DISEÑO DE BADENESBADÉN ESTÁNDAR. Estas estructuras están destinadas a proteger de la erosión a la carretera de pequeños cursos de agua que la atraviesan, su limitado sitios a uso debe con estar pequeñas descargas y en zonas planas. El prototipo de presentada en Estructuras (Ref: el la estructura “Manual de C5.1.1.8)” se muestra en la figura, puede ser construido mampostería. de concreto o Criterios de diseño •El caudal de diseño se debe calcular para un período de retorno de 50 años, usando el Método Racional. •La altura máxima alcanzada por el nivel del agua para el caudal de diseño es 30 cm. Siendo: Dimensionamiento de un Baden estándar Q, caudal en m3/s. n, coeficiente de rugosidad de Manning que El badén se comporta como una canal de depende de la superficie del fondo del canal. superficie libre y para determinar su capacidad A, área de la sección transversal en m2 se propone le fórmula de Manning la que se P, perímetro mojado de la sección transversal en m2 expresa: Rh, radio de la tubería dado por A/P (m) S, pendiente longitudinal del fondo en metro por metro. En el cuadro siguiente se muestra el proceso de cálculo para determinar la capacidad máxima. . . 1. puede ser construido de concreto o mampostería: . Su función es igual que el badén estándar y se usa cuando éste no es suficiente para transportar el caudal de diseño de la cuenca.2)” se muestra en la figura. Criterios de diseño El prototipo de la estructura presentada en el “Manual de Estructuras (Ref: C5.BADÉN TRAPEZOIDAL. Al igual que el triangular el badén trapezoidal se analiza como un canal abierto. y= profundidad del agua. . el cálculo del caudal máximo se hace por medio de la ecuación de Manning y los parámetros para un trapecio se calculan: Área (A) = (b+z*y)*y Perímetro mojado (P)=b+2y*(1+z2)1/2 Radio hidráulico = A/P Donde b= ancho del fondo. z =pendiente de los lados de la estructura. . . . El análisis y procedimientos de diseño de la losa de concreto está basado sobre fórmulas conocidas avaladas ensayados losas a por en estudios técnicos. laboratorio escala natural sobre y el comportamiento de losas existentes. . dentellones (uñas) y un enrocado.DISEÑO ESTRUCTURAL Un badén es una obra de arte formada generalmente por una losa de concreto. a) Sección transversal La sección del badén se considera el mismo ancho de la vía . en cm. en Kg/m2. a= Radio del circulo de área equivalente al área carga. L= Radio de rigidez relativa entre losa y subrasante. P= Carga en Kg que se aplica en la esquina de la losa. E= Módulo de elasticidad del concreto en Kg/cm2. . Westergaard En el que: S= Esfuerzo provocado en la losa por la carga P. Y vale.15. U= Coeficiente de Poisson para el concreto con un valor medio de 0. en cm. tales como: La fórmula propuesta por el Dr.Para determinar el espesor de la losa de concreto existen varias fórmulas de diversos investigadores. K= Módulo de reacción de la subrasante en Kg/cm2. demás se han propuesto otras fórmulas tales como: La fórmula propuesta por Royal D. Bradbury que es: La fórmula propuesta por E. Gerald Pickett Cuyas literales indican lo mismo que en la fórmula del Dr. F. Westargaard.La fórmula propuesta por el Dr. Kelley. que es: . Sin embargo las comprobaciones y ensayos de laboratorio demuestran que las tensiones producidas por las cargas móviles de los vehículos son menores que las ocasionadas por las cargas estáticas de igual magnitud. Se recomienda el uso de los siguientes factores de seguridad: • En vías con alto volumen de tráfico pesado es: 1. .10. esto hace que tenga sentido afectar a las primeras por el factor de impacto.20. • En calles colectoras y locales con reducido volumen de tránsito pesado: 1. • En vías con un moderado volumen de tráfico pesado: 1.00.b) Factor de Seguridad Anteriormente se consideraba que era necesario aumentar en un 20% el valor de las cargas para el diseño con el fin de considerar el efecto del impacto. c) Dentellones La función de los dentellones es aumentar la seguridad de la estructura contra el deslizamiento. El dimensionamiento de ellos será hecho de acuerdo al perfil del terreno y perfil de la sub rasante. . El enrocado tiene por finalidad evitar la socavación y erosión de la base de la estructura.c) Enrocado. . Se debe dimensionar el enrocado tanto aguas arriba como aguas abajo para mantener la misma dimensión de las bermas de carreta. . ) Cargas de Tránsito. ) Carga Hidrostática. Esta carga se puede determinar conociendo a la sección trasversal del badén y el espesor de la losa de concreto. La carga de tránsito. Un badén está sujeto a las cargas siguientes: ) Cargas