Trabajo de Drenajes en vias

7/13/2019 Trabajo de Drenajes en vias

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Introduccin

De la lluvia que cae sobre la superfcie de la tierra, una parte

escurre inmediatamente, reunindose en corrientes de agua; otra seevapora y el resto se infltra en el terreno.

Cuando el agua de escurrimiento de infltracin alcanza la carretera,si no se dispone de los elementos necesarios para conducirla odesviarla, puede ocasionar la inundacin de la calzada, eldebilitamiento de la estructura de la carretera y la erosin o elderrumbe de los taludes, con graves perjuicios para el usuario de lava.!

"ara contrarrestar estos problemas se recurre a la construccin deobras de drenaje con el objetivo primordial de que los drenajes enprimer lugar, reduzcan lo mas que sea posible la cantidad de aguaque llega al camino, y en segundo lugar dar salida r#pida al agua,cuyo acceso a la carretera sea inevitable.

$na parte importante de la %idrologa es la relacin y an#lisis dedatos, la disposicin de datos b#sicos adecuados es esencial en todas

las ciencias y la %idrologa no es la e&cepcin.

Objetivos

Objetivo general


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'studio de los principios %idrolgicos y %idr#ulicos aplicados alestudio de drenajes en carreteras.

Objetivos especfcos

(nvestigar los principios %idr#ulicos y %idrolgicos aplicados enla construccin de drenajes en carreteras

'studio de la aplicacin de drenajes que se utilizan envialidades

)nalizar los par#metros importantes de la %idrologa basados enla ejecucin de drenajes en carreteras


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PRINCIPIOS DE HIDROO!I" "PIC"D" " ES#$DIO DEDREN"%E DE C"RRE#ER"S&

*a %idrologa es la ciencia que trata del origen, distribucin ypropiedades de las aguas terrestres. *os aspectos %idrolgicos que sedeben destacar en un estudio de drenajes son la precipitacin y elescurrimiento de las aguas por encima y por debajo de la superfcieterrestre!. 'l 'studio +idrolgico es importante para el diseo de unacarretera, ya que proporciona los datos necesarios, los cuales sirvenpara captar, conducir y alejar de la carretera el agua que puedacausar problemas inmediatos posteriores. *a precipitacin es lacada del agua, en -orma lquida, sobre la superfcie de la tierra; para

e-ectos de diseo se analizan los datos de precipitacin registradospor una estacin pluviografca m#s cercana.

'l segundo de los acontecimientos del ciclo %idrolgico que interesadestacar en los estudios de drenaje vial, es el comprendido entre elmomento en que la lluvia cae sobre la tierra y el instante en que elagua de escurrimiento pasa por un determinado punto del cauce.

C"SI'IC"CION DE DREN"%E

'l drenaje artifcial se clasifca en superfcial y subterr#neodependiendo si el agua escurre o no por la superfcie terrestre. 'ldrenaje superfcial puede considerarse longitudinal o transversal,segn la posicin que las obras guarden con respecto al eje delcamino. 'l drenaje longitudinal capta los escurrimientos para evitarque lleguen al camino o permanezcan en el, se llama longitudinalporque se sita paralelo al eje del camino!.

De este tipo de drenaje son las cunetas, contra cunetas, canales de'ncauzamiento, etc. 'l drenaje transversal da paso al agua que cruzade un lado al otro del camino o la retira lo m#s r#pido posible de lacorona; ejemplo de estos drenajes son las alcantarillas de tubo,bvedas, losas, puentes y el bombeo del camino. De acuerdo con lasdimensiones del claro de las obras de drenaje transversal, se divideen drenaje mayor y drenaje menor; el drenaje mayor requiere de

obras con un claro superior a / mt, a las obras de drenaje mayor seles llama puente y las de drenaje menor alcantarillas.


