diseño alcantarillas-1a

8/3/2019 Diseo Alcantarillas-1a

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DRENAJE

TRANSVERSAL DE LA

CARRETERA


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Generalidades

El drenaje transversal de la carretera se consigue mediantealcantarillas cuya funcin es proporcionar un medio para que elagua superficial que escurre por cauces naturales o artificiales demoderada importancia, en forma permanente o eventual, puedaatravesar bajo la plataforma de la carretera sin causar daos asta, riesgos al trfico o a la propiedad adyacente.

Definicin:Se entiende por alcantarilla una estructura de drenaje cuya luzmayor, medida paralela al eje de la carretera, sea de hasta 6 m. La

alcantarilla debe ser capaz de soportar las cargas del trfico en lacarretera, el peso de la tierra sobre ella, las cargas durante laconstruccin, etc., es decir, tambin debe cumplir requisitos detipo estructural


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Antecedentes de Terreno Necesarios:

Caractersticas Topogrficas del Lugar.

Estudio de la Hoya Hidrogrfica.

Caractersticas del Cauce. Datos de Crecidas.

Otras Estructuras Existentes.


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Ubicacin, alineacin y pendiente de

las alcantarillas

La adecuada eleccin de la ubicacin, alineacin y pendiente de

una alcantarilla es importante, ya que de ella depende sucomportamiento hidrulico, los costos de construccin ymantenimiento, la estabilidad hidrulica de la corriente natural yla seguridad de la carretera.

Se obtendr la mejor ubicacin de una alcantarilla cuando sta seproyecta siguiendo la alineacin y pendiente del cauce natural, yaque existe un balance de factores, tales como, la pendiente del

cauce, la velocidad del agua y su capacidad de transportarmateriales en suspensin y arrastre de fondo.


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Ubicacin en Planta.

Desde el punto de vista econmico el reemplazo de la ubicacinnatural del cauce por otra normal o casi normal al eje del camino,implica la disminucin del largo del conducto, el

acondicionamiento del cauce y la construccin adicional de uncanal de entrada y/o de salida.


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Como consideraciones generales conviene destacar los siguientesaspectos:

- La corriente debe cruzar la carretera en la primera oportunidad,ya que se evita de esta manera posibles derrumbes ydeslizamientos por llevar la corriente paralela al pie del terrapln

y aguas arriba de l.- Si la oblicuidad del canal con respecto a la normal al eje de lacarretera es pequea, conviene hacer la alcantarilla normal al eje ysi es grande, conviene reducirla. No hay disminuciones

importantes de costos cuando se reduce una oblicuidadmoderada. Los lmites entre estos casos debern determinarsepor comparacin de costos.


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Perfil Longitudinal.

La mayora de las alcantarillas se colocan siguiendo la pendientenatural del cauce, sin embargo, en ciertos casos puede resultaraconsejable alterar la situacin existente. Estas modificaciones de

pendiente pueden usarse para disminuir la erosin en el o en lostubos de la alcantarilla, inducir el depsito de sedimentos,mejorar las condiciones hidrulicas, acortar las alcantarillas oreducir los requerimientos estructurales.


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Forma y Seccin.

Las formas usuales de alcantarillas son: circulares, de cajn ymltiples. La alcantarilla circular es una de las ms usadas yresiste en forma satisfactoria, en la mayora de los casos, las

cargas a que son sometidas.

El dimetro para alcantarillas de caminos locales o de desarrollodeber ser al menos 0,8 m, o bien 1m si la longitud de la obra esmayor a 10 m. En las dems categoras de caminos y carreteras el

dimetro mnimo ser de 1 m.


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Materiales.

Los materiales ms usados para las alcantarillas son el hormign(armado in situ o prefabricado) y el acero corrugado. En laeleccin del material de la alcantarilla se deben tomar en cuenta

la durabilidad, resistencia, rugosidad, condiciones del terreno,resistencia a la corrosin, abrasin e irnpermeabilidad.

Actualmente una alternativa de material corresponde al

polietileno de alta densidad (HDPE).


