01 cap vii - obras de arte y drenaje-ok

ESTUDIOS DEFINITIVOS

CAPITULO VIIDISEÑO DE OBRAS DE ARTE Y

DRENAJE

DRENAJE

07.01 Generalidades.Uno de los elementos que causa mayores problemas a los caminos, es el agua, pues en general

disminuye la resistencia de los suelos, ocasionando fallas en los terraplenes, así como cortes en

la superficie de rodamiento. De acuerdo a las consideraciones anteriores se obliga a construir el

drenaje de tal forma que el agua se aleje a la brevedad posible de la carretera.

El drenaje artificial es el conjunto de obras que sirve para captar, conducir y alejar del camino el

agua que pudiera causar problemas. Este tipo de drenaje es de particular importancia en

carreteras cuya superficie de rodadura no es impermeable ni tiene cunetas revestidas, donde los

materiales están expuestos al ataque del agua.

Los estudios hidrológicos mencionan las principales características que .darán soporte a los

diseños hidráulicos a realizar.

El planeamiento de un sistema de drenaje comprende dos fases: el análisis hidrológico y el

diseño hidráulico; por lo tanto, un buen diseño de drenaje, requiere una razonable exactitud en la

predicción de escorrentías máximas para determinados intervalos de ocurrencia, así como el

diseño de las estructuras para el control de dichas escorrentías.

Consideraciones Hidrológicas

Los factores que afectan el escurrimiento del agua son los siguientes:

a. Cantidad de precipitación.

b. Tipo de precipitación.

c. Tamaño de la cuenca y declive superficial.

d. Permeabilidad de los suelos y rocas.

e. Consideraciones de saturación.

f. Cantidad y tipo de vegetación (cobertura vegetal).

g. La cantidad y tipo de precipitación.

Se debe tener cuenta la cantidad anual de agua que cae si lo hace en forma de aguacero o lluvia

fina durante periodos largos.

El tamaño del área a drenar es importante, ya que el aguacero puede abarcar la totalidad de una

cuenca pequeña, sin embargo si las cuencas son muy grandes, la lluvia quizá caiga sólo en una

parte de ellas y al escurrir se infiltre casi en totalidad sin mojar. Así mismo, la pendiente de la

________________________________________________________________________________________________________________Capitulo VII – Diseño de Obras de Arte y Drenaje. 426


cuenca es vital ya que el agua se concentra con mayor rapidez mientras la pendiente sea mayor y

la topografía permita cauces más directos. Si la permeabilidad de los suelos y rocas es alta a

causa de su formación geológica (estratigrafía, fracturación, etc), el escurrimiento es menor ya

que buena parte del agua se infiltra. En cambio en suelos con una saturación alta o con una

cubierta de vegetación cerrada, el escurrimiento es mayor aunque lento en el último caso.

07.02 SISTEMAS DE DRENAJE.El drenaje artificial se clasifica en superficial y subterráneo, dependiendo de sí el agua escurre o

no por las capas de la corteza terrestre.

El drenaje superficial se considera longitudinal o transversal, según la posición que guardan las

obras respecto al eje del camino.

El drenaje longitudinal tiene por objeto captar los escurrimientos para evitar que lleguen al camino

o permanezcan en él, causando desperfectos, pertenecen a éste tipo de drenaje las cunetas,

contracunetas o cunetas de coronación bordillos y canales de encauzamiento. Se llaman de

drenaje longitudinal por que se sitúan más o menos paralelos al eje del camino.

El drenaje transversal da paso expedito al agua que cruza de un lado a otro del camino, o bien la

retira lo más pronto posible de la corona, ya sea con tubos, losas cajones, bóvedas lavaderos,

vados, sifones invertidos puentes y el bombeo de la corona.

07.03 DRENAJE SUPERFICIAL.El drenaje superficial se refiere a la evacuación de las aguas libres que discurren sobre la vía las

que provienen directamente de la lluvia, de escurrimientos naturales o de aguas almacenadas.

Este drenaje también trata de evitar que el agua llegue a la vía por medio de obras de protección.

En el drenaje superficial se tiene que evitar que el agua discurra por la superficie para que no

pueda llegar a erosionar la explanación. Es así que la proyección de las cunetas en la mayoría de

los casos debe de recolectar todas las aguas provenientes de la vía.

Para facilitar la evacuación del agua sobre la vía se propone una pendiente de bombeo (1.5% -

2%) sobre la misma, la que sirve para evitar que el agua corra longitudinalmente sobre la

superficie y la erosione. El agua superficial generalmente se descarga lateralmente por medio de

cunetas las cuales evacuan el agua del área de influencia de la vía y cuya estructura es muy

variable, estas cunetas se localizan a la orilla del camino en los cortes o cuando el camino en

corte transversal compensa en cortes y rellenos desaguan en las alcantarillas o por medio de

canales de salida. Para evitar que el agua llegue a las cunetas, cuando estas tiene una capacidad

menor que la necesaria para el gasto y para evitar el deslave en los cortes se emplean las

cunetas de coronación, las que se localizan en las laderas del lado de aguas arriba a cierta



distancia de la orilla de corte, son normales a la línea máxima de la pendiente del terreno es decir

quedan paralelas al eje del camino teniendo su desfogue a una distancia alejada del terraplén.

Las estructuras de drenaje mas espectaculares de una carretera son los puentes y las

alcantarillas, responsables del drenaje transversal, suele llamarse a los puentes obras de drenaje

mayor y a las alcantarillas de drenaje menor. Con respecto a las alcantarillas más adelante

analizaremos estas estructuras con mayor detalle.

Además de las obras mencionadas, se debe disponer de otras obras que contribuyan a encauzar

y eliminar las aguas superficiales que de otro modo causarían daños a la vía, estas obras son.

Cunetas laterales.

Cunetas de Coronación.

Así mismo existe un conjunto de obras de canalización y eliminación que suelen construirse en un

caso dado, según las necesidades específicas de ese caso.

07.04 OBRAS DE DRENAJE.La eliminación del agua que escurre sobre la calzada se realiza por medio del bombeo en las

secciones en tangente, por el peralte en las curvas y por la pendiente en el sentido longitudinal.

Se llama bombeo, a la forma que se le da al camino para evitar que el agua de lluvia se estanque y

por lo tanto ocasione trastornos al transito e infiltraciones en el terraplén que provocan saturaciones

en los mismos, reblandecimientos del terreno y finalmente destrucción del camino. Para facilitar la

evacuación del agua sobre la vía se propone una pendiente de bombeo (1.5% - 2%) sobre la

misma, la que sirve para evitar que el agua corra longitudinalmente sobre la superficie y la

erosione.

Otro medio de eliminación del agua sobre la calzada es la pendiente longitudinal, en la cual se

debe asegurar que la rasante sea proyectada con una pendiente no menor a 0.5%, evitándose los

tramos horizontales con el fin de facilitar el movimiento del agua de las cunetas hacia sus

aliviaderos o alcantarillas, lo que se cumple en todo el trazo del presente proyecto.