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DREN"%E DE " C"("D" ) DE OS "#ER"ES DE " *I"

'l agua que cae sobre una calzada escurre superfcialmente sobreella, y como consecuencia de la pendiente, del bombeo o del peralte,0uye longitudinal o 1ransversalmente. 'n el drenaje de carreteras, loscanales son utilizados como zanjas laterales y de coronacin, cadas ytorrenteras, cunetas y alcantarillas que trabajan parcialmente llenas.*as zanjas laterales son canales que se construyen adyacentes a lava, en los tramos de corte, para remover las aguas que caen sobre lacalzada y sobre los taludes. 'l diseo de los canales es a la vez unproblema %idrolgico e %idr#ulico2 %ay que determinar la cantidad de

agua que llegara al canal y las dimensiones de la estructuraadecuada para conducirla. )dem#s debe ser econmico de construir,requerir poco mantenimiento, no constituir un peligro para losve%culos que se salen accidentalmente de la va y ser estticamenteagradable.

DISE+O HIDR,$ICO

'l Diseo +idr#ulico de una obra consiste en calcular el #reanecesaria para poder dar paso al volumen de agua que seconcentrara a la entrada de dic%a obra; para realizarlo se requierenprevios estudios de precipitaciones pluviales, c#lculo e&acto de #reas,calculo de pendientes del terreno y estudios de la -ormacingeolgica de la cuenca!.

'l 'studio +idr#ulico sirve para disear los elementos %idr#ulicos dela carretera 3ue servir#n para la evacuacin de la escorrentasuperfcial y predecir el posible impacto, aguas abajo en los puntos de

descarga y as poder realizar las obras de mitigacin de riesgonecesario 4muros, bvedas, etc.

'n la +idr#ulica de los canales abiertos se deben distinguir lossiguientes 'lementos 5eomtricos de las secciones de un canal2

6rea o 7uperfcie mojada2 's la seccin transversal de lacorriente de agua que conduce el canal.

"ermetro 8ojado2 's la longitud de la lnea de interseccin delplano de la seccin transversal con la superfcie mojada del

canal.


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9adio +idr#ulico2 's la relacin entre el #rea y el permetromojado.

"ro-undidad +idr#ulica2 's la relacin entre el #rea y lasuperfcie libre.

:actor de 7eccin2 's el producto del #rea por la raz cuadradade la pro-undidad %idr#ulica.

DISE+O DE C"N"ES P"R" E DREN"%E DE C"RRE#ER"S

Como ya se %a indicado, los canales constituyen los elementos decaptacin y conduccin de las aguas superfciales que caen sobre la

calzada y sus laterales. 'l conjunto de canales de drenaje que seimplanta sobre una carretera constituye un sistema cuyo proyectoabarca tres -ases2

'l establecimiento del sistema. *a determinacin de los caudales de agua que llegan a los

canales. 'l diseo de los canales.

'l, establecimiento de un sistema de canales de una va se realiza,pre-eriblemente, sobre los planos topogr#fcos del trazado o delproyecto. )l trazar el sistema, se debe atender a que losalineamientos de canales sean lo m#s recto posible y, a que loscambios de direccin se e-ecten gradualmente; la longitud no debeser mayor de


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*as lluvias pueden estimarse para -recuencias de cinco, diez o quinceaos, segn sea la importancia de la va, la situacin del canal y las-acilidades de conservacin y mantenimiento. *a seleccin de la-recuencia para el diseo es de primordial importancia, ya que tanto

el sobre diseo como el subdiseo representan un e&ceso de costo alargo plazo.

"ara el diseo de canales de drenaje en vas rurales, no se requiereuna gran precisin en la determinacin del tiempo de concentracin.Como valor mnimo del tiempo de concentracin se recomienda . Determinacin de la seccin adecuada para la descarga de diseoy la

"endiente e&istente.

. Determinacin de la proteccin contra la erosin cuando lavelocidad del

)gua en el canal sea mayor que la velocidad m#&ima permisible.


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DISE+O DE OS C"N"ES RE*ES#IDOS

'n los canales revestidos, la velocidad no constituye un problema deerosin.

'n estos canales no erosionables, el diseo se reduce a determinarla seccin del canal mediante la -rmula del 0ujo uni-orme yestablecer las dimensiones m#s convenientes de acuerdo a laefciencia %idr#ulica y la economa de la obra.

*os -actores que deben tomarse en cuenta en el diseo son2 el tipo derecubrimiento, el cual determinara el coefciente de rugosidad; lavelocidad mnima permisible, para evitar la sedimentacin de losarrastres; la pendiente longitudinal del canal; la -orma de la seccin;el borde libre y la efciencia de la seccin %idr#ulicamentedeterminada.