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a) Segn sea la categora de la carretera se deben considerar lassiguientes vidas tiles:

Autopistas, Autorrutas y Primarios > 50 aos

Colectores y Locales > 30 aos

Desarrollo > 10 aos

b) Si se trata de caminos pavimentados la alcantarilla debe aseguraruna impermeabilidad que evite la saturacin del terraplnadyacente, lo cual puede acarrear asentamientos del terrapln conel consecuente dao al pavimento.

c) Alcantarillas bajo terraplenes con altura superior a 5 m, debernconstruirse preferentemente de hormign armado, por ladificultad que conlleva el reemplazo.


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En la eleccin del tipo de alcantarillas se considerarn lossiguientes factores:

a) Factores Fsicos y Estructurales:

- durabilidad

- altura disponible para la alcantarilla

- carga de tierra sobre ella

- condiciones de apoyo

- rigidez de la alcantarilla

- resistencia al impacto- tipo de terreno existente


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b) Factores Hidrulicos, tales como:

- caudal de diseo

- forma, pendiente y rea de del cauce- velocidad de aproximacin

- carga hidrulica total admisible

- arrastre de sedimentos- condiciones de entrada y salida

- pendiente de la alcantarilla

- rugosidad del conducto

- longitud y tamao de la alcantarilla

- seccin transversal


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c) Factores de Construccin y Mantenimiento:

- accesibilidad del lugar- disponibilidad de materiales

d) Costos de la Obra.


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Diseo de Entradas y SalidasGeneralmente se dan formas especiales a los extremos de lasalcantarillas con el fin de:- reducir la erosin y el socavamiento,-retener el relleno del terrapln,

-mejorar el aspecto y el comportamiento hidrulico, y-lograr la estabilidad de los extremos.

La entrada debe guiar el flujo hacia la alcantarilla con el mnimode contraccin posible y la salida debe restablecer las condicionesnaturales del flujo hacia aguas abajo.

La forma y oblicuidad de las entradas, adems de la geometra delas aristas, afectan la capacidad de descarga de las alcantarillas. Lageometra de las aristas, tiene particular importancia cuando elescurrimiento es con control en la entrada. Aunque la forma delas salidas no influye considerablemente en el comportamiento

hidrulico, generalmente se disean idnticas a la entrada.


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Las formas ms usadas de las aristas de las alcantarillas son:a) Aristas Vivas.b) Aristas Redondeadas. En que se redondean los bordes de modo

que el flujo entre en forma gradual. Esta modificacin eseconmica, disminuye la contraccin del flujo a la entrada, yaumenta la capacidad de la alcantarilla, reduciendo el nivel delremanso a la entrada.

c) Aristas Biseladas o Abocinadas. Los bordes se cortan en unngulo determinado, para producir un efecto similar al de lasaristas redondeadas, lo cual tiene ventajas constructivas.

d) Aristas Ranuradas. Corresponden a la primera onda del anillocorrugado de una caera de metal corrugado o al enchufe que

tienen los conductos de hormign en uno de los extremos.Cuando se colocan a la entrada en las alcantarillas pequeas,producen un efecto similar al de las aristas redondeadas.


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Otros elementos que se usan en combinacin con las aristasmencionadas anteriormente, en los extremos de las alcantarillas,son los siguientes:

e) Conducto con Extremos Alabeados. Esta forma de terminar lasalcantarillas se produce formando en cada lado una pared queparte desde la seccin del tubo y va alabendose hasta tomar laforma del cauce natural. Aun cuando este tipo de transicinmejora las condiciones de escurrimiento, este tipo de entrada esms costoso y difcil de construir.

f) Muros de Cabecera y Muros de Ala. Los primeros parten desde eldintel de la alcantarilla ya sea inclinados con el ngulo de lapendiente del terrapln o verticales.


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Los muros de ala parten de los lados de la boca de la alcantarillaformando un ngulo determinado con el eje del conducto, y

ayudan a guiar el flujo hacia la alcantarilla. Tanto los muros de alacomo los de cabecera son generalmente de hormign y seagregan no slo porque mejoran la eficiencia hidrulica sinoadems, porque retienen el material e impiden la erosin delterrapln, dan estabilidad estructural a los extremos de laalcantarilla al actuar como contrapeso para una posible fuerza deempuje hacia arriba cuando la alcantarilla est sumergida,colaborando a evitar la cavitacin. Este fenmeno ocurre comoresultado de aumentos de velocidades locales, que reducen la

presin hasta la presin de vapor del agua. Se forman asburbujas que son arrastradas a zonas de presin ms alta dondecolapsan bruscamente.


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