DISEÑO DE OBRAS DE DRENAJE EN CARRETERAS Ing. José Martín Diaz Arias Satipo, Junio 2014
2 ALCANTARILLAS Se define como alcantarilla a la estructura cuya luz sea menor a 6.0 m y su función es evacuar el flujo superficial proveniente de cursos naturales o artificiales que interceptan la carretera. En la proyección e instalación de alcantarillas el aspecto técnico debe prevalecer sobre el aspecto económico, es decir que no pueden sacrificarse ciertas características hidráulicas sólo con el objetivo de reducir los costos. Sin embargo, es recomendable que la ubicación, alineamiento y pendiente que se elija para cada caso, estará sujeta al buen juicio del especialista, quien deberá estudiar los aspectos hidrológicos, hidráulicos, estructurales y fenómenos de geodinámica externa de origen hídrico, para obtener finalmente la solución más adecuada compatible con los costos, operatividad, servicialidad y seguridad de la carretera.
Comparación entre alcantarilla - puente
Secciones típicas de alcantarillas
Secciones de alcantarillas con fondo natural
Variables hidráulicas en alcantarillas
Variables hidráulicas en alcantarillas
Control al ingreso
Control al ingreso
Control a la salida
Control a la salida
Flujo sobre la alcantarilla
Flujo sobre la carretera
Alcantarilla de perfil tipo sifón invertido
Alcantarilla de alineamiento curvo
Alcantarilla múltiple con un ojo para flujo mínimo
Alcantarilla de 3 tramos
Alcantarilla de 2 tramos
Diseño hidráulico con ábacos
Criterios de diseño de alcantarillas Ubicación en planta La ubicación en planta ideal es la que sigue la dirección de la corriente, sin embargo, según requerimiento del Proyecto la ubicación natural puede desplazarse, lo cual implica el acondicionamiento del cauce, a la entrada y salida con la construcción de obras de encauzamiento u otras obras complementarias. Se debe, elaborar una relación de alcantarillas completa con una columna para indicar el Angulo de esviaje de la alcantarilla con respecto a la vía. En las curvas se indica la palabra, “radial”. Pendiente longitudinal La pendiente longitudinal de la alcantarilla debe ser tal que no altere desmesuradamente los procesos geomorfológicos, como la erosión y sedimentación, por ello, los cambios de pendiente deben ser estudiados en forma cuidadosa, para no incidir en dichos procesos que pueden provocar el colapso de la estructura. Para las alcantarillas pluviales y donde sea posible, se recomienda mantener una pendiente de 2%.
TIPOS DE ALCANTARILLAS MAS COMUNES: En general para carreteras en zonas lluviosas se recomiendan los siguientes tipos de alcantarillas y pontones:
OTRAS OBRAS DE ARTE TRANSVERSALES
TIPOS DE CABEZALES Tipo Alero.- Es el más común, cuando el ancho de la quebrada se debe reducir para conducir el agua hacia el ingreso de la alcantarilla TMC. Puede ser a la entrada y a la salida de la alcantarilla. Tipo Cajón.- Solamente se usa a la entrada de las alcantarillas y sirva para contener el agua de las cunetas hacia la alcantarilla, tiene que tener un nivel de ingreso por debajo de la cota del tubo (10 cm) para los sedimentos y piedras. En las paredes verticales se pueden apreciar las descargas de los subdrenes. También se puede usar en un sector de corte en roca. Tipo Muro.- Es de altura variable y se puede usar para descargar el agua pluvial y se recomienda que solamente tengan una caída de 2 a 3 m como máximo dependiendo del material donde se descarga. En la planta, el muro puede ser de mucho mayor longitud que el requerido por la alcantarilla para asegurar la contención de la plataforma.
Cuadro comparativo entre alcantarillas TMC y alcantarillas tipo Marco
Cuadro comparativo entre alcantarillas TMC y alcantarillas tipo Marco
Algunos Programas de Cómputo para calcular alcantarillas HEC RAS HY8 HYDROCULVERT
Programa HY8
Programa HY8
Programa HY8
Modulo de disipación de energía a la salida Programa HY8 Modulo de disipación de energía a la salida
Programa HY8
Programa HY8 Total Discharge (cms) Culvert Discharge (cms) Headwater Elevation (m) Inlet Control Depth (m) Outlet Control Depth (m) Flow Type Normal Depth (m) Critical Depth (m) Outlet Depth (m) Tailwater Depth (m) Outlet Velocity (m/s) Tailwater Velocity (m/s) 0.00 266.20 0.000 0-NF 0.40 266.62 0.418 0.130 1-S2n 0.276 0.315 0.277 0.026 1.785 2.520 0.80 266.80 0.603 0.387 0.451 0.393 0.040 2.163 3.320 1.20 266.95 0.751 0.404 0.477 0.556 0.485 0.051 2.416 3.901 1.60 267.10 0.901 0.523 0.559 0.646 0.567 0.061 2.616 4.371 2.00 267.23 1.029 0.641 0.630 0.727 0.070 2.774 4.773 2.23 267.30 1.097 0.0* 0.671 0.769 0.681 0.075 2.856 4.983 2.80 267.45 1.254 0.880 0.766 0.866 0.777 0.086 3.028 5.449 3.20 267.56 1.362 1.005 0.831 0.928 0.842 0.093 3.135 5.741 3.60 267.67 1.472 1.135 0.896 0.987 0.906 0.100 3.230 6.014 4.00 267.79 1.589 1.269 5-S2n 0.962 1.041 0.969 0.106 3.311 6.268
Programa HY8
Programa HYDROCULV
Programa HYDROCULV
Programa HYDROCULV
Programa HYDROCULV
Programa HYDROCULV
Programa HYDROCULV