DREN"%E #R"NS*ERS" DE C"RRE#ER"S&

$nas de las -unciones de los drenajes de una carretera es la deproveer las -acilidades necesarias para dar paso a las aguas, de unlado a otro del cuerpo de la va, -uncin que es cumplida,generalmente, por las alcantarillas y los puentes, estructuras quereciben el nombre de Drenajes 1ransversales.

*as alcantarillas continan o sustituyen a una zanja cuando la

corriente de agua encuentra una barrera artifcial como el terraplnde una carretera.

*os puentes son estructuras que permiten el paso de corrientes m#scaudalosas que escurren por una quebrada, arroyo o un ro.

+idr#ulicamente las alcantarillas se defnen como conductos cerrados,ya que pueden operar con la lnea de carga de la corriente de aguapor encima de su corona y, por consiguiente trabajar a presin. $naalcantarilla que no trabaje a plena carga opera de la misma manera

que un canal abierto.


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*as alcantarillas pueden ser construidas de diversas -ormas2redondas, ovaladas o abovedadas, cuadradas y rectangulares; y est#n%ec%as de distintos materiales, concreto re-orzado o sin re-orzar,metal liso o corrugado, etc.

Objetivos del drenaje sub superfcial

'l objetivo general del drenaje sub superfcial de una carretera es laeliminacin del agua del suelo o infltrada que la puedan a-ectar, conel fn de garantizar la estabilidad de la plata-orma, la de la estructura

del pavimento y la de los taludes de la carretera. *os objetivosespecfcos se pueden resumir en2

:acilitar la ejecucin de las e&planaciones durante la -ase deconstruccin de la carretera, pues el adecuado drenaje permitela circulacin y el trabajo de las m#quinas y -avorece laposibilidad de utilizacin de los suelos e&cavados en laconstruccin de terraplenes.

(mpedir la saturacin de la subrasante y de las capas delpavimento, aumentando la capacidad portante de aqulla,mejorando su capacidad de respuesta y reduciendo el espesorrequerido de pavimento.

Contribuir en la estabilidad de los taludes mediante laorientacin -avorable de los 0ujos de agua subterr#nea, lareduccin de las presiones intersticiales y, consecuentemente,el mejoramiento de sus propiedades geotcnicas.

Principios generales del drenaje sub superfcial

Con el fn de evitar los problemas que genera el agua subterr#nea oinfltrada en una carretera, es necesario proyectar sistemasespecfcos de drenaje sub superfcial, partiendo de los siguientesprincipios b#sicos2

'n relacin con el pavimento, se debe -acilitar la evacuacin delagua que, por defciencias o limitaciones en la red de drenaje


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superfcial o por la presencia de fsuras o juntas en la superfciedel pavimento, se infltre en l.

'n relacin con las e&planaciones, se deber#n derivar las

-uentes de agua que aparezcan durante la construccin odurante la operacin de la carretera. )dem#s, se deber# abatirel nivel -re#tico. 'sta labor se e-ecta normalmente durante laetapa de construccin para -acilitar la ejecucin de lase&planaciones o para reducir el espesor necesario depavimento;

?o obstante, el abatimiento se debe realizar tambin durante la

-ase de operacin de la carretera para estabilizar los taludes yaumentar la capacidad portante de la sub rasante.

'unciones b.sica del drenaje sub superfcial

*os sistemas de drenaje sub superfcial deben cumplir lassiguientes -unciones b#sicas para minimizar los impactos delagua interna en los proyectos viales2

)batir el nivel -re#tico en el #rea de la carretera, en los taludesde los cortes y los rellenos y en las -undaciones de losterraplenes y de las estructuras viales.

(nterceptar las fltraciones subterr#neas para impedira0oramientos de agua en el pavimento.

Drenar el agua superfcial que se infltre en el pavimento y en

las estructuras de contencin.