07.04.01 CUNETAS LATERALES.Son estructuras construidas paralelamente a la carretera y al pie de los taludes de corte,

destinadas a evacuar las aguas que discurren en la superficie de la vía debido al bombeo y las

que bajan de los taludes sin llegar a rebasar su capacidad, evacuándolas hacia las alcantarillas

de alivio o lugares de desfogue. Su función es trascendental para la conservación del camino, el

enemigo mayor de un firme de cualquier tipo es el agua, al proyectar un camino hay que cuidar

con todo esmero su recojo y eliminación.



Las dimensiones de las cunetas son tales, que pueden drenar volúmenes normales de agua, pero

si hay la posibilidad de que pueda caer un gran volumen en poco tiempo no pueden ampliarse sus

dimensiones, para prever esta circunstancia se hace entonces necesario hacer cunetas fuera de

la carretera que ayudaran a las otras a extraer rápidamente toda el agua precipitada, van en la

parte alta del talud y se les conoce con el nombre de Cunetas Colectoras o de Coronación.

Las cunetas, son naturalmente del mismo material de los cortes y llevan la misma pendiente del

camino, cuando esta es muy fuerte hay peligro de que el agua en movimiento erosione y se hace

necesario revestirlas o hacerles disipadores de energía para cortar la fuerza de la corriente; tanto

el revestimiento como los disipadores de energía pueden hacerse de piedras con mortero de

cemento.

Las cunetas son el elemento básico del drenaje del camino y son indispensables su ejecución en

zonas lluviosas; la sección triangular adoptada permite que se les pueda limpiar rápidamente con

la cuchilla de la motoniveladora.

El ancho es medido desde el borde de la subrasante hasta la vertical que pasa por el vértice

inferior. La profundidad es medida verticalmente desde el nivel del borde de la subrasante hasta

el fondo o vértice de la cuneta. La que elegimos tiene la forma triangular de 0.30 m. de

profundidad por 0.5 m. de ancho, su capacidad se calcula mediante la fórmula de Manning.

Debido a que el área a drenar por las cunetas es relativamente pequeña, se puede decir que se

considera suficientemente seguro proyectar cada cuneta para que tome la precipitación pluvial

que cae en un ancho igual al total del Derecho de vía.

En el presente proyecto, se haN adoptado las dimensiones indicadas en las Normas Peruanas de

Diseño de Carreteras, tabla 6.1.4.1 se adopta para la cuneta las siguientes dimensiones para una

zona lluviosa:

- Profundidad = 0.30 m- Ancho = 0.50 m- Rebose = 0.05 m

Figura 03.07.01

CUNETA LATERAL

a) DETERMINACION DE LA LONGITUD MAXIMA.



1. Cálculo de la capacidad de la cuneta. La capacidad real de la cuneta se hallara con la Ley de

Continuidad.

Para determinar la velocidad (m / seg.) se tiene la fórmula de MANNING:

Reemplazando se tiene:

Donde:

Q = Descarga (m3/seg.)A = Área de la sección hidráulica en m2

N = Coeficiente de rugosidad de ManningS = Pendiente de la cuneta (%)R = Radio hidráulico en mP = Perímetro mojado en m

Para adoptar los valores de “n” Coeficiente de rugosidad de Manning, se adoptarán los valores

respectivos de la tabla siguiente:Cuadro 03.07.01

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD

Tipo de material nConcreto tarrajeadoConcreto en malas condiciones rugosoPiedra con concreto (enchapado con C°)Canales naturales de tierraTierra con vegetación y piedrasTierra lisa

0.014-0.0180.020-0.0300.025- 0.0330.020-0.0250.035-0.040

0.020

Los valores obtenidos para la velocidad deberán estar entre los parámetros límites mostrados en

el siguiente cuadro:

Cuadro 03.07.02

VELOCIDADES LIMITES (en tierra)

Velocidad de erosión

Velocidad de sedimentación

2.0 m/s.

0.60 m/s.

Cuando la velocidad calculada es mayor que la velocidad limite de erosión, las cunetas deberán

ser revestidas para evitar la erosión.

Valores Asumidos:

n = 0.033Vmáx = 2.00 (Velocidad máxima m/s)

2. Cálculo del Área Tributaria. Se calculará con la formula de BURKLY – ZIEGLER:



Donde:

Q = Gasto o volumen en (m3/seg.).C = Coeficiente de permeabilidad que depende de la clase de terreno que forma la cuenca o

área tributaria (C = 0.22 para terrenos de cultivo y laderas montañosas).I = 72.162 mm/h) Intensidad de la precipitación pluvial para una duración de 10 minutos y un

periodo de retorno de 50 años A = Área tributaria de la cuenca, en hectáreas.S = Pendiente promedio del terreno o de la cuenca (m/Km.)

De la fórmula anterior despejamos el área tributaria obteniendo la siguiente expresión:

3. Cálculo de la Longitud Máxima. Esta longitud es la máxima en el cual el agua que escurre del

talud y de la superficie de la vía no rebasa la cuneta y por tanto no requiere una alcantarilla de

alivio. Esta longitud esta en función de las dimensiones de la cuneta, naturaleza del terreno,

pluviosidad de la zona y de la pendiente de la cuneta, al área tributaria, la pendiente del terreno,

etc.

Donde:Lmáx= Longitud máxima de la cuneta (m).A = Área tributaria (m2)B = Ancho de influencia o ancho del derecho de vía (mínimo 50 m)

Se tendrá en cuenta que en el caso de resultar la longitud máxima de la cuneta, menor a la

longitud del tramo en estudio, el caudal acumulado se aportará a la longitud de cuneta analizada

siguiente.

El cálculo de las longitudes máximas y ubicación de las alcantarillas para el presente trabajo de

tesis se encuentra en los siguientes cuadros.



07.04.02 CUNETAS DE CORONACIÓN Y ENTREGA.Son canales o zanjas que se construyen aguas arriba por encima del inicio de corte, y su finalidad

es interceptar el agua que escurre por las laderas y conducirla hacia una obra de alivio inmediata

o una parte baja del terreno; así se evita que al escurrir el agua por los taludes genere erosión y

aumente el caudal de las cunetas.

La presencia de contra cunetas o cunetas de coronación provoca un porcentaje alto de fallas de

talud en la red nacional, ya sea por la mala calidad de los materiales o por una localización

inadecuada, los especialistas recomiendan que no se construyan contra cunetas en las zonas

donde haya cortes, pues en general se obtienen más daños que beneficios en estas obras. Lo

anterior es aplicable en particular cuando las contra cunetas no se impermeabilizan y, por lo tanto,

se infiltra el agua que escurre y se desestabilizan los cortes.

