Diseño de drenajes para puentes

[ernesto561]

Hola a todos. Estoy diselando el drenaje de un puente carretero, o paso a nivel y he estado revisando que metodologia utilizar. Entre muchas cosas que he revisado está la HEC-22, "Urban Drainage Design Manual" de la FHWA, pero sólo tienen unos tipos de tragantes tipo que se pueden utilizar. En mi caso, debido a ciertas restricciones, hay un tipo de tragante construido a base de barras transversales que se usará. el cual no corresponde a ninguno de los que aparecen en el mencionado manual. He revisado también la normativa española, la 5.2-IC, pero he tenido dudas sobre como utilizarla. ¿Sabe alguien de alguna metodologia para calcular el tamaño y espaciamiento de tragantes (o también llamados imbornales en normas españolas) para un punete? ¿Algún ejemplo, libro o algo así? He investigado mucho sobre esto pero parec eun tema no muy tocado en ningún lado. Les agradeceré infinitamente su ayuda.

[jfjdm]

Está la HEC-21 "Design of Bridge Deck Drainage", allí está como se calculan y sus condiciones. http://www.fhwa.dot.gov/bridge/hec21.pdf

[jfjdm]

Solo en los puentes en cuya longitud queden al menos 2 tragantes a la distancia normada (depende de cual norma entre 25 y 50 m), y cuya geometría no permite el drenaje natural, deberían diseñarse tragantes, que cuando se ponen muchos e inadecuados, en lugar de servir se tapan y mantienen humedad que corroe el concreto y el armado. Cuidado, aquí eso se da bastante.

[ernesto561]

Muchisimas gracias. Ya habia encontrado antes la HEC-21, pero el problema que tengo es que me refiere a la HEC-12, que es la misma HEC-22 en una version anterior, lo que me regresa al problema de los tragantes tipo de ellos, ya probados con sus eficiencias. Hay un software, el Hydraulic Toolbox de la FHWA, que hace los calculos, pero solo considerando los tragantes estandar que ellos usan. Los tragantes que voy a usar están hechos de barras transversales y no se ajustan a ningun tipo. He estado buscando metodologias para el calculo de capacidad de tragantes de cualquier tipo, pero no encuentro. Encontre un estudio hecho en España, pero al parecer no se ajusta muy bien a mis datos. He llegado al punto de creer que la mayoria de veces solo se ponen y no se diseñan, porque no encuentro ningun ejemplo en ningún lado. Tengo un puente y he espaciado los tragantes cada 10 m, la pendiente es algo fuerte, del 9%, tengo mis dudas que debido a la velocidad el agua solo pase y no entre a los tragantes. Todo parece un tema muy oscuro para mi hasta el momento. Veo que también sos salvadoreño, saludos.

[jfjdm]

Muchisimas gracias. Ya habia encontrado antes la HEC-21, pero el problema que tengo es que me refiere a la HEC-12, que es la misma HEC-22 en una version anterior, lo que me regresa al problema de los tragantes tipo de ellos, ya probados con sus eficiencias. Hay un software, el Hydraulic Toolbox de la FHWA, que hace los calculos, pero solo considerando los tragantes estandar que ellos usan. Los tragantes que voy a usar están hechos de barras transversales y no se ajustan a ningun tipo. He estado buscando metodologias para el calculo de capacidad de tragantes de cualquier tipo, pero no encuentro. Encontre un estudio hecho en España, pero al parecer no se ajusta muy bien a mis datos. He llegado al punto de creer que la mayoria de veces solo se ponen y no se diseñan, porque no encuentro ningun ejemplo en ningún lado. Tengo un puente y he espaciado los tragantes cada 10 m, la pendiente es algo fuerte, del 9%, tengo mis dudas que debido a la velocidad el agua solo pase y no entre a los tragantes. Todo parece un tema muy oscuro para mi hasta el momento. Veo que también sos salvadoreño, saludos.