Colectar las descargas de los di-erentes sistemas de drenajesub superfcial

#ipos / usos del drenaje subsuperfcial de carreteras


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Desde el punto de vista -uncional, los elementos del sistema dedrenaje subsuperfcial se puede clasifcar en dos categoras2 4i@ losque controlan la infltracin y 4ii@ los que controlan el aguasubterr#nea. *os primeros se disean y construyen para interceptar yremover el agua que ingresa en la corona debido a la precipitacin o

al 0ujo superfcial, en tanto que los segundos tiene como propsitoabatir el nivel -re#tico y reducir el movimiento de agua en lassubrasantes y las capas del pavimento. *a manera m#s comn deidentifcar los elementos del sistema de subdrenaje es en trminos desu localizacin y su geometra. *as clasifcaciones -amiliares de estetipo incluyen2 drenes longitudinales, drenes transversales,drenes %orizontales, capas permeables, sistemas de pozos y otrosm#s elaborados.

Drenes longitudinales

Como lo indica su nombre, un dren longitudinal se coloca en unadireccin esencialmente paralela al eje de la carretera tanto%orizontal como verticalmente. 'st# constituido por una zanja decierta pro-undidad, un fltro protector de alguna clase y,eventualmente, un tubo colector. 'l grado de

Drenaje Subsuperfcial7ofsticacin empleado en el diseo de estos drenes depender# de la-uente de agua que deba ser drenada y de la manera como se espera

que ellos -uncionen. Cuando se instalan para contribuirespecfcamente en la evacuacin del agua que se infltra en elpavimento, se llaman drenes laterales de base o drenes colectoreslongitudinales 4ver :igura


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:igura


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4ver :igura


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superficialmente por la superficie de la carretera y sus taludes. $or lo tanto, sede%en completar con drenes su%terr!neos, denominados drenes del firme, paracaptar el agua que puede infiltrarse por la superficie de la va.

Cunetas de pie de talud del terrapln.

Estas cunetas, llamadas tam%in de proteccin del pie de talud del terrapln,se construyen para evitar que el agua acumulada al pie de los terraplenespueda contaminar por capilaridad las o%ras de tierra.

Cunetas de guarda&e construyen en lugares donde de%ido a la naturale#a de los cortesefectuados para conformar la e"planacin es necesario evacuar parte del aguaque, de otra forma, tendra que circular al pie del talud de la va, lo que traecomo resultado un aumento considera%le de la seccin transversal de las

cunetas, para poder desaguar el caudal de llegada, lo que complica las o%rasde ejecucin. 'esumiendo, la funcin es interceptar y evacuar parte del aguaque corre por los taludes del corte y desviarla para evitar que llegue a lacarretera.

Cunetas escalonadas.Este tipo de solucin se adopta en #onas de topografa muy accidentada,construyndose cunetas con perfil escalonado y saltos en los puntos de cam%iode nivel. Los saltos pueden ser(

De piedra. De hormign monoltico De hormign armado.)unetas construidas en #onas en terrapln protegen tam%in los %ordes de la%erma y los taludes del terrapln de la erosin causada por el agua lluvia,adem!s de servir, en muchas ocasiones, para continuar las cunetas de cortehasta una corriente natural, en la cual entregar

Cunetillas.&on o%ras de drenaje cuyo o%jetivo es recoger y encau#ar las aguasprocedentes de la cal#ada, paseos y aceras.

Tipos de seccin seguridad vial

La seccin transversal de la va y dentro de ella la de la cuneta, juega un papelfundamental en la seguridad vial, por lo que al proyectar las cunetas con una


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determinada seccin, este aspecto de%e ser considerado. )unetas con unaseccin inadecuada pueden originar pro%lemas de encunetamiento de losvehculos y, en los casos m!s graves, hasta vuelco, m!s a*n si por limitacionesde espacio se proyectan %erma+cunetas, las que necesariamente implicancirculacin o permanencia de vehculos cerca a la cuneta. &ecciones

rectangulares o trape#oidales profundas o con taludes altos haceninfranquea%les o dificultan en gran manera la salida de vehculos, por lo que,en caso de ser empleadas, de%en estar acompaadas de %arrerasdeseguridad, %ordillos o guardarruedas o, como mnimo, de seales deadvertencia con el adecuado manejo desde el punto de vista de seguridad deestos elementos que o%staculi#an el tr!nsito vial separacin mnima desde el%orde de la cal#ada de - centmetros

.