Consideraciones:Deben construirse solo en aquellas zonas donde el escurrimiento sea transversal al camino y

provenga de una cuenca grande, de tal manera que pudiera sobrepasarse la capacidad de la

cuneta. Para su localización y proyecto, son importantes la formación geológica, la topografía y la

cobertura vegetal del terreno. En el proyecto de una contra cuneta se debe tener en cuenta otros

factores como son la precipitación, el área a drenar, forma y pendiente de la ladera, la cubierta

vegetal y el tipo de suelo.

La sección de la contra cuneta generalmente es de sección trapezoidal.

La distancia de la contra cuneta (en toda su longitud) al borde del corte será como mínimo de 5

m. O igual a la altura del corte, sí este es mayor. La pendiente longitudinal debe ser uniforme

desde el punto de su partida hasta su desfogue para evitar los trastornos que se producen con los

cambios de pendiente, como excavaciones y azolves1. Se debe cuidar además que esa pendiente

uniforme no sobrepase el valor máximo limitado por la velocidad de socavación del material que

se use.

Cuando el desfogue tenga un desnivel importante con respecto al punto más bajo de su caída,

además de contarse con la pendiente máxima compatible con el tipo de terreno, se hará una

caída rápida para proteger el terreno natural cuando sea necesario con revestimiento de concreto,

así mismo si se determina posible falla en el talud por causa de la contra cuneta se realizara la

impermeabilización de ésta.

Las dimensiones se fijarán de acuerdo a las condiciones pluviométricas de la zona, siendo las

dimensiones mínimas las siguientes (lámina 6.1.5.1 de las NPDC).

1 Cortar el conducto



Figura 03.07.02Dimensionamiento de las Cunetas De Coronación

CUNETA DE CORONACION

A continuación se realiza un análisis para las dimensiones mínimas propuestas por el N.P.D.C.

para zanjas de drenaje y coronación.

Figura 03.07.03

1. Cálculo de la sección de la cuneta.Las características geométricas de la cuneta están dadas por:

Donde:A = Área hidráulica de la sección transversal

P = Perímetro mojado

R = Radio hidráulico

b = Ancho del talud (m) = 0.50 m

y = Tirante normal (m) = 0.45 m

z = Talud horizontal = 0.50 m



Reemplazando los valores tenemos:

A = ( 0.50 + 0.50 * 0.45) * 0.45

A = 0.326 m2

R = ( 0.50 + 0.50 * 0.45 ) * 0.450.50 + 2 * 0.45 ( 1 + 0.502 )1/2

R = 0.217 m

P = 0.50 + 2 * 0.45 ( 1 + 0.502 )1/2

P = 1.510 m

Si consideramos una pendiente de 1 % y un coeficiente de rugosidad de n = 0.033; Con la

ecuación de Manning se tiene:

V = 0.217 2/3 * 0.01 1/2 0.033

V = 1.094 m/s

Q = 1.094 * 0.326

Q = 0.35664 m3/s

2. Cálculo del área tributaria.Reemplazando los valores de las características anteriores en la fórmula de Burkly Ziegler y

considerando un coeficiente de permeabilidad de C = 0.25 debido al tipo de suelo y una

precipitación de 10.625 mm / h se determina el área tributaria:

A = 4.55 Has.

Esta será la máxima área para la que deberá trabajar la cuneta de coronación que a su vez es

mayor que todas las áreas tributarias para zanjas de coronación que se presentan en el proyecto.

3. Cálculo del volumen de escurrimiento.Este volumen se calcula para comprobar si las dimensiones asumidas son mayores y aseguran

trabajabilidad para cada cuenca. Para determinar el caudal de escurrimiento de la cuenca se

utiliza la formula racional:

Q = 0.23 m3/seg. Ok!

Este caudal es menor al calculado anteriormente, entonces la cuneta de coronación servirá para

el caudal más crítico. Se verificará también la velocidad con la fórmula de Manning en función a la

dimensiones de la sección, es así que para el caudal anterior de 0.23 m3/s se obtiene un tirante

de Y= 0.20 m. Por consiguiente se tiene una velocidad de: V = 0.7 m/seg.



07.04.03 ALCANTARILLAS.a) Tipos y ventajas.Las alcantarillas son estructuras transversales de forma diversa cuya función es conducir y

desalojar con la mayor rapidez posible, el agua de las hondonadas y las partes bajas del terreno

que atraviesan el mismo; estas se diferencian por la forma de su sección y por el tipo de material

del que están construidas.

Estas estructuras se clasifican en tubos, bóvedas, losas sobre estribos y cajones.

Las alcantarillas están siempre alojadas en el cuerpo de la terracería.

Las alcantarillas al colectar las aguas estrechan el ancho de los causes naturales esto aunado al

aumento de caudal por la concentración de volúmenes al recolectarse el agua de las cunetas y de

las contra cunetas, hace que aumente su velocidad, éste fenómeno puede provocar erosiones

tanto a la entrada como a la salida de estas obras, la función de las alcantarillas se mejora

colocando estructuras de transición tanto a la entrada como a la salida, estas obras vienen a ser

los aleros que son muros de contención y sirven para conducir el agua.

Cualquiera que sea el tipo de alcantarilla, el terraplén colocado sobre ella debe colocarse en

capas compactadas de 5 a 20 cm. de espesor y se atacarán ambos lados simultáneamente hasta

lograr un espesor mínimo de 0.60 cm en tuberías y 1.0 m en bóvedas, desde la parte superior de

la clave.

Pueden adoptarse luces de 5.5 a 8.0 m, y su colocación para zonas lluviosas se efectúa más o

menos cada 250 m en los puntos más bajos del perfil longitudinal.

El eje de la alcantarilla debe colocarse generalmente en el fondo del arroyo con un trazo en planta

con respecto al eje del camino, siguiendo en lo posible el alineamiento del curso del agua.

Cuando el cause es “de curso desgastado” en un ángulo no mayor de 5°, podrá normalizarse, es

decir se igualará a la sección transversal o dirección radial del eje; de lo contrario el

enderezamiento se realizará antes de ingresar al camino. Con referencia a su pendiente, es

conveniente que tenga la misma que el lecho de la corriente, de no ser posible se proyectará la

estructura con gran libertad, de modo que no lleguen a producirse erosión ni sedimentación por

una pendiente inadecuada.

b) Tipos de Alcantarilla.Las alcantarillas pueden resolverse según su importancia hidráulica con uno o varios tubos de

concreto, con estructuras de bóveda sobre muros de mampostería de concreto, con losas de

concreto sobre estribos de mampostería o más comúnmente también concreto, todas las

mencionadas constituyen el grupo de las llamadas obras rígidas, por ser muy pequeñas las

deformaciones que pueden sufrir bajo el peso de un terraplén, sobre y a los lados de ellas.

Además existen las alcantarillas flexibles, generalmente metálicas de lámina corrugada, que se

usan mucho en secciones tubulares.

De acuerdo con lo indicado, antes podemos clasificarlas de la siguiente manera:

b.1) Alcantarillas Tubulares:



El caño puede estar conformado de una lámina de metal corrugado, arcilla vitrificada,

concreto simple o reforzado y fierro fundido. En general son económicas para pequeñas

cuencas, sin embargo su costo es relativo en cada caso.