No sabría decirte sin la geometría del puente, sección y longitud ante todo, pero no necesitás ningún software para estimar un drenaje de puente, y si, cuando el puente es pequeño no se necesita diseñarlo. Del TRL - A design manual for small bridges, UK 1992-2000:

9.2.6 Drainage
If the bridge is single span with a hogging vertical curve and the joints between deck and abutments are sealed, surface water can be allowed to run off the bridge into the road drainage channels and no drains are required on the bridge superstructure. If the bridge is multi-span, or has a flat or sagging profile with a low point on the bridge, drains must be installed on the deck. The simplest way is to provide a 100mm diameter PVC pipe at the kerb line, dishing the concrete around it, and setting a metal gully grating in the surfacing (Figure 9.16). The engineer must take care to see that the discharge does not cause damage to services or sub-structures, and ensure that close attention is given to the compaction of the deck concrete around the pipe.

[ernesto561]

Gracias por la ayuda. Mi puente no es tan pequeño, es de 4 carriles y alrededor de 80 m de longitud del tablero, con rampas de 180 y 100 m al inicio y final. Tiene puntos bajos al inicio y al final. Las pendientes son un poco fuertes, inicia con 9%, pasa a 6% y termina con el 1%. Intento calcular la capacidad de intercepción de los tragantes para verificar si en los puntos bajos no tengo problemas. He calculado los caudales, espaciando tragantes a cada 10 m. Son tragantes pequeños, por limitaciones de la estructura, de 40 por 25 cm, de varillas Nº 6 colocadas transversalmente, espaciadas a cada 3 cm. Mi problema es el cálculo de la eficiencia de esos tragantes. En última instancia lo que planeo es usar la HEC-21, asumiendo el tragante más parecido, aunque por lo que he visto varían bastante. Muchísimas gracias por la ayuda, hay algunas ideas que me han servido bastante. Si logro encontrar algo lo publico aquí.

[jfjdm]

Siempre a cada 10 m me parece algo excesivo, crea muchas singularidades en el tablero.

[ernesto561]

¿A que te referís con singularidades?

[jfjdm]

¿A que te referís con singularidades?

Singularidades estructurales, o puntos de concentración de esfuerzos.

[jfjdm]

Me quedé con la duda del espaciamiento, no por lo estructural sino por hidráulica, aquí hay unas referencias que podés revisar:

http://www.scdot.org/doing/technicalPDF ... ter_18.pdf
http://www.dot.ca.gov/hq/esc/techpubs/u ... -sec17.pdf
http://www.gishydro.umd.edu/sha_sept07/ ... 0DECKS.pdf

Saludos

[ernesto561]

Gracias, están muy buenas las referencias. Lo único que me encuentro con lo mismo que en Estados Unidos están siempre con sus secciones típicas, no consideran usar otras de diferente tipo. Me has ayudado muchísimo, voy a ver si logro solucionar mi problema de los tragantes. Veo en algunos lados que los puentes tiene tragantes de diferentes formas, imagino que debe de haber algún método para calcular su capacidad.

[jfjdm]

Gracias, están muy buenas las referencias. Lo único que me encuentro con lo mismo que en Estados Unidos están siempre con sus secciones típicas, no consideran usar otras de diferente tipo. Me has ayudado muchísimo, voy a ver si logro solucionar mi problema de los tragantes. Veo en algunos lados que los puentes tiene tragantes de diferentes formas, imagino que debe de haber algún método para calcular su capacidad.

Me pareció que con las referencias, especialmente la primera, se te iba a solucionar esa pregunta. Sin embargo, en los EEUU no sacan ningún tipo de sección sin haberla probado experimentalmente, para revisar si concuerda con los cálculos, y también por lo de la propiedad intelectual. En nuestros países es más artesanal el trabajo y menos pensado.

[ernesto561]

Si, me he encontrado con que es más artesanal como decís. Del primer documento vi esto:

18.2.3.1.1 Type of Inlet/Cross Slopes
If a bridge deck drainage inlet other than a circular scupper is used, the designer must reference
other documents (e.g., HEC 22 Urban Drainage Design Manual). For example, circular
scuppers at the low point of a sag vertical curve may be inadequate to remove runoff from the
bridge, even with flanking scuppers on either side. It may be necessary to use a rectangular grate
inlet to improve safety and meet hydraulic criteria.

Es como un círculo vicioso. Intentar usar una de esas secciones lleva a un larga discusión sobre si las secciones típicas de EEUU pueden conseguirse, etc. Creo que lo que queda nada más es ser conservador. Gracias otra vez.