Las secciones m!s recomendadas son, entonces, las para%licas con unaconstruccin complicada y %aja capacidad hidr!ulica/, las cuales son las m!sadecuadas en aquellos tramos viales donde se presenta entrada y salidapermanente de vehculos estaciones de servicio, locales comerciales, etc./ ylas triangulares las m!s sencillas de construir/, donde es espor!dica o nula lacirculacin vial.

Es usual la cuneta triangular de 0. m de ancho total, distri%uido .1- m al ladode la cal#ada y .2 m del lado del talud y.3 m de profundidad constituyendoun vrtice de 14/, con lo que se o%tiene una pendiente lateral de 3.56.

7tra alternativa, cuando la cuneta triangular es insuficiente o cuando el terrenoes rocoso, es el empleo de cunetas rectangulares, las cuales se de%en proveerde los elementos de proteccin para impedir que los vehculos tiendan a caerdentro de ellas %arreras de seguridad y %ordillos/

!evesti"iento o cuneta revestida.


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8na cuneta y, en general, un canal, se revisten con los siguientes o%jetivos(9'educir la infiltracin, la cual puede afectar la estructura misma del pavimento.9

'educir el !rea mojada por permitir mayores velocidades del flujo.9$revenir crecimientos vegetales.9'educir los costos de mantenimiento.9:ayor vida *til del canal.

9:ayor esta%ilidad de la seccin. &e considera, entonces, que el revestimientode las cunetas para vas de primer y segundo orden es necesario, mientras quepara vas de tercer ordenes opcional y se de%e definir a partir de un an!lisistcnico y de costos, dentro del cual se incluya el mantenimiento.

#unciona"iento $idr%ulico

El dimensionamiento o diseo hidr!ulico de la cuneta consiste en verificar quela capacidad hidr!ulica de la estructura, estimada con la e"presin de :anning,sea superior al caudal de diseo. La e"presin de :anning es(


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La pendiente coincide usualmente con la pendiente longitudinal de la va, salvoen aquellos casos en que se requiere una mayor capacidad hidr!ulica porfacilidad de desag;e se proyecta la cuneta en contrapendiente por un cortotramo. En estos casos especiales se de%e verificar que la pendiente sea, comomnimo, la menor recomendada por el


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filtro entrante o el tamao de la estructura de encole y la facilidad demantenimiento de la o%ra.

Cunetas en 'onas ur(anas se"iur(anas

El drenaje en #onas su%ur%anas y ur%anas de%e considerar el drenajesuperficial con caractersticas ur%anasA es decir, escorrentas superficiales,captacin mediante sumideros y conducciones hasta su disposicin finalmediante sistemas de alcantarillado con sus elementos de tu%era y po#os

El empleo de cunetas y de alcantarillas de tipo carretero en #onas ur%anas noslo es peligroso para el tr!nsito peatonal, sino que origina numerososconflictos con las descargas de un flujo concentrado so%re predios y viviendas.En estas #onas, la solucin de drenaje que se proyecte, ya sea netamenteur%ana o mi"ta, de%e asegurar la adecuada disposicin de las aguas lluvias, singenerar afectaciones.

El empleo de cunetas y de alcantarillas de tipo carretero en #onas ur%anas noslo es peligroso para el tr!nsito peatonal, sino que origina numerososconflictos con las descargas de un flujo concentrado so%re predios y viviendas.En estas #onas, la solucin de drenaje que se proyecte, ya sea netamenteur%ana o mi"ta, de%e asegurar la adecuada disposicin de las aguas lluvias, singenerar afectaciones


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.

Su"ideros o tragantes)omo complemento de las cunetillas surgen los sumideros o tragantes, cuyoo%jetivo es recoger el agua de escorrenta superficial que corre por las cunetasy eliminarla hacia el sistema de drenaje su%terr!neo que pasa por la va.

$ueden proyectarse de tres tipos( Laterales en %ordillo.


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Bori#ontales

.

:i"tos

La capacidad del sumidero puede estimarse en dependencia del tipopropuesto, as, para los laterales en %ordillo la e"presin usada es(

C,@[email protected]

Donde(

CA caudal, en 0seg.