Los tubos de "metal corrugado" en los últimos tiempos son de uso generalizado, toda vez

que en las construcciones de caminos en la sierra y selva han demostrado su alto

rendimiento y la gran economía de construcción.

b.2) Alcantarillas de Cajón o Marco: Son de C°A°, mampostería y de concreto simple de forma cuadrada considerándose para

el diseño, cargas iguales en los cuatro lados.

Es buena solución cuando la capacidad portante del terreno es baja, se requiere de un

terraplén mínimo de 0.30 m. por encima de la alcantarilla.

b.3) Alcantarillas de Bóveda: Son semejantes a las alcantarillas de marco o cajón, diferenciándose en que las cubiertas

van en marco, las que pueden ser de concreto reforzado o de mampostería de piedra

labrada con relleno mínimo por encima de la alcantarilla de 0.60 m. Su empleo es

adecuado cuando el curso del agua es alto, cuando las condiciones de apariencia lo

requieran o cuando resultan económicas en comparación con otras estructuras.

b.4) Alcantarillas de Losa: Se construye con dos muros laterales o estribos de concreto cic1ópeo o mampostería,

sobre los que se coloca la losa de concreto armado, que se diseña como una viga, con

una tubería de metal corrugado (T.M.C). Es buena solución para riachuelos con cursos

permanentes de agua y que traen arrastre permanente.

c) Consideraciones Generales de Diseño.El objetivo fundamental de su diseño hidráulico es determinar el diámetro más económico por el

que puede pasar la descarga de diseño sin exceder la elevación permisible de la cabecera. Los

componentes principales de una alcantarilla son su entrada, la tubería propiamente dicha y su

salida, con el disipador de energía si lo hubiere.

Su colocación y ubicación es en quebradas, desagües de cunetas, curvas verticales cóncavas y

en las partes más bajas según el perfil longitudinal.

d) Elección del Tipo de Alcantarilla.En la elección del tipo de alcantarilla se deben tomar en cuenta la adecuada funcionalidad

hidráulica y estructural, y el aspecto económico que está condicionado por los siguientes factores.

Altura del terraplén.

Forma de la sección en el cruce.

Pendiente de la plantilla de la obra

Capacidad del suelo.

Materiales de construcción disponibles en la región.

La economía en relación con los otros tipos.



La economía del tiempo de su ejecución.

Factibilidad de transporte y colocación en obra.

Disponibilidad en el mercado de la zona donde se encuentra el proyecto.

En cuanto a la altura del terraplén se debe tener presente que los tubos y bóvedas necesitan un

colchón mínimo de terraplén en los hombros (0.60 y 1.00 m) respectivamente; en cambio las

losas y los cajones pueden quedar a la altura de la rasante del camino.

Si la sección del escurrimiento del cauce natural es amplia, se pensará en una losa de poca altura

pero de claro amplio, o en uno o varios tubos. Donde los cauces son bien definidos, por ejemplo

en terreno de pendiente suave se pueden usar tubos o cajones; a medida que las secciones de

los cauces se hacen estrechas y profundas, las obras indicadas son las bóvedas, además de las

losas y los tubos dependiendo principalmente de la altura del terraplén.

La capacidad del suelo de cimentación juega un papel importante en el costo de la alcantarilla y

por lo tanto en la elección del tipo de ellas, ya que si es baja la cimentación que se requiere para

cada caso tiene diferentes costos. Para terrenos de baja capacidad se utilizan por lo general los

cajones. Los materiales disponibles de la zona influirán en la facilidad del proceso constructivo y

por lo tanto en el costo de construcción.

En nuestro medio SIDERPERÚ fabrica tuberías ARMCO tipo minimultiplate, están formadas por

planchas de acero corrugadas, galvanizadas y asfaltadas unidas con pernos, éste tipo de tubería

introduce un nuevo producto de mayor resistencia estructural y hermeticidad, que la tradicional

tubería encajable.

Debido al material con el que son fabricados tienen formas circulares, elípticas o abovedadas.

Es necesario distinguir el tipo de alcantarilla tomando en consideración la función específica de la

misma, donde unas están sujetas a dar continuidad a flujos intermitentes y efímeros con cauces

totalmente definidos y otras sujetas a encausar el caudal acumulado de las cunetas cada cierto

tramo denominadas alcantarillas de alivio.

En el presente trabajo de tesis se eligió usar alcantarillas fijas tubería metálica corrugada (TMC)

“ARMCO”, para Las siguientes funciones:

La alcantarilla minimultiplate es el desarrollo de la tubería que reemplaza la alcantarilla

intercambiable o anidable; es una tubería de acero corrugado y galvanizada en caliente, que se

arma en dos o más secciones, con ensamblaje o fijación de traslape de planchas su armado es

por medio de pernos y tuercas pasantes de alta resistencia al corte.

Alcantarilla de Alivio

Alcantarilla para cursos naturales de agua

Por las siguientes ventajas.

Ventajas: Economía en el transporte, por su acarreo en livianas secciones circulares.

Bajo costo, 60% del concreto.

Fácil manipuleo por personal no especializado.

No requiere cimentación.

Rapidez de instalación y puesta en uso.



Gran resistencia y capacidad para absorber sobrecargas, vibraciones y asentamientos

diferenciales.

Durabilidad probada.

Su instalación es ajena a condiciones climáticas.

Permiten acelerar los trabajos de construcción.

Capacidad para asimilar asentamientos diferenciales y choques dinámicos, sin llegar a

fallar.

Fácil manejo y transporte por tener un peso relativamente ligero, que permite su

manipulación con un mínimo de equipo.

Comunican al terreno de fundación presiones muy bajas por ser flexible.

Permite instalarse bajo grandes alturas de relleno.

Se puede utilizar en cualquier época del año y bajo cualquier condición topográfica.

Figura 03.07.04

El tubo flexible distribuye la carga uniformemente por toda su circunferencia. La tierra resiste la

flexión proporcionando el soporte lateral, de modo que la resistencia propia (R), combinada con el

soporte lateral (S) es igual a la carga (C), (viva y muerta).

e) Diseño hidráulico para alcantarillas TMC.Consiste en calcular el área necesaria de la alcantarilla que podrá dar paso al volumen de agua

que se concentrará en la entrada de la misma; para el diseño se plantea el siguiente

procedimiento:

e.1) Determinación del caudal máximo.El caudal máximo para las distintas alcantarillas se determinará promediando los valores

de caudales obtenidos con las formulas de Mac-Math, Burkly Ziegler y la fórmula racional.

e.1.1) Fórmula de MAC- MATH

Donde:

Q = Caudal en m3/seg.


