diseño de alcantarillas transversales y bocas de tormenta

5/20/2018 Dise o de Alcantarillas Transversales y Bocas de Tormenta

5.4 DISEO DE ALCANTARILLAS TRANSVERSALES Y BOCAS DE TORMENTAEl drenaje transversal de la carretera se consigue mediante alcantarillas cuya funcin esproporcionar un medio para que el agua superficial que escurre por cauces naturales oartificiales de moderada importancia, en forma permanente o eventual, pueda atravesarbajo la plataforma de la carretera sin causar daos a sta, riesgos al trfico o a la

propiedad adyacente. Se entiende por alcantarilla una estructura de drenaje cuya luzmayor, medida paralela al eje de la carretera, sea de asta ! m. "osas de luces mayores,se tratarn como puentes en lo relativo a su clculo idrulico. "a alcantarilla debe sercapaz de soportar las cargas del trfico en la carretera, el peso de la tierra sobre ella, lascargas durante la construccin, etc., es decir, tambin debe cumplir requisitos de tipoestructural.#eneralmente, se considera a las alcantarillas como estructuras menores, sin embargo,aunque su costo individual es relativamente pequeo, el costo total de ellas es importantey por lo tanto, debe darse especial atencin a su diseo. $ebe considerarse tambin quealgunas de estas obras debido a su tamao o altura de terrapln, pueden constituir unserio peligro para la seguridad de los usuarios y para el funcionamiento de la carretera.E%isten programas de computacin de fcil acceso o de dominio p&blico, que facilitan elclculo idrulico y el diseo de las alcantarillas.

Entre ellos se pueden mencionar el programa '($)*+ del -ederal 'igay*dministration, que incluye un mdulo para el clculo idrulico de las alcantarillas y otropara el estudio de la disipacin de energ/a a la salida de estas obras. *s/ mismo, el 0S#eological Survey a desarrollado el programa 1*2, 1ulvert *nalysis 2rogram para losmismos fines."a presente Seccin se refiere principalmente al diseo idrulico de estas obras, siendosu objetivo determinar el tamao ms econmico, que permita evacuar un gasto dado sin

sobrepasar la altura de agua permisible en la entrada de la alcantarilla. o obstante, seincluyen normas generales sobre eleccin del tipo de alcantarilla, formas de ubicacin,criterios de instalacin y condiciones de servicio.

*3E1E$E3ES $E 3E))E4 E1ES*)+4S.

Caractersticas Topogrficas del Lugar.

*dems del levantamiento taquimtrico necesario para definir la obra misma, debeanalizarse un perfil longitudinal del cauce en al menos 566 m. aguas arriba y aguas

debajo de la obra, con perfiles transversales, cada 76 o 86 m. seg&n lo irregular delcauce. En el caso, de un cauce de pendiente baja, bastante com&n en la reginoccidental y en mucos sitios de la regin oriental los efectos pueden reflejarse asta unadistancia mayor acia aguas arriba, debido al remanso.$ebido a la necesidad de que el dominio del modelo represente adecuadamente todoslas caracter/sticas topogrficas del entorno del puente, es necesario el cruce de lainformacin topogrfica detallada levantada en el sitio, con otras de mayor escaladisponibles, como cartas del +#9, informacin del radar topogrfico S)39, etc. 2ara queesto sea posible, es necesario que el levantamiento topogrfico tenga datum cierto conrespecto a puntos de coordenadas y cotas conocidas, de la red nacional, para lo cual la

cota debe ser transportada desde dicos puntos asta el sitio del puente u obraidrulica, por nivelacin geomtrica o por #2S $iferencial, siendo todos loslevantamientos referenciados al datum del +#9 2(.

Estudio de la Cuenca Hidrogrfica.

$ebe describirse en forma e%acta la cuenca idrogrfica que se drenar, para as/ poderestablecer los efectos de las crecidas. $ebe indicarse, la superficie, pendiente, forma,


relieve, tipo de vegetacin y de terreno, el uso que se le est dando y los cambios quean sido ecos por el ombre, tales como embalses, los que puedan alterarsignificativamente las caracter/sticas de la escorrent/a. El uso del suelo debe serevaluado tambin cada cierto per/odo, por ejemplo 7 aos, debido a la velocidad con queocurren estos cambios y el gran impacto en la escorrent/a.

Caractersticas del Cauce.

$ebe incluir todas sus caracter/sticas f/sicas. 2ara los efectos de diseo se requieresecciones transversales, perfiles longitudinales y alineacin del cauce o canal. El perfildebe e%tenderse lo suficiente de tal modo de poder definir en forma e%acta su pendientey las irregularidades que pudieran e%istir en l. *dems ser necesario incluircaracter/sticas del leco del cauce, tales como tipo de terreno, vegetacin, sedimentos,slidos flotantes y otros factores que pudieran afectar el tamao y la durabilidad de laalcantarilla.

Datos de Crecidas.

Se proceder seg&n lo e%puesto en :68 ;'idrolog/a; y slo en el caso de no e%istir losdatos m/nimos indispensables se analizarn las marcas de crecidas que pudieran e%istir,contrastndolas con la informacin que la gente del lugar pudiera dar.

Otras Estructuras Existentes.