debido al Peso Propio.c) Cargas que actúan. La carga producida por el peso del agua sobre la estructura y que está en función del tirante de agua considerada. es la carga de diseño de un pavimento rígido. debe calcularse por medio de la ecuación. h=Desnivel entre la superficie del agua. Según. la teoría de Bligh se estable que el recorrido de filtración está determinado por el plano de contacto entre la estructura y el terreno. según Bligh. aguas arriba y la superficie aguas abajo . actuando sobre la base de las estructuras de abajo hacia arriba. La longitud del recorrido de filtración. L=C*h En donde: L= Longitud del recorrido e filtración C= Coeficiente de filtración que depende de la clase de terreno. ya que frecuentemente es causa de falla. Cargas originada por el agua de filtración (Sub-Presión) Es la fuerza originada por el agua de filtración. Esta teoría está basada. en algunos experimentos realizados para tal objeto. es un factor digno de tomarse en consideración en el diseño de obras hidráulicas. La supresión. con grava y arena 4-6 .CUADRO: VALORES DE COEFICIENTE DE FILTRACION CLASE DE MATERIAL VALORES DE C 18 Limo arena muy fina 15 Arena fina Arena de granos 12 grueso 9 Grava y arena Cascajo. El soporte que la subrasante presta a la losa de concreto se expresa con el valor del módulo de reacción “K” de la subrasante y puede ser determinado mediante ensayos de carga en el terreno o por correlación con valores soportes establecidos mediante otros ensayos. son muy pequeñas por la distribución de las cargas sobre una amplia superficie. . la losa de concreto tiene considerable resistencia a la flexión y alta capacidad para distribuir cargas. Las presiones sobre el suelo o material debajo de la losa de concreto. Por esta razón puede esperase un buen comportamiento del pavimento para tránsito construido sobre el suelo del lugar. Para asegurar el comportamiento satisfactorio del pavimento de concreto.f) Subrasante. El módulo de reacción “K” expresa la resistencia del suelo de la subrasante a ser penetrado por efecto de la flexión de las losas y se mide por la presión necesaria para producir una penetración unitaria. es decir soporte uniforme. siendo la unidad de medida Kg/cm2/cm ó kg/cm. Como consecuencia de su rigidez. es necesario que el suelo de la subrasante posea características y densidad uniforme. CUADRO: MODULO “K” DE LA SUBRASANTE K Tipo de suelo Comportamie Limo y Arcilla nto Satisfactorio 2. que se detallan en el siguiente cuadro.5 8.Para el diseño de los pavimentos urbanos suelen usarse los siguientes valores del módulo “K” de la subrasante.8 5.3 Arenoso Bueno Grava arenosa Excelente . 50 f´ch . La resistencia de tracción por flexión σf (módulo de rotura) es: σf = 1. Para concreto de arena y Grava Para concreto ligeros Siendo los más pequeños de los coeficientes anteriores aplicables para concretos de alta resistencia (concreto pretensado y pos tensado de 350 a 420 Kg/cm2) y los coeficientes mayores aplicables para concreto de resistencia inferior La verdadera resistencia a tracción f´t parece ser: f´t =0.g) Calidad del concreto La elección de los materiales y su dosificación para concreto tiene por fin obtener durabilidad satisfactoria para las condiciones de servicio previsto y resistencia a la flexión deseada. se utiliza para su diseño este tipo de resistencia. expresada por un módulo de rotura (σf).25 f´ch a 1. Considerando que las tensiones críticas en el pavimento de hormigón son las de flexión.75 f´ch. h) Juntas de Contracción El propósito de la junta de contracción es disminuir los esfuerzos de tracción que se originan cuando la losa se contrae. produciendo un adecuado agrietamiento controlado en la losa bajo sus cortes . No actúan como dispositivos de transferencia de carga.i) Barras de Unión. . Las barras de unión o conectores son varillas de acero corrugado y se colocan en las juntas longitudinales. Están diseñadas para mantener firmemente unidas las caras de losas colindantes soportando las fuerzas máximas de fricción entre la losa rígida y terreno de soporte. está determinada por la siguiente expresión: = esfuerzo permisible en el acero = 350 psi = 24. .5) = esfuerzo permisible en el acero h = espesor de losa Longitud de barra La longitud de barra de unión (lb).61 kg/cm2 (Esfuerzo permisible adherencia) d = diámetro de barra.Para un cálculo preciso de la cantidad de acero por unidad de largo o ancho de la losa debe satisfacer la siguiente relación: =2400 kg/cm3 (peso el concreto) L = distancia al borde libre sin barras = fricción entre la losa y terreno de soporte de grava (1.