S

C

R


Ce = Coeficiente de EscorrentíaPTR = Precipitación máxima para periodos de retornoA = Área en hectáreas.S = Pendiente en m/Km.

e.1.2) Fórmula de BURKLY – ZIEGER

Donde:

Q = Gasto (m3/seg.)C = Coeficiente de permeabilidad que depende de la clase de terreno

que forma la cuenca o área tributaria (C = 0.25 para terrenos de cultivo y laderas montañosas).

I = Intensidad de la precipitación para un periodo de retorno de 20 años.

A = Hectáreas tributariasS = Pendiente promedio del terreno (m/km)

e.1.3) Fórmula RacionalLa expresión que se utiliza es:

Donde:Q = Caudal máximo de escorrentía en m3/seg.C = Coeficiente de escorrentía en función al suelo.I = Intensidad de la lluvia en mm/h, durante el tiempo de concentración.A = Área de la cuenca en Ha.

f) Cálculo del área hidráulica:Se deberá tener presente para el cálculo del área hidráulica de las alcantarillas, añadir al caudal

máximo calculado los caudales de las cunetas que desembocan en la misma; para tal efecto se

utilizaron las fórmulas empíricas (Talbot, Cook y Manning):

f.1) Fórmula de TALBOTLa fórmula empírica de TALBOT, esta basada en un gran número de observaciones, en

las que se prevé un amplio margen de seguridad y garantiza una suficiente aproximación

para la obtención directa del área hidráulica de la sección de la alcantarilla

correspondiente a obras viales.

Donde:

a = Área hidráulica del tubo (m2) de la alcantarilla.A = Área que se desea drenar (Ha)C = Coeficiente que depende de la topografía del suelo, el cual se muestra en el

siguiente cuadro:Cuadro 03.07.04



Descripción Coef. “C”

- Terrenos montañosos con suelo de roca y Pendientes pronunciadas.- Terrenos quebrados con pendientes moderadas.- Terrenos irregulares, muy largos.- Terrenos agrícolas ondulados- Terrenos llanos, sensiblemente horizontales

1.000.650.500.330.20

FUENTE: Estructuración de Vías Terrestres de Fernando Olivera Bustamante

Una vez obtenido el área hidráulica de la alcantarilla se calcula el diámetro por medio de

la siguiente expresión:

Donde:

a = Área hidráulica de la alcantarilla (m2)D = Diámetro de la alcantarilla (m).

f.2) Fórmula de COOKCalcula el diámetro de la alcantarilla para un caudal máximo Q mediante la siguiente

formula:

Donde:

D = Diámetro de la alcantarilla (m)

Q = Gasto o caudal (m3/seg.)

f.3) Fórmula de Manning y ContinuidadDespués de determinar los caudales, se fija el tamaño de la estructura mediante las

ecuaciones de Manning y de continuidad considerando un tirante máximo d = 0.75 D.

Figura 03.07.05

Ecuación de Manning: ...... (1)

Ecuación de continuidad: ...... (2)

Para d = 0.75 D tenemos:

A = 1/8 * ( - Sen ) * D^2 = 0.6318 D2 (Area hidráulica )

P = ½ * D * = 2.0944 D (Perímetro mojado)

R = A/P = 0.3016 D (Radio Hidráulico)

n = 0.021 (coeficiente de rugosidad para TMC)

S = Pendiente crítica de la alcantarilla (m/m)

Reemplazando (1) en (2) y despejando D se tiene:



Donde:

D = Diámetro de la alcantarilla en pulgadas.

Q = Caudal en m3/seg.

S = Pendiente en m/m

07.04.04 ALCANTARILLAS DE ALIVIO.Las alcantarillas de alivio son conductos situados cada cierto tramo, los cuales sirven para la

evacuación de las aguas que llevan las cunetas a fin de que ayuden a descargar el caudal,

especialmente en épocas de avenidas, estos aliviaderos son colocados en lugares donde la

recepción de agua sea en exceso, así mismo en el fondo de las curvas cóncavas.

Estas alcantarillas se colocan regularmente a lo largo del camino de acuerdo al estudio de caudal

máximo para un período de mayor precipitación, generalmente sólo trabajan en época de lluvias

para aliviar la concentración de volúmenes al recolectarse el agua de las cunetas y contra

cunetas, teniendo presente las siguientes consideraciones:

a) Consideraciones Generales para la Colocación de Alcantarillas: La localización de una alcantarilla consiste en que la corriente entra y salga en la misma

línea recta. Cualquier cambio brusco de dirección en uno u otro extremo retarda la corriente

y obliga a emplear un conducto de mayor sección.

La entrada y salida en línea recta de una alcantarilla se puede obtener de 3 métodos

distintos: cambiando la dirección de cauce, alineándola oblicuamente con respecto al eje de

la vía, o combinando ambos métodos.

Se debe evitar que la corriente altere su curso cerca de los extremos del conducto, pues así

podría volverlo inadecuado causando deslaves y formando remansos, que darían gastos

considerables de conservación.

Figura 03.07.06



La pendiente ideal para una alcantarilla es la que no ocasiona sedimento ni velocidad

excesiva, y evita la erosión; es aquella que exige menor longitud y facilita el reemplazo del

conducto en caso necesario.

La capacidad de un tubo con “descarga libre”, no aumenta al darle una pendiente mayor que

la “crítica”; la capacidad se rige por la cantidad del agua que puede entrar al conducto. Por

otra parte la capacidad de un tubo con pendiente muy suave y salida sumergida se rige por

la altura de carga de agua. En este caso hay que considerar la rugosidad interior además de

la velocidad de entrada y pérdida de entrada.

La longitud de la alcantarilla depende de la anchura del camino, altura del terraplén y los

taludes, pendiente y oblicuidad; del tipo de sus extremos, según sean secciones terminales,

muros de cabecera, extremos biselados, desagüe en pozo colector o vertedero.

Una alcantarilla debe ser lo suficientemente larga para que sus extremos no queden

obstruidos por el sedimento o por expansión del terraplén. Si así fuere se disminuiría la

eficiencia, y aumentarían los gastos de conservación, por otra parte las alcantarillas no

deben tener sus extremos innecesariamente expuestos.

El desempeño del conducto flexible para retener su forma y su integridad estructural,

depende en gran parte de la selección y colocación y compactación del envoltorio de tierra

que rodea la estructura y distribuye las presiones a la masa de tierra circundante.



Figura 03.07.07

Las tuberías de acero corrugado requieren de una base o cama que permita una

distribución uniforme de las cargas. Las rocas grandes o terrenos rocosos deben sustituirse

con arena.

Figura 03.07.08(A) (B)



(A)

(B)

El material de relleno debe ser preferentemente granular para asegurar un buen desempeño

estructural, puede también emplearse material de tipo cohesivo si se da atención a la

compactación con proporción óptimo de humedad, el material fino puede infiltrarse dentro de

la estructura, y debe evitarse cuando se prevé una napa freática elevada, puede colocarse

una cubierta de plástico o una capa filtrante entre el suelo y la tubería. La grava sin cribar o

algún material similar, compactado a 90 – 95 % de la densidad normal resulta ideal. La

experiencia a demostrado que la “densidad crítica” para el relleno es inferior a la densidad

normal 85% AASHO.