El comportamiento de otras estructuras aguas arriba o aguas abajo del canal puedetambin ser &til en el diseo, no slo para verificar el dimensionamiento dado a la obra,sino que adems para analizar su funcionamiento durante las crecidas y observar si sea producido erosin, abrasin, corrosin, acumulacin de sedimentos u otros efectos

que deban ser tomados en cuenta en el nuevo proyecto.

UBICACIN, ALINEACIN Y PENDIENTE DE LAS ALCANTARILLAS

*S2E134S #EE)*"ES.

"a adecuada eleccin de la ubicacin, alineacin y pendiente de una alcantarilla esimportante, ya que de ella depende su comportamiento idrulico, los costos deconstruccin y mantenimiento, la estabilidad idrulica de la corriente natural y la

seguridad de la carretera.En general, se obtendr la mejor ubicacin de una alcantarilla cuando sta se proyectasiguiendo la alineacin y pendiente del cauce natural, ya que e%iste un balance defactores, tales como, la pendiente del cauce, la velocidad del agua y su capacidad detransportar materiales en suspensin y arrastre de fondo. 1uando se cambia cualquierade estos factores, es necesario compensar con cambios en otro de ellos. 2or ejemplo, sise acorta un canal largo, se aumenta la pendiente y como consecuencia, aumenta lavelocidad. 0n aumento en la velocidad tiene como efecto secundario problemas deerosin, que agrandan la seccin asta que las prdidas por friccin compensan elaumento de pendiente y reducen la velocidad asta l/mites bajo, aquellos que producenerosin. En un caso como el e%puesto o en general para prevenir la erosin se puede

revestir el cauce, o darle al canal una forma tal que reduzca la velocidad, debido alaumento de la rugosidad.*l alargar un canal corto ocurre la situacin contraria. Se produce una disminucin de lapendiente y como consecuencia disminuye la velocidad. 1on esto, la capacidad paratransportar materiales en suspensin se reduce y stos se depositan. 2ara estos casoses necesario tratar de mantener la velocidad original cambiando la forma del canal odisminuyendo la rugosidad.


En la instalacin de una alcantarilla debern anticiparse todos estos cambios paraprecaverse contra ellos. o pueden sacrificarse ciertas caracter/sticas idrulicas slocon el fin de reducir los costos.Sin embargo, a menudo las alcantarillas colocadas siguiendo el cauce natural resultan degran longitud debido al fuerte esviaje del cauce respecto del eje del camino, condicinque da por resultado un alto costo que eventualmente puede ser rebajado. En estoscasos, ser necesario estudiar el cambio de direccin y pendientes naturales dentro de loposible. *l introducir cambios, la comparacin de costos debe incluir posibles estructurasespeciales de entrada y salida para disipacin de energ/a, cambios en el cauce natural,revestimientos, gastos adicionales de mantenimiento y posibles daos por el eco dealterar las condiciones naturales.

se dan algunas reglas generales para instalacin de alcantarillas en ciertas situacionesde orden general. Sin embargo, la ubicacin, alineacin y pendiente que se elija paracada caso depender del buen juicio del +ngeniero, quien deber estudiar los aspectosidrolgicos, idrulicos y estructurales para obtener finalmente la solucin que

compatibilice los aspectos de costo, servicio y seguridad de la obra.

0


E"E11+= $E" 3+24 $E *"1*3*)+""*.

Forma y Seccin.

"as formas usuales de alcantarillas son? circulares, celulares y m&ltiples. En casos muyespeciales puede resultar econmico el uso de arcos parablicos de grandesdimensiones, los que requerirn de un tratamiento especial que no se a considerado eneste manual. "a alcantarilla circular es una de las ms usadas y resiste en formasatisfactoria, en la mayor/a de los casos, las cargas a que son sometidas. E%istendistintos tipos de tubos circulares que se utilizan con este propsito. Aver planos.B

El dimetro para alcantarillas de caminos locales o de desarrollo deber ser al menos 6,Cm., o bien 8 m. si la longitud de la obra es mayor a 86 m. En las dems categor/as decaminos y carreteras el dimetro m/nimo ser de 8 m. En obras de drenaje urbano esadmisible usar tubos de 6.!6 m. para cone%iones cortas, como de sumidero a registro."as alcantarillas celulares cuadradas o rectangulares, pueden ser diseadas paraevacuar grandes caudales y pueden acomodarse con cambios de altura, a distintaslimitaciones que puedan e%istir, tales como alturas de terrapln o alturas permisibles deagua en la entrada.1omo generalmente se construyen en el lugar, deber tomarse en cuenta, el tiempo deconstruccin al compararlas con las circulares prefabricadas.

En los cauces naturales que presentan caudales de diseo importante, si la rasante esbaja respecto del fondo del cauce, se suelen usar alcantarillas m&ltiples. Sin embargo,cuando se ensanca un canal para acomodar una bater/a de alcantarillas m&ltiples, setiende a producir depsito de sedimentos tanto en el canal como en la alcantarilla,situacin que deber tenerse presente.En las zonas fuertemente onduladas las tormentas intensas, producen un importantearrastre de slidos mezclados con vegetacin, los cuales tienden a obstruir lasalcantarillas, en especial si stas disminuyen la velocidad del flujo en el cauce natural.Esta situacin es ms grave cuando la seccin de escurrimiento se divide, usandoalcantarillas m&ltiples.En estos casos, se recomienda seleccionar obras con la mayor seccin transversal libre,sin subDdivisiones, aun cuando la obra sea de costo mayor, a fin de evitar posibles puntosde retencin de slidos flotantes. 2or igual motivo, conviene instalarlas con una pendiente

tal, que acelere el flujo, aun cuando ello obligue a revestir el cauce a la entrada y a lasalida de la obra."a separacin de los tubos en instalaciones m&ltiples, medidas entre las superficiese%ternas, deber ser igual a la mitad del dimetro del tubo con un m%imo de 8 m. y unm/nimo de 6, m., a fin de facilitar la compactacin del material de relleno.