B( $rofundidad de la l!mina de agua, propuesta por el proyectista, encm.

L( Longitud del sumidero en cm.

$ara los hori#ontales, si la profundidad de la l!mina de agua es inferior a 03 cm

C,0-2. $.B@3.

Donde(

CA caudal, en 0seg.

$( $ermetro de la a%ertura efectiva, en cm.


&i la profundidad de la l!mina de agua propuesta por le proyectista es superior

a 2 cm


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C31,-.&.H

Donde(

CA caudal, en 0seg.&( Frea efectiva del sumidero, en cm3


)uando la profundidad de la l!mina de agua est! comprendida entre 03 y 2cm, se tomar! el menor de los dos valores, o%tenindose la evaluacin de las

frmulas anteriores.

En el caso de sumideros mi"tos, se determina separadamente, la de cada unode los tipos que lo constituyen, como si fueran dos sumideros, uno acontinuacin del otro.

En general podemos afirmar que la capacidad de los sumideros depende de su

espaciamiento, el que a su ve# es funcin de la altura alcan#ada por el agua enla cuneta.

El espaciamiento se fija de forma tal que su capacidad iguale el caudal que aella va afluir. &e sit*an generalmente a distancias que fluct*an entre 3?+? m.tam%in de%e sealarse que en el caso de los sumideros hori#ontales, las%arras de las rejillas de%en disponerse paralelas a la direccin de la corrientede agua y el ancho del sumidero de%e ser igual al ancho normal de la cunetilla.

$or *ltimo, en el sumidero de%e disponerse una c!mara cilndrica oparaleleppeda, la cual est! provista de en arenero de sedimentacin del quepartir! una cone"in al sistema general del alcantarillado de la va. En la figurase puede o%servar el esquema de este dispositivo.

A)CANTA!I))AS


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8na alcantarilla es un conducto relativamente corto a travs del cual se cru#a elagua %ajo la va de un costado a otro.


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DISE*O DE A)CANTA!I))AS DE +O!,I-O ,ET/)ICOS

En el diseo convencional se eval*an los controles de flujo de entrada y desalida. El tirante de agua a la entrada tirante del estanque corriente arri%aso%re la parte m!s %aja de la entrada/ se calcula para el gasto de descargapara el proyecto suponiendo que(

0/ rige el control de entrada

3/ que rige el control de salida.

Entonces el tirante m!s alto de agua requerida de los dos define el tipo decontrol y la alcantarilla adquiere la categora de Gcontrol de entradaH o deGcontrol de salidaH. )on o%jeto de hacer e"peditos los c!lculos se simplifican lassuposiciones, y por comparacin de los tirantes de entrada, se evita la difcilla%or de definir el perfil del flujo real a lo largo del conducto de la alcantarilla noo%stante con este mtodo de diseo convencional, no se hace el intento demodificar las condiciones de flujo des+%alanceado que pueda e"istir. La curvade comportamiento de control de entrada representa la capacidad de flujo realde la alcantarilla en tanto que el comportamiento m!s favora%le de la curva decontrol a la salida es el potencial del conducto de la alcantarilla y estos

trminos no se logra la capacidad completa del conducto y e"iste una situacinque no es econmica.
http://www.ingenieracivil.com/2011/10/diseno-de-alcantarillas-de-hormigo-y.htmlhttp://www.ingenieracivil.com/2011/10/diseno-de-alcantarillas-de-hormigo-y.html


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Aletas0 ca(e'otes soleras

Los muros de ca%ecera o ca%e#otes y de aletas retienen el material delterrapln, protegindolo de la erosin y acortando la longitud de la alcantarilla,adem!s de dar esta%ilidad al e"tremo de la tu%era al actuar como contrapesoante posi%les fuer#as de su%presin. Las aletas ayudan a guiar el flujo hacia laalcantarilla, mejorando su desempeo hidr!ulico. &u orientacin y su longitudse proyectan para asegurar la entrada del flujo al conducto. tendiendo alcriterio hidr!ulico, un !ngulo de 2?I es ideal para las aletas, pero se podr!modificar para las condicin es especficas en cada caso. Las placas de soleraprotegen la tu%era contra la erosin, facilitan la entrada de agua al conducto ycontrarrestan las fuer#as de su%presin