El relleno debe compactarse hasta una densidad mayor que la “crítica” para asegurar un

desempeño apropiado. Se recomienda la compactación a más del 85% como mínimo

admisible bajo cualquier circunstancia.

Para el Proyecto se optó por usar alcantarillas circulares fijas de tubería metálica corrugada

(TMC) “ARMCO”.


DescripciónTécnica

Figura 03.07.09


Asumiendo un diámetro comercial de 24 pulg.

Los diámetros comerciales son los siguientes; sabiendo que de acuerdo a los resultados del

diseño el fabricante esta en disponibilidad de fabricar el diámetro requerido.

Cuadro 03.07.05

El cálculo hidráulico de las alcantarillas de alivio se muestra en el cuadro 03.07.06.

07.04.05 ALCANTARILLAS PARA CURSOS NATURALES DE AGUA.Para el encauzamiento de cursos naturales de agua que se ubican dentro de la cuenca de

Lloquecata se opto por alcantarilla circulares fijas de tubería metálica corrugada (TMC) “ARMCO”.

Teniendo Las características de la cuenca:

Cota máxima de la cuenca.

Cota máxima del cauce.

Cota Mínima de la cauce.

Longitud del cauce.

Para la determinación del diámetro de alcantarilla se uso las fórmulas de Talbot, Cook, Manning;

asumiendo un diámetro comercial de 24 pulg.

El diseño de las alcantarillas destinadas a evacuar aguas de cursos naturales de agua se muestra

en los cuadros 03.07.07 - 03.07.08 - 03.07.09.



CALCULO HIDRÁULICO DE LAS ALCANTARILLAS DE ALIVIO(Cuadro 03.07.06)



a) Determinación del Caudal Máximo:El caudal máximo de las alcantarillas de alivio se obtiene del cálculo de la longitud máxima de las

cunetas, en la cual el caudal está en función de la vía y del área de la cuneta optada. Este caudal

se determino reemplazando la formula de Manning en la formula de continuidad obteniendo la

siguiente formula:

Donde:

Q = Descarga (m3/seg)A = Área de la sección hidráulica de la cuneta en m2

n = Coeficiente de rugosidad de ManningS = Pendiente de la cuneta (%)R = Radio hidráulico en m ( R = A / P )P = Perímetro mojado en m

b) Cálculo del Área HidráulicaLuego de haber ubicado las alcantarillas de alivio con su respectivo caudal, se determinó las

dimensiones de la estructura (b,y), mediante las ecuaciones de Manning y de continuidad.

Ecuación de Manning: V = R 2/3 * S 1/2 / n ...........( 1 )Ecuación de continuidad: Q = V * A ...........( 2 )

R = A/P = by / (b+2y) (Radio Hidráulico)n = 0.020 (Coeficiente de rugosidad para canales de mampostería)S = Pendiente de la alcantarilla (m/m).Reemplazando la ecuación (1) en (2) y despejando Y se tiene:

Donde:

Y = Tirante del canal en metros.Q = Caudal en m3 / segB = Base del canal propuesto en metros.

La verificación de las dimensiones se realiza recalculando la velocidad, la cual debe de estar

dentro de los márgenes establecidos.

Las características hidráulicas del diseño de estas alcantarillas se muestra en el cuadro “D”. El

aspecto constructivo de las alcantarillas se desarrolla en las especificaciones técnicas del

presente trabajo de tesis y las dimensiones en los planos de obras de arte.

c) Factores que afectan la capacidad hidráulica de las alcantarillas.-c.1) Pendiente de la alcantarilla.Es recomendable que por razones hidráulicas, las alcantarillas se instalen con la misma

pendiente que los cauces de acceso y de descarga del curso de agua. Si la pendiente de la

alcantarilla es mayor, el extremo de la misma tiende a azolvarse, y si la pendiente es menor

que la del cause entonces el extremo superior es el que se obstruye.

c.2) Longitud de las alcantarillas.



La longitud de las alcantarillas depende del ancho total de la calzada (incrementándose el

sobre-ancho en las curvas), de la altura del terraplén, y del talud del mismo, calculándose con

la siguiente expresión:

Donde:

a = Ancho de la calzada (m)t = Talud de rellenoh = Altura del terraplén en el centro de la calzada (m).

El cañón de las alcantarillas debe ser lo suficientemente largo para que no corra el peligro de

obstruirse en sus extremos con material de terraplén que se deslave durante las lluvias. La

mejor manera de determinar la longitud de una alcantarilla es levantando cuidadosamente el

perfil de la sección transversal del terreno, y así poder determinar la longitud y pendiente de

la misma.

c.3) Cauce de acceso.Cuando se instala una alcantarilla en un cauce natural o un cauce nuevo, la alineación deberá

ser tan directa como sea posible, o tener curvatura moderada; cuando se prevé erosión o

formación de remolinos en los márgenes del cause de acceso, deben proyectarse

revestimientos apropiados para mantener la corriente tan constante como sea posible.

c.4) Tipo de entrada a la alcantarilla.La carga necesaria para una alcantarilla incluye varios componentes, la altura dinámica, la

perdida a la entrada y la pérdida por fricción. La forma hidrodinámica de la entrada, lograda al

redondearla o ampliarla, puede mejorar en forma apreciable el acceso de la alcantarilla, y

reducir el remanso a la entrada.

d) Protección de los extremos de las alcantarillas. Muros de CabezaSirven para impedir la erosión alrededor del cañón, para guiar la corriente y para evitar que el

terraplén invada el canal. Los muros de cabeza son generalmente de mampostería o de

concreto, estos últimos son los mejores y deben de preferirse a la altura de los muros de

cabeza debe ser tal que se extienda más arriba de su intersección con los taludes de la

carretera. El muro de cabeza debe prolongarse por lo menos 60 cm. debajo de la plantilla,

formando un dentellón que sirva a la vez de amarre y de protección contra la erosión de dicha

plantilla; el dentellón de aguas arriba deberá hacerse más profundo que el de aguas abajo.

En muchos casos la plantilla de la alcantarilla se extiende tanto aguas arriba como aguas

abajo en forma de delantal para impedir la erosión; en estos casos al extremo del delantal

debe ponerse también un dentellón.

La longitud del muro de cabeza depende de la altura de la misma, así como del talud del

terraplén, debiendo ser tal que el pie del terraplén que se derrame alrededor del extremo del

muro de cabeza, no invada el canal de la corriente.



d.1) Cajones de Entrada.Cuando se tiene cunetas demasiado extensas es necesario colocar alcantarillas de alivio, con

el fin de dar salida al agua. Estas alcantarillas deben tener un dispositivo adecuado para dirigir

el agua hacia ellas, dicho dispositivos puede ser un simple muro transversal, un cajón de

entrada o un desarenador.