!ateriales.

"os materiales ms usados para las alcantarillas son el ormign armado in situ oprefabricado, y los pequeos puentes o FpontillonesG, con o sin solera de ormign,muros de piedra bruta colocada y losa de ormign armado.En la eleccin del material de la alcantarilla se deben tomar en cuenta la durabilidad,resistencia, rugosidad, condiciones del terreno, resistencia a la corrosin, abrasin eimpermeabilidad. o es posible dar reglas generales para la eleccin del material ya quedepende del tipo de suelo, del agua y de la disponibilidad de los materiales en el lugar.Sin embargo, deber tenerse presente al menos lo siguiente?aB Seg&n sea la categor/a de la carretera se deben considerar las siguientes vidas &tiles?*utopistas y )utas 2rimarias H 76 aos.1olectores y "ocales H 56 aos.


$esarrollo H 86 aos.

bB Si se trata de caminos pavimentados, la alcantarilla debe asegurar unaimpermeabilidad que evite la saturacin del terrapln adyacente, lo cual puede acarrearasentamientos del terrapln con el consecuente dao al pavimento.cB *lcantarillas bajo terraplenes con altura superior a 7 m, debern construirse

preferentemente de ormign armado, por la dificultad que conlleva el reemplazo.En definitiva el costo de las alcantarillas est altamente influenciado por la seleccin delmaterial, forma y seccin de ellas.En la eleccin del tipo de alcantarillas se considerarn los siguientes factores?aB -actores -/sicos y Estructurales?D $urabilidad.D *ltura disponible para la alcantarilla.D 1arga de tierra sobre ella.D 1ondiciones de apoyo.D )igidez de la alcantarilla.D )esistencia al impacto.

D 3ipo de terreno e%istente.

bB -actores 'idrulicos, tales como?D 1audal de diseo.D -orma, pendiente y rea de del cauce.D Ielocidad de apro%imacin.D 1arga idrulica total admisible.D *rrastre de sedimentos.D 1ondiciones de entrada y salida.D 2endiente de la alcantarilla.D )ugosidad del conducto.

D "ongitud y tamao de la alcantarilla.D Seccin transversal.

D *ccesibilidad del lugar.

D $isponibilidad de materiales.dB 1ostos de la 4bra.

DISEO HIDRULICO

1*)*13E)JS3+1*S $E" -"0K4 ( I*)+*


Caudal de Dise"o.

El cual se determina de acuerdo con los procedimientos indicados en la Seccin 201"Hidrologa", o bien a partir del caudal de diseo en los canales de riego o drenaje,

teniendo presente en este &ltimo caso que si el canal se emplaza en ladera, actuarcomo contrafoso o canal de proteccin durante las tormentas y el caudal puedeaumentar, situacin que se deber considerar en el diseo.

Carga Hidrulica en la Entrada o #rofundidad del $emanso.

1orresponde a la profundidad del agua en la entrada, medida desde el punto ms bajoAumbral de la alcantarillaB. Esta obra, al limitar el paso libre del agua, causar un aumentode nivel acia aguas arriba y en consecuencia puede ocasionar daos a la carretera o alas propiedades vecinas. Se limitar la carga idrulica m%ima con el fin de proteger lavida de los usuarios o vecinos, proteger la estabilidad del terrapln, no producir

inundaciones a los terrenos adyacentes, proteger el curso de agua y las planiciesadyacentes, no producir daos a la alcantarilla y a la v/a, no causar interrupciones altrfico y no sobrepasar los l/mites de velocidad de agua recomendados en lasalcantarillas y en el cauce a la salida. $ado que la velocidad en la zona del remanso espequea, en los clculos idrulicos se acostumbra a suponer que la altura de aguacorresponde al nivel de energ/a total disponible.

1onsideraciones importantes de tener en cuenta en el diseo son el posible dao a lacarretera y a las propiedades vecinas. Si las alturas de terrapln son bajas, la carga a laentrada puede inundar la carretera y causar problemas y demoras al trfico, lo que puedeser especialmente grave dependiendo del nivel de circulacin.

*un cuando, las grandes alturas de terrapln dan la posibilidad de crear un efecto deembalse temporal del agua, disminuyendo los caudales de crecida, estos diseos debenevitarse, considerando los efectos de una posible falla catastrfica del dique y el eventualbloqueo de la obra por arrastre de sedimentos o vegetacin, razn por la cual la cargam%ima de diseo a la entrada se limita seg&n se indica.

3anto para alcantarillas con control de entrada como de salida, los tubos, cajones y losasse disearn idrulicamente, respetando una carga m%ima 'e, seg&n se trate decanales o cauces naturales permanentes o no permanentes. En los canales, la cargam%ima de diseo ser igual a la dimensin de la alcantarilla. En los cauces naturales sepodr aceptar una carga a la entrada igual a la dimensin de la alcantarilla ms 6,5 m.

para el gasto de diseo."a carga m%ima admisible ser 6,5 m. menor que el borde e%terior del Sobre *nco de2lataforma AS*2B, situacin que se presenta en especial para terraplenes bajos en quese desea evitar que el agua pueda llegar a sobrepasar la calzada o incluso saturar laestructura del pavimento.