O(ras co"ple"entarias1 canales escalonesEn funcin de los niveles de la corriente interceptada con respecto a la va, sepueden requerir o%ras complementarias tales como canales o r!pidas lisas oescalonadas que condu#can el agua adecuadamente hasta la entrada de laalcantarilla. s, por ejemplo, en los cortes de gran magnitud en que la va est!locali#ada muy por de%ajo del terreno natural, es necesario emplear r!pidasescalonadas para conectar la corriente e"istente en la parte superior con laalcantarilla que cru#a %ajo la va, mientras que si la diferencia de nivel no es tanalta, se puede emplear un canal. El diseo de am%os tipos de estructuras

canales y r!pidas/.


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Estructuras de salidaLas estructuras de salida son transiciones entre la alcantarilla y la corrientereceptora y, por lo tanto, sus criterios de diseo tam%in se %asan en el hechode no alterar dr!sticamente los patrones de flujo del cuerpo de agua receptoren cuanto a caudal y velocidad/ y en no generar pro%lemas de socavacin.

. Aletas0 ca(e'otes soleras)omo se e"pres para las estructuras de entrada, las aletas ca%e#otes ysoleras de salida cumplen una funcin hidr!ulica direccionando el flujo ydisminuyendo la velocidad de salida, as como una funcin estructuralconteniendo el terrapln y d!ndole esta%ilidad a la tu%era.

Dise2o del conducto de la alcantarilla3.3.4.5. #unciona"iento $idr%ulico

El flujo en una alcantarilla es usualmente no uniforme, presentando #onas conflujo gradualmente variado y #onas con flujo r!pidamente variado, por lo quesu an!lisis terico es complejo 'eferencia2.1/y se ha desarrollado con ayudade e"perimentacin en la%oratorio. De acuerdo al punto donde se encuentre laseccin de control en la alcantarilla, el flujo puede ser con control a la entrada ocon control a la salida y dependiendo de la sumergencia o no de los e"tremosdel conducto y la condicin de flujo a tu%o lleno o parcialmente lleno/, sepresentan diferentes tipos de flujo.

)ondiciones de flujo anali#adas en esta pu%licacin se muestran en la Jigura


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$ara el diseo, la condicin ideal de flujo corresponde al caso con control alaentrada, en el cual no e"iste sumergencia ni a la entrada ni a la salidaA la alturacrtica se encuentra en la entrada, siendo el flujo a superficie li%re de tiposupercrtico, apro"im!ndose a la altura normal en la salida de la alcantarilla.


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&in em%argo, en los casos en que las condiciones especficas de la o%ratopografa, niveles de agua en la salida/ no permiten la o%tencin de este tipode flujo o cuando se revisan alcantarillas e"istentes, es necesario estudiartodos los posi%les casos de flujo %ajo los cuales funciona la estructura.

#lu&o con control a la entradaEn esta condicin, el flujo sufre una contraccin severa en la entrada, por loque la capacidad de la tu%era es mayor que la capacidad de la estructura deentrada, siendo las caractersticas de la entrada tipo y forma/ y no las de latu%era seccin, rugosidad, !rea, longitud, pendiente/ las que determinan lacapacidad de la alcantarilla. La alcantarilla se comporta como un vertedero sinoe"iste sumergencia. En la entrada y como un orificio si se presentasumergencia, e"istiendo una #ona de transicin po%remente definida entream%os tipos de comportamiento, por lo que se emplean ecuaciones deregresin.

El funcionamiento de la alcantarilla se descri%e con las siguientes ecuaciones


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#lu&o con control a la salida

$ara esta condicin, la capacidad de la tu%era es inferior a la de la estructurade entrada, por lo que las caractersticas del conducto determinan la capacidadde la alcantarilla. La carga a la entrada BK/ se o%tiene calculando la curva deremanso a travs de la tu%era, asumiendo flujo gradualmente variado ypartiendo de una condicin de control o l!mina de agua en la salida igual alvalor m!"imo entre la profundidad crtica en la tu%era dc/ y la profundidad delagua en el canal de salida M/. )uando BKDN.O?, es posi%le evitar el c!lculo del perfil de flujo y emplear los resultadoso%tenidos por =orman.


