cabeceros deberán estar cubiertos por los taludes de acceso a la espina, con una extensión de descarga de aproximadamente 1,0 m para caudales superiores al caudal de diseño.
El equilibrio debe tener una inclinación del orden del 10% y en el caso de espinas largas debe realizarse con una fuerte inclinación para evitar que las ruedas del vehículo se levanten, ya que el proyecto no prevé cargas de esta magnitud.
Baden que colapsó debido a errores de diseño y edificio
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