En todo caso, la 'e m%ima se limitar seg&n se indica en la Tabla 3_1 a, y siemprealcanzando como m%imo la cota del borde e%terior del S*2 menos 6,56 m.


%ltura de %gua a la Salida.

1orresponde a la profundidad del agua medida desde el punto ms bajo de la alcantarillaAumbralB en la seccin de salida. Nueda determinada por el cauce acia aguas abajocuando e%isten obstrucciones que remansan el agua.

&elocidad en la Salida.Esta velocidad es en general mayor que la velocidad de escurrimiento en el cauce naturaly debe limitarse para evitar la socavacin y erosin del cauce acia aguas abajo. "osvalores m%imos recomendados se indican en la Tabla 3_1 b.

"os principales factores que afectan a esta velocidad son la pendiente y rugosidad de laalcantarilla, no influyendo la forma y tamao significativamente, salvo en los casos en quese produce flujo a boca llena. "a velocidad a la salida de alcantarillas escurriendo concontrol de entrada, puede obtenerse en forma apro%imada, calculando la velocidad mediade la seccin transversal de escurrimiento en el conducto empleando la frmula de9anning.


"as velocidades de salida obtenidas por este mtodo suelen ser algo mayores que lasreales debido a que la profundidad normal, supuesta al aplicar la frmula de 9anning,

rara vez se alcanza en la corta longitud de la mayor/a de las alcantarillas.En el caso con control de salida, la velocidad media en la salida de la alcantarilla serigual al caudal de descarga, dividido por el rea de la seccin transversal de la corrienteen dico lugar. Estarea de escurrimiento puede ser la correspondiente a la profundidadcr/tica, o la correspondiente al nivel de la superficie libre en la salida Asiempre que estenivel caiga por debajo de la cota del dintel del conductoB o de la seccin transversal llenadel conducto.

"as velocidades de salida obtenidas por este mtodo suelen ser algo mayores que lasreales debido a que la profundidad normal, supuesta al aplicar la frmula de 9anning,rara vez se alcanza en la corta longitud de la mayor/a de las alcantarillas.

En el caso con control de salida, la velocidad media en la salida de la alcantarilla serigual al caudal de descarga, dividido por el rea de la seccin transversal de la corrienteen dico lugar. Estarea de escurrimiento puede ser la correspondiente a la profundidadcr/tica, o la correspondiente al nivel de la superficie libre en la salida Asiempre que estenivel caiga por debajo de la cota del dintel del conductoB o de la seccin transversal llenadel conducto.

Caractersticas del Tu'o.

+ncluyen la rugosidad, el largo, la pendiente, la forma y el tamao del conducto. "as tresprimeras a menudo determinan si la alcantarilla tendr escurrimiento con control en laentrada o en la salida.

$+SEL4 $E E3)*$*S ( S*"+$*S.

#eneralmente se dan formas especiales a los e%tremos de las alcantarillas con el fin dereducir la erosin y el socavamiento, retener el relleno del terrapln, mejorar el aspecto yel comportamiento idrulico y lograr la estabilidad de los e%tremos. "a entrada debeguiar el flujo acia la alcantarilla con el m/nimo de contraccin posible y la salida deberestablecer las condiciones naturales del flujo acia aguas abajo."a forma y oblicuidad de las entradas, adems de la geometr/a de las aristas, afectan lacapacidad de descarga de las alcantarillas. "a geometr/a de las aristas, tiene particularimportancia cuando el escurrimiento es con control en la entrada. *unque la forma de lassalidas no influye considerablemente en el comportamiento idrulico, generalmente sedisean idnticas a la entrada.En el caso especial de velocidades de salida que sobrepasen los l/mites admisibles,indicados en la Tabla 3_1 b, ser necesario dar tratamiento especial a la salida con el finde proteger el cauce aguas abajo y disipar la energ/a.


"as formas ms usadas de las aristas de las alcantarillas son?aB *ristas Iivas.

bB *ristas )edondeadas. En que se redondean los bordes de modo que el flujo entre enforma gradual. Esta modificacin es econmica, disminuye la contraccin del flujo a laentrada, y aumenta la capacidad de la alcantarilla, reduciendo el nivel del remanso a la

entrada.

cB *ristas


bB "a disposicin de F3ubo 2rolongadoG, sin muro frontal, A1digos 5 y !B slo podremplearse en obras provisorias requeridas durante la construccin Adesv/o de cauces,variantes temporales, etc.B o durante la reparacin o reemplazo de obras e%istentes, ellopor cuanto el terrapln queda permanentemente en contacto con el agua, saturndolo yproduciendo daos por arrastre del material constituyente. *dems, la eficiencia

idrulica de este tipo de entrada es menor que aquellas provistas de muro frontal, yaque requieren de una mayor carga a la entrada Ase requiere mayor 'eB para conducir unmismo gasto, en especial, cuando se trata de un 3ubo 2rolongado.

cB "a disposicin de F3ubo 1ortado


"as relaciones entre la carga idrulica de entrada, tamao y forma de la alcantarilla ycaudal de diseo para varios tipos de alcantarillas usuales, escurriendo con control deentrada se presentan en los Grficos 3_2 b. Estos grficos estn basados en ensayos delaboratorio y verificaciones en terreno, incluyndose las instrucciones de uso en cada unode ellos.El Grfico 3_2 b, permite calcular la carga idrulica a la entrada para tubos circulares de

ormign, conocidas las condiciones de entrada, tamao y caudal de diseo. El Grfico3_2 c, permite disear las alcantarillas de cajn conocidas las condiciones de entrada,tamao y caudal.