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La ecuacin para o%tener de la carga en la entrada BK/, e"presada comoprofundidad, es

alcantarillas para desag6e de cunetas0 7iltros 'an&as decoronacin

Estas alcantarillas, en las cuales los caudales son %ajos y la estructura deentrada es una poceta o caja que colecta las aguas provenientes de cunetas,filtros o %ajantes, se disean como un canal >er numeral 2.-.0/ conunapendiente tal que la velocidad se encuentre entre la mnima y la m!"imapermisi%les. El di!metro mnimo de todas las alcantarillas, incluyendo lasalcantarillas de alivio de cunetas, es de .1 m.

3.3.4.8. Alcantarillas para cruce de corrientesEl diseo hidr!ulico de este tipo de alcantarillas se reali#ar! anali#ando sufuncionamiento %ajo control a la entrada y %ajo control a la salida, tomando elmayor valor resultante para la carga en la entrada BK. Este valor de BK de%er!

ser igual o inferior a 0.3 veces la altura o di!metro de la alcantarilla, valorm!"imo hasta el cual el conducto funciona a flujo li%re.

3.3.4.3. Alcantarillas a presinEste tipo de funcionamiento de las alcantarillas slo es permitido en #onas muyplanas e inunda%les, cenagosas o costeras, en las cuales se producenalmacenamientos de agua durante largos perodos con una generali#acin deniveles altos del agua. Estas alcantarillas son anali#adas considerando lacondicin de control a la salida, permitiendo que la carga en la entradaBK/re%ase la altura de la alcantarilla, pero sin llegar nunca a re%osar so%relava. Las estructuras del terrapln y del pavimento de%en estar diseadas

considerando esta situacin.


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Criterios de dise2o

+idr%ulicos1 carga a la entrada velocidades en el conducto descole delagua$or principio, las alcantarillas de%en ser diseadas con un nivel de agua a la

entrada inferior a 0.3 veces la altura de la alcantarilla, pues se de%e evitar elcontacto de la estructura de pavimento con el agua, as como la afectacin delas propiedades aguas arri%a, adem!s de proveerse un margen para el paso dematerial flotante y %asuras. s, en general y salvo las condiciones anotadasanteriormente alcantarillas a presin/, no es permitido el funcionamiento de lasalcantarillas como orificio, evitando totalmente los des%ordamientos so%re lava.

La concentracin de caudal en las alcantarillas con respecto al drenaje naturalresulta, por lo general, en un incremento de las velocidades en el descole,por lo que estas velocidades tam%in de%en ser calculadas para determinar lanecesidad de proteccin contra la erosin


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Conclusin

*a -uncin de los drenajes superfciales de una carretera es la deproveer las -acilidades necesarias para el paso de aguas de un lado aotro de la va, para la remocin de las aguas que caen directamenteencima de la plata-orma y de otras #reas que desagen en ella.

?umerosos -actores deben %acerse intervenir en el estudio de losdrenajes de una carretera2 la topogra-a, la %idrologa y la geologa dela zona, variadas ramas de la ingeniera participan en la solucin delproblema2 *a +idr#ulica el Diseo 'structural del "avimento, etc.


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9epublica Eolivariana de Fenezuela

(nstituto $niversitario "olitcnico 7antiago 8ario

7ede2 Earcelona

(ngeniera Civil

8ateria2 Fas ((

"ro-esor2

)ntonioGriarte

Eac%iller2 7amuel

Castellano

C(2 >H/I


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0I0IO!R"'I"

Diseo de drenajes. 8anual onlinepd-.%ttp2KKLLL.mopt.go.crKplanifcacionKcentrodein-ormacionKDiseMCAME>oB%idrologicoB%idraulico.pd-

Diseo de drenajes viales. 7itio Leb.%ttp2KKLLL.revistaconstruir.comKinstalacionesKtecnologiaBdelBaguaK>/BlosBdrenajesBenBobrasBviales
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Trabajo de Drenajes en vias