El muro transversal es un muro de mampostería o de concreto que intercepta a la cuneta con

el fin de contener el agua y guiarla a la alcantarilla.

El cajón de entrada, es de mampostería o de concreto, se utiliza para recepcionar el agua

proveniente de las cunetas.

El desarenador, es un cajón de entrada que cuenta con un primer deposito con el fin de

retener los sólidos que lleva la cuneta.

MUROS

07.05 MUROS DE SOSTENIMIENTO.Los muros, son estructuras que se utilizan para proporcionar estabilidad al suelo entre puntos de

distinto nivel y tienen por finalidad resistir las presiones laterales producidas por el material

retenido.

Estos elementos rígidos se proyectan cuando no es posible construir un terraplén, ya sea por que

el talud no se encuentra con la ladera, por ser ésta muy escarpada o por la vecindad de un curso

de agua, pudiendo ser de diferentes tipos. En el presente proyecto se emplearán muros de

concreto ciclópeo; el peso propio de éstas estructuras es de suma importancia, tanto para resistir

el volteo como para oponerse al deslizamiento producido por las presiones o empujes laterales

del terreno.

El dimensionamiento de los muros de sostenimiento, se realizó en base a la lámina A.3.2 de las

N.P.D.C. para muros de Concreto Ciclópeo, en donde se clasifica dos tipos de muros: Tipo C, con

coronación del muro a la altura de la rasante.

La verificación de la estabilidad que a continuación se describe es para muros de condición más

crítica.

a) Parámetros de diseño.f’c = 210 Kg/cm2

f’y = 4200 Kg/cm2

φ = Variable.

= Variable.

σt = Variable.

q = Variable.

FSD > 1.20

FSV > 1.50

Donde:



FSD = Factor de seguridad al deslizamiento.

FSV = Factor de seguridad al volteo.

Pa = Presión debida al empuje activo.

Ka = Coeficiente de empuje activo.

= Peso específico del suelo.

φ = Ángulo de fricción interna.

σt = Capacidad portante del suelo.

FSD = Factor de seguridad al deslizamiento.

FSV = Factor de seguridad al volteo.

q = Sobrecarga debido al transito de un vehículo H20S16.

b) Predimensionamiento.Los muros de concreto ciclópeo, serán predimensionados en función a las Normas Peruanas para

el Diseño de Carreteras, teniendo el paramento interno vertical, para aminorar el empuje activo

dinámico.

Figura 03.07.10

c) Análisis y diseño de muros de sostenimiento.Los muros de sostenimiento tiene como objetivo fundamental el de resistir las presiones laterales,

que son producidas por el material de relleno o el suelo retenido.

El procedimiento a seguir para el análisis y dimensionamiento de los muros de sostenimiento

consiste en:

a) Una elección tentativa de las dimensiones del muro.

b) El análisis de la estabilidad del muro en función a las fuerzas actuantes.



Las dimensiones del elemento deben ser tales que la resultante de las cargas caiga dentro del tercio

medio de la base.

En el caso de que en el análisis se llegue a la conclusión de que la estructura no es satisfactoria,

se procederá a redimensionar el muro y efectuar nuevos tanteos hasta lograr que la estructura

sea capaz de resistir los esfuerzos a los que se encuentra sometida.

Para llevar a cabo el análisis se deberá determinar las magnitudes de las fuerzas que actúan por

encima de la base de la cimentación tales como el empuje de tierras, las sobrecargas, el peso del

muro y el peso del material de relleno.

d) Empuje pasivo y empuje activo.Un muro que soporta un relleno cualquiera y se desplaza hacia el lado opues to del terraplén se

denomina (empuje pasivo), pero si es contrario y tiende a girar hacia el interior del mismo se

llama empuje activo.

El prisma de empuje total se extiende a partir del plano que pasa por la base y con la misma

inclinación que el talud natural, además la intensidad del empuje es función de esta inclinación,

del ángulo de rozamiento interno, del ángulo de inclinación del talud del terraplén, así como de la

inclinación del paramento del muro en contacto con el terraplén respecto al plano horizontal.



e) Juntas en los muros de sostenimiento.

La necesidad de disponer juntas a lo largo de los muros de sostenimiento de gravedad es

evidente, ya que de no hacerlo se presentarían grietas debido a la contracción y expansión del

concreto.

Las juntas son generalmente puntos débiles de la superficie del muro, en los cuales se pueden

presentar desperfectos al aumentar las presiones por sobrecarga y saturación del suelo de

relleno.

e.1) Juntas de Expansión. Las juntas de expansión son verticales, están completamente

separadas entre dos tramos de muro. Estas juntas se utilizan para evitar el agrietamiento

debido a cambios dimensionales térmicos en el concreto.

e.2) Juntas de Contracción. Estas juntas son ubicadas verticalmente al final de cada

colada definido por la disponibilidad del uso de encofrados, cuyos intervalos serán definidos

más adelante, en los cuales se dejará una superficie vertical de textura rugosa, para luego

continuar con la siguiente colada, dejando bruñas en el acabado, en caso de existir

humedad del lado del relleno será sellado usando brea. Estas se utilizan sobre todo para

controlar las grietas ocasionadas por la contracción del concreto después que se ha

endurecido.

El espaciamiento entre juntas de contracción y el espesor de las mismas, serán analizadas

a continuación.

Figura 03.07.13



f) Relleno y Drenaje.f.1) Relleno de los muros de sostenimiento.El relleno desempeña un papel fundamental en el comportamiento del conjunto suelo

estructura y define el buen éxito que pueda alcanzarse con un muro de sostenimiento. Los

principales factores que se deben considerar son la naturaleza de los materiales que se

emplean, las condiciones en que se colocan, los métodos de colocación, la intensidad y el

procedimiento con que se compacta y los sistemas de drenaje que se instalan.

Se recomienda usar como material de relleno suelos granulares sin fino, y se debe de evitar el

uso de arcillas francas y tender a la utilización de suelo no cohesivos permeables, las arcillas

expansivas suelen considerarse materiales indeseables cuyo uso no se recomienda o se

prohíbe, también suele exigirse a los materiales de relleno un bajo índice de susceptibilidad a

la congelación.

El material ideal la constituyen la arena y grava o piedra triturada, estos suelos tienen alta

resistencia al esfuerzo cortante, son estables, no se asientan cuando se colocan en forma

apropiada y sus buenas cualidades permanecen ante el agua.

f.2) Drenaje en los muros de sostenimiento.Con el objeto de eliminar el agua que se infiltra en la parte interior del muro y así evitar las

presiones hidrostática sobre este y los asentamientos que puedan ocurrir con el tiempo en el

terraplén, se deberá de prever un sistema de drenaje adecuado que garantice la circulación y

eliminación eficiente de las aguas tras el paramento interior del muro, de alguna manera el

drenaje reduce el efecto de las heladas.