Eficiencia Hidrulica en %lcantarillas con Control de Entrada.

"a curva de descarga de la alcantarilla o relacin entre la carga idrulica y el caudal quecircula, presenta dos tramos bien definidos.1uando la carga es pequea, la obra funciona como un vertedero y a medida que lacarga aumenta, la obra funciona como un orificio. Entre ambas situaciones se produceuna transicin suave. 1uando la obra funciona como vertedero la capacidad aumenta conpequeos aumentos de carga@ sin embargo, al actuar como orificio se requierenaumentos importantes de carga para aumentar la capacidad de porteo.

En los Grficos 3_3 a y b, se muestran ejemplos ilustrativos de variaciones de carga enfuncin del caudal y del tipo de situacin de entrada para tubos circulares y de cajn devarias dimensiones. Estas "minas permiten tener una idea de la capacidad de porteo delas obras en funcin de la carga, indican la influencia del tipo de entrada y comparan elefecto de la forma de la seccin Acircular de ormign y celularB."os caudales graficados corresponden a situaciones representativas de valores de diseocon 86, :7, 76 y 866 aos de per/odo de retorno. Estas "minas ayudan al proyectista en

el diseo de la obra, aportando antecedentes para seleccionar el tipo de obra, tamao dela seccin y disposicin de las obras a la entrada de la alcantarilla.En el Grfico 3_3 a, se muestran los grficos correspondientes a tubos circulares deormign de 6,C m, 8m y 8,7m de dimetro para varias situaciones de entrada a la obra.1omparando las curvas se aprecia el efecto del tipo de material del tubo, del tipo dearista y de la transicin entre la canalizacin y la alcantarilla.En el Grfico 3_3 b, se comparan las condiciones de escurrimiento que se producen enalcantarillas de cajn de varias dimensiones y tipos de entrada. Se aprecia en los grficosel efecto que tiene los muros frontales, los muros de ala y las aristas sobre la cargaidrulica necesaria para conducir el mismo caudal.

*"1*3*)+""*S 14 143)4" $E S*"+$*.El escurrimiento en alcantarillas con control de salida puede presentarse con conductolleno o parcialmente lleno, ya sea en una zona o en toda la longitud de la alcantarilla. Sicualquier seccin transversal escurre llena, se dice que el escurrimiento es, a seccinllena. El Grfico 3_4, muestra varias condiciones de escurrimiento con control de salidapara varias alturas. "os procedimientos de clculo son diferentes si la salida essumergida o no y por lo tanto, se analizarn los distintos casos que se ilustran en elGrfico 3_4, separadamente.

Salida Sumergida.

En este caso la carga ', o energ/a necesaria para acer circular un gasto dado por laalcantarilla, se emplea en vencer las prdidas de entrada, prdidas por frotamiento,evaluadas con la ecuacin de 9anning, y altura de velocidad en la salida.2or consiguiente, se calcula con la siguiente relacin?


"a carga ', es la diferencia entre la l/nea de energ/a en la seccin de entrada y la cotapiezomtrica en la seccin de salida. Sin embargo, en general, debido a que la Ielocidaden el remanso es pequea se supone que la l/nea de energ/a es coincidente con el nivelde aguas a la entrada, lo que implica que los niveles calculados pueden ser algo mayoresque los reales."a Tabla 3_3 a entrega coeficientes de prdida de carga en la entrada para los distintostipos de entrada en alcantarillas que escurren llenas o parcialmente llenas con control desalida. Este coeficiente al ser multiplicado por la altura de velocidad, entrega la prdidade energ/a debida a la singularidad que produce la entrada a la obra."a Tabla 3_3 b entrega coeficientes de rugosidad de 9anning para los materiales usadoscom&nmente en alcantarillas.


1alculada la carga ', el nivel de aguas a la entrada A'eB se calcula sumando la carga alnivel de aguas a la salida de la alcantarilla. En la determinacin de este &ltimo, puedenpresentarse dos situaciones. Si a la salida, el cauce tiene una seccin transversal,pendiente y rugosidad razonablemente uniformes, se puede suponer la e%istencia de

altura normal a la salida y calcularla empleando la frmula de 9anning.Si por el contrario, e%isten en el cauce acia aguas abajo disminuciones de anco opendiente que impliquen un control del rgimen idrulico del escurrimiento, debecalcularse el nivel de aguas a la salida de la alcantarilla, empleando los mtodos declculo de ejes idrulicos o curvas de remanso.

Salidas no Sumergidas.

Si el nivel de la corriente inmediatamente aguas abajo de la salida se encuentra pordebajo del dintel de la alcantarilla. "a condicin de salida sumergida no e%iste y ladeterminacin del nivel de aguas a la entrada se realiza en forma diferente. "a mayor/a

de los cauces naturales suelen ser relativamente ancos comparados con la alcantarilla,y la profundidad de agua en el cauce puede ser menor que la profundidad cr/tica de laalcantarilla, por lo cual, el nivel de la corriente aguas abajo no influye en la capacidad oen el nivel de remanso en la entrada.

"a situacin presentada para el caso < ocurre para caudales altos, capaces de producirun escurrimiento con altura cr/tica igual al dimetro o altura de la alcantarilla en la salida.En este caso, la l/nea piezomtrica en la salida coincide con el dintel de la alcantarillapara todo caudal igual o superior al que produce una altura cr/tica igual a la altura delconducto. 2ara calcular el nivel de aguas a la entrada se sumar la carga idrulica a la

altura del dintel en la salida. "as alturas cr/ticas en secciones rectangulares y circularesse calculan siguiendo el procedimiento y las e%presiones establecidas en la 'idrulica.

1uando la profundidad cr/tica cae bajo el dintel de salida, la superficie libre tiene la formaindicada en el caso 1 del Grfico 4_3, dependiendo de la magnitud del caudal. En estascondiciones, la determinacin e%acta de la profundidad de agua en la entrada requerir/adel clculo del eje idrulico. Este clculo requiere bastante tiempo y puede conseguirseun diseo apro%imado siguiendo el procedimiento que se detalla a continuacin.2ara encontrarse en las condiciones de escurrimiento mostradas en el caso 1, laalcantarilla debe escurrir llena, en parte de su longitud. "a l/nea piezomtrica para laporcin llena, pasar por el punto en que la corriente se separa de la parte superior del

conducto, representado por el punto * de la figura. Se demuestra, por clculos de lacurva de remanso, que si se prolonga en recta, la l/nea piezomtrica, cortar el plano dela seccin transversal de salida, en un punto situado por encima de la superficie libre dela corriente que en dico sitio tiene la profundidad cr/tica. Este punto se encuentraapro%imadamente, en la mitad de la distancia, entre el dintel de la alcantarilla y aprofundidad cr/tica. "a prolongacin de la recta mencionada anteriormente puedeconsiderarse como una l/nea piezomtrica equivalente, y la carga ' determinada por laecuacin o los nomogramas puede sumarse al nivel de aquel punto, para obtener la cotade la superficie del remanso de entrada.


"a condicin de escurrimiento lleno en parte de la longitud del conducto Grfico 3_4,caso !, se producir cuando la profundidad del agua a la entrada, medida desde el nivelde la superficie del remanso calculado anteriormente, es igual, o mayor que la cantidad?

$nde? I es la velocidad media para la seccin transversal llena del conducto@ Te laprdida de carga en la entrada@ y $ la altura interior de la alcantarilla. Si la profundidad deagua en la entrada es menor que el valor precedentemente consignado, la corrientepresentar una superficie libre en toda la longitud del conducto, caso $.2ara obtener con precisin la profundidad en la entrada, en las condiciones deescurrimiento del caso $, deber recurrirse al clculo de la curva de remanso. "asolucin apro%imada recomendada, es la misma que la dada para las condiciones deescurrimiento del caso 1, con la reserva de que la precisin en el clculo de laprofundidad en la entrada 'e disminuye a medida que decrece el caudal de descarga.2ara los fines del diseo, este mtodo es generalmente satisfactorio para profundidadesdel remanso de entrada mayores a 6,R7 veces la altura del conducto.1alculada la carga A'B la profundidad del agua en la entrada medida desde el umbralA'eB, puede e%presarse por una sola relacin para todas las condiciones de escurrimientocon control en la salida.Esta ecuacin es la siguiente?'e P '8 ' U "i @ en que

'e P 2rofundidad de agua en la entrada A m B.' P 1arga de la alcantarilla A mB." P "ongitud de la alcantarilla Am B.i P 2endiente de la alcantarilla.'8 P 1ota piezomtrica en la salida medida desde el umbral de la salida de la alcantarillaAmB.1uando el nivel superficial de la corriente inmediatamente aguas abajo de la salida,iguala o sobrepasa el dintel, '8 es igual a dica profundidad de agua Si el nivel aguasabajo, se encuentra bajo el dintel A1asos 5@ siendo < el anco de la obra en AmB.

2)41E$+9+E34 2*)* "* SE"E11+= $E" 3*9*L4 $E 0* *"1*3*)+""*.

* continuacin, se resume el procedimiento detallado para el clculo de las dimensionesde una alcantarilla.aB 4rdenar todos los datos de diseo? caudal Am5>segB, longitud de la alcantarilla A mB,

pendiente de la alcantarilla, profundidad admisible en el remanso de entrada AmB,velocidades m%imas y medias de la corriente en el cauce natural y eleccin tentativa deltipo de alcantarilla, material, forma del conducto y tipo de entrada.bB $eterminar en primera apro%imacin las dimensiones del conducto, suponiendo, porejemplo, una velocidad en el conducto. Si resulta un anco e%cesivo, debido a lalimitacin de altura que impone el terrapln puede pensarse en una alcantarilla m&ltiple.cB $eterminar la profundidad del remanso de entrada suponiendo escurrimiento concontrol de entrada. Si esta profundidad resulta mayor que la admisible debe ensayarseuna nueva dimensin tentativa.


dB Suponer escurrimiento con control de salida y determinar la profundidad en el remansode entrada. +nicialmente debe determinarse la profundidad de la corriente en la salida yseguir el procedimiento que corresponda seg&n sea una situacin de salida sumergida ono sumergida.eB 1omparar las profundidades en el remanso de entrada con escurrimientos con controlen la entrada y en la salida. El valor determinante es el mayor de ambos, e indica cual es

el tipo de control que rige para las dimensiones elegidas, en las condiciones delproblema.fB Si el valor determinante es mayor que el admisible y ay control de salida, elegir unadimensin mayor y repetir el clculo para control de salida.gB )epetir el procedimiento asta contar con un tamao adecuado.B 1alcular la velocidad de salida y verificar que su valor sea menor que los m%imosadmisibles. Tabla 3_1 a .

iB *notar las caracter/sticas de la alcantarilla finalmente elegida, incluyendo tipo, tamao,profundidad del remanso en la entrada y velocidad de salida.

2)4


filtraciones no slo en las uniones, sino tambin a lo largo de la alcantarilla que vanerosionando el material de relleno bajo ella, y pueden finalmente causar la falla de laalcantarilla o del terrapln.

*nflexiones del E(e de la %lcantarilla.

1uando el eje de la alcantarilla no es recto, ya sea en planta o perfil, los cambios dedireccin deben acerse en la forma ms gradual y uniforme que permita el lugar. 2araestos casos, debe tomarse en cuenta el paso de slidos flotantes y el depsito desedimentos. Si la alcantarilla opera con control de salida deber tomarse en cuenta lasprdidas de carga debidas al cambio en la direccin del eje, las cuales son generalmentepequeas, pero en casos importantes, ser necesario calcularlas.

Soca+acin Local a la Salida.

1uando la velocidad del escurrimiento en la alcantarilla es alta, puede producirse unasocavacin local a la salida de la obra que comprometa su estabilidad. En estos casos,

deben tomarse precauciones especiales, ya sea protegiendo el cauce natural con unpedrapln adecuado, solera de ormign o bien incluyendo obras de disipacin deenerg/a.

CRITERIOS DE INSTALACIN.

14S+$E)*1+4ES S4


necesarias, tales como acumulacin de material de arrastre, depsitos de sedimentos,erosin, socavacin y dao en la estructura.* veces, estas inspecciones revelan la necesidad de reparaciones mayores tales comoproteccin contra la erosin o la construccin de disipadores de energ/a.En ciertos casos, las condiciones cambian con respeto a las que ab/a en el momento enque se dise la alcantarilla. 2or ejemplo, la urbanizacin de la zona, los cambios en la

cuenca idrogrfica, la canalizacin del cauce, alteran las condiciones de diseo ydebern tomarse las medidas correctivas del caso.1uando e%isten estructuras especiales para la retencin de material de arrastre, esnecesario que stas tengan un fcil acceso, ya que la mayor/a de ellas requieren delimpieza despus de cada tormenta. *l elegir el tipo de estructura para retener el materialde arrastre deber tomarse en cuenta la frecuencia con que ser posible acer estaslimpiezas. Si se anticipa que la frecuencia ser muy baja, conviene ms bien disear laalcantarilla de modo que los slidos flotantes pasen por ella.

*


)ecomendaciones sobre 3ipo y 1antidad de 1emento, basadas en *nlisis de 1ontenidode Sulfatos en Suelos y *guas.

SE#0)+$*$ ( I+$* X3+".

El diseo de alcantarillas debe proporcionar seguridad para el trfico medianteestructuras que cumplan cabalmente la funcin idrulica asignada. *dems, deben estarubicadas de tal modo, que presenten el m/nimo de peligro para el trfico."os e%tremos de las alcantarillas deben estar ubicados al e%terior del S*2. En el caso decmaras que deban situarse pr%imas a la calzada de trnsito, tales como sumideros, sedebern emplear rejillas de proteccin. Sin embargo, antes de considerar esta solucin,deber estudiarse su capacidad idrulica y la posibilidad de que sean obstruidas porslidos flotantes. 2ara aquellos casos en que sea imposible sacar los e%tremos de laalcantarilla totalmente fuera del S*2, debern consultarse barreras protectoras.$ebido a los fenmenos de abrasin y corrosin, y cambios bruscos de temperatura, lavida &til de los materiales constituyentes de las alcantarillas debe ser mayor que la vida&til econmica de la carretera, considerando el tipo de pavimento que sta posea.

BOCAS DE TORMENTA

"a entrada del desagYe es conocida como boca de tormenta o imbornal. 'ay dos tiposprincipales de bocas de tormenta@ bocas de tormenta laterales y bocas de tormenta

emparrilladas. "as bocas de tormentas laterales estn localizadas adyacentes al bordilloAcordnB y dependen de la abilidad de la abertura bajo la piedra trasera o dintel paracapturar el flujo. "as mismas estn usualmente deprimidas en el lado inverso del canal afin de mejorar la capacidad de captura. "as bocas de tormenta emparrilladas tienenparrillas o rejillas para evitar que objetos voluminosos y escombroscaigan en el sistemade alcantarillas. Sin embargo, sus barras estn lo bastante ampliamente espaciadas paraque el flujo de agua no se vea impedido. 1onsecuentemente, sedimento y mucosobjetos pequeos pueden pasar y caer. *dems, si las barras del emparrillado estndemasiado apartadas, las aberturas pueden llegar a representar un riesgo para ciclistas,peatones y otros en el rea. "as parrillas con ranuras largas y estrecas son de particularpreocupacin para los ciclistas, ya que las mismas pueden causar que el ciclista pasesobre el manubrio o pierda el control y caiga. "as bocas de tormenta en calles y reas deaparcamiento deben ser lo bastante fuertes para soportar el peso de los ve/culos.

*lgo del sedimento ms pesado y algunos objetos pequeos pueden llegar a asentarseen una cuenca de captura, u oyo, la cual yace inmediatamente por debajo del punto desalida, donde el agua de la parte superior del reservorio constituido por la cuenca decaptura fluye por encima acia el alcantarillado propiamente dico. "a cuenca de capturacumple en gran medida la misma funcin que la ;trampa; en la fontaner/adel aguaservida domstica.
http://es.wikipedia.org/wiki/Escombrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fontaner%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fontaner%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Escombro


En Estados 0nidos, a diferencia de la trampa de fontaner/a, la cuenca de captura no evitanecesariamente que escapen los gases de alcantarilla tales como el sulfuro deidrgenoy el metano. En cambio en el )eino 0nido, donde son llamadas g#lley$%o&sAque vendr/a a significar ;ollas tragonas;B, las mismas estn diseadas comoverdaderas trampas llenas de agua y s/ bloquean el regreso de gases y roedores.

"a mayor/a de las cuencas de captura contendrn agua estancada durante las partesms secas del ao y pueden ser usadas por losmosquitospara reproducirse. "arvicidasu ormonas antilarvarias, a veces soltados desde ;bizcocos antimosquito;, an sidousados para controlar la reproduccin de mosquitos en las cuencas de captura. "osmosquitos pueden ser impedidos de alcanzar las aguas quietas o el alcantarilladopropiamente dico mediante el uso de un ;filtro de cono invertido;. 4tro mtodo de controlantimosquito es desparramar una fina capa de aceite en la superficie del agua estancada,interfiriendo con los tubos respiratorios de las larvas de mosquito.

El desempeo de las cuencas de captura en la tarea de eliminar sedimentosyotros contaminantesdepende del diseo de la cuenca de captura Apor ejemplo, el tamao

del oyoB, y del mantenimiento rutinario para retener el almacenamiento disponible en eloyo a fin de capturar sedimento. "as municipalidades usualmente tienen grandescamiones de desagote que efect&an esta tarea.

"as cuencas de captura act&an como una primera l/nea de pretratamiento para otrasprcticas de tratamiento, tales como las cuencas de retencin, mediante la captura desedimentos voluminosos y basura, callejera procedentes de las corrientes de aguaurbana antes de que ingresen en los caos del drenaje de tormenta.

5.5 PLANOS EJECUTIVOS

INTRODUCCION AL PLANO EJECUTIVO

$E-++1+4.-El plano ejecutivo se define como el documento a travs del cual, elingeniero civil da a conocer en forma grfica y detallada los resultados propios de losdiseos, y los materiales que propone utilizar en los elementos que integran toda obra aejecutar.

+924)3*1+* $E" 2"*4 EKE103+I4.-El plano ejecutivo es importante porque es lagu/a para el ingeniero civil y todo aquel que participa en la obra, para garantizar lacorrecta ejecucin de todos y cada uno de los componentes del sistema objeto de su

diseo.

#)024S $E 2"*4S EKE103+I4S:1.$'()*+S )-/T!T+*/!+S2lantas arquitectnicas1ortesfacadas

2.$'()*+S ST!T)(S"osas

1olumnas9uros estructurales1astillos$alasIigas y trabes9uros de contencin9arcos r/gidos y armadurasEtc.
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulfh%C3%ADdricohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulfh%C3%ADdricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metanohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metanohttp://es.wikipedia.org/wiki/Culicidaehttp://es.wikipedia.org/wiki/Culicidaehttp://es.wikipedia.org/wiki/Sedimentohttp://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_h%C3%ADdricahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulfh%C3%ADdricohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulfh%C3%ADdricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metanohttp://es.wikipedia.org/wiki/Culicidaehttp://es.wikipedia.org/wiki/Sedimentohttp://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_h%C3%ADdrica


3.$'()*+S !/*T)!/+*1iclpeo9amposter/aZapata corridaZapatas aisladas"osas de cimentacin

2ilotesEtc.

4.$'()*+S )*/)!/+*5.$ '()*+S +)S TSTS6.$ '()*+S T+'+G)7/!+S

EN0+24 E1ES*)+4 2*)* E" $ES*))4""4 $E" 2"*4 EKE103+I4

1omputadoraSoftare+mpresora2lotters.

$+9ES+4ES 14IE1+4*"ES $E "V9+*S

En obras civiles las dimensiones ms usuales y convenientes son de !6%[6 cm.AalbaneneB y CR%7R cm. Apapel bondB.

Se dice que estos tamaos de planos son ms convenientes ya que son dimensiones quefcilmente se pueden e%tender en la obra para cotejar cualquier informacin.

En los planos topogrficos se llegan a utilizar lminas de mayores dimensiones, pornecesidad propia de la informacin a proporcionar.

*ctualmente se utiliza el papel de rollo ya sea de albanene o papel bond ya que es mspractico en los plotters.

4

diseño de alcantarillas transversales y bocas de tormenta

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