El drenaje transversal del muro se efectuará colocando tubos de 2” de diámetro o

simplemente dejando agujeros rectangulares o cuadrados, con una pendiente mínima de 2%

debiendo ubicarse preferentemente en la base, a un tercio de la altura del muro por ser estos

puntos de presión crítica. Por otra parte el distanciamiento de los drenes transversales será

de 2.50 m, esto dependiendo de la longitud, la altura del muro y las condiciones existentes en

el sitio para captar y dirigir el agua infiltrada hacia los drenes transversales.

El drenaje longitudinal se obtendrá mediante un drén interno paralelo al

paramento en toda su longitud compuesta por una tubería de 8” de diámetro de concreto

simple o PVC cribadas en su parte inferior del diámetro central comprendido entre 22.5° y

45° de diámetro de 1 cm espaciados a 10 cm el cual deberá ser cubierto por filtros

seleccionados de material granular. Este desahogará transversalmente el flujo mediante una

tubería PVC de 8” de diámetro a una distancia máxima de 10 metros, además se tendrá en

cuenta que los filtros granulares no permitirán el arrastre de las partículas del suelo por el

agua hacia los drenes.

Figura 03.07.14



g) Proceso constructivo de muros de contención.Dentro del proceso constructivo de los muros de sostenimiento, explicaremos los siguientes

aspectos: Excavación. Este trabajo comprenderá la excavación necesaria para la cimentación de los

muros en terreno firme y por debajo del nivel de penetración de las heladas. Se realizará

de acuerdo a las especificaciones y de conformidad con los planos de obra.

Cimentación. Se cimentará a una profundidad no menor al ancho de la cimentación

corrida, evitando la infiltración de agua superficial que da lugar a la disminución de la

capacidad de carga del suelo, de igual manera la existencia de niveles freáticos por

encima y debajo del nivel de cimentación, resultarán perjudiciales por lo que tendrá que

abatirse el nivel freático por debajo de la profundidad activa de cimentación.

Concreto.- Se utilizará concreto de acuerdo al mostrado en los planos o como lo indique el

Ingeniero Residente, siendo la mayor parte de calidad f’c = 140 Kg/cm2.

Orificios de Drenajes.- Todo muro será provisto de orificios de drenajes. Si no se indica

en los planos o lo dirija el Ingeniero, se colocarán los orificios de drenajes en los puntos

más bajos donde se obtengan desagües libres y serán espaciados a distancias no

mayores de 3 m. de centro a centro.

Juntas.- Las juntas de Contracción verticales serán colocadas en las paredes a intervalos

de 4 m a 6 m para prevenir que se produzcan grietas indeseables debido a cambios de

temperatura y contracción. Es recomendable que la junta sea machihembrada para ayudar

a mantener el alineamiento de las secciones adyacentes. Están completamente separados

entre tramo y tramo de 1" a 2".

h) Diseño de Filtros.



Los filtros tienen la función de transportar la presencia de agua al exterior y de impedir el arrastre

de las partículas del suelo protegido. Los requerimientos que se imponen a los materiales de filtro

son de naturaleza granulométrica debiendo satisfacer los siguientes requisitos:

1. Los espacios entre las partículas del filtro en contacto con el suelo por proteger deber ser suficientemente pequeños como para que los finos de aquel no penetren en él.

2. Los espacios entre las partículas del filtro deben ser lo suficientemente grandes como para que el conjunto tenga la permeabilidad necesaria para que el agua pueda fluir libre y rápidamente hacia el exterior sin generar presionen de poro indeseables.

3. En general debe buscarse que los filtros sean por los menos 20 o 25 veces más permeables que el suelo por proteger.

La existencia de niveles freáticos o infiltraciones de aguas superficiales en el suelo de relleno da

lugar a los drenajes superficial y profundo.

El sistema de drenaje a construirse será paralela al muro, con drenes de fuga ubicados en el tercio

de la altura del muro usando tubería de 3" de diámetro.

El diámetro de la tubería cribada de drenaje subterráneo normal será de 4", con una pendiente

mínima de 15 cm. por cada 100 m. El cribado del tubo se ejecuta en la parte inferior del diámetro

central (horizontal), comprendido entre 22.5° y 45°, de 1 cm. de diámetro y espaciados a 10 cm.

centro a centro.

Los materiales para el relleno (filtros) que van paralelos al muro deberán cumplir dos condiciones:

ser de una permeabilidad mayor que la del suelo circundante para facilitar el flujo del agua hacia el

tubo perforado y ser de una granulometría tal que impida que partículas de suelo circundante sean

transportadas por el agua hacia los vacíos y huecos del material filtrante, impermeabilizándolo.

Los requisitos del material filtrante y del suelo circundante serán:

Para facilitar el flujo del agua hacia el tubo perforado:

En el que D es el diámetro correspondiente a 15% del material que pasa en la curva granulométrica

tanto del suelo (S) y del filtro (F).

Para evitar la migración de partículas finas del material por proteger hacia los huecos del material

filtrante:

Para evitar la obstrucción de las perforaciones de la tubería y la fuga de los finos del material

filtrante a su través:

Donde "d", es el diámetro del cribado.



Con la finalidad de evitar la segregación del material filtrante en el momento del llenado:



07.06 CONCLUSIONES.

1. El diseño de las obras de drenaje realizado permitirá la evacuación rápida de los flujos de

agua, para lograr una protección eficaz de la vía y de esta manera garantizar la operatividad

permanente, y economizar los costos de conservación y mantenimiento.

2. Las cunetas laterales (0.50 x 0.30 m) serán en tierra puesto que las velocidades límite se

encuentran dentro de las máximas tolerables para este tipo de terrenos, significando así un

ahorro en los costos de ejecución.

3. Las cunetas de coronación no serán revestidas, pero se considerará que estas tengan un

tratamiento superficial de compactación a fin de minimizar la infiltración de aguas

superficiales que podría perjudicar los taludes de corte.

4. Se considerará la ejecución de lavaderos en mampostería de piedra, que descargarán sus

caudales recolectados directamente a los cabezales de entrada de las alcantarillas o

aliviaderos.

5. Las condiciones y requerimientos hidráulicos determinaron que tanto las alcantarillas de

cursos de agua como los aliviaderos tienen el mismo diámetro igual a 24”, por consiguiente

obedecen a un mismo diseño en estructura.

6. El diseño hidráulico considera el uso de alcantarillas de tubería metálica corrugada (TMC)

“ARMCO”, de 24” por ser de fácil manejo y transporte, por tener un peso relativamente ligero

que permite su manipulación con un mínimo de equipo, no requiriendo de mano de obra

calificada para su instalación y por su rápida puesta en funcionamiento.

7. Para evitar las socavaciones y deterioros a la entrada y salida de las alcantarillas será

necesario el colocado de un emboquillado de piedra, y los alerones o cabezales de entrada y

salida (obsérvese planos de obras de arte).

8. La ubicación y magnitud de los muros de sostenimiento, no obedece aun capricho de diseño,

mas por el contrario se basa en una evaluación in situ, se ampara en las pendientes de los

taludes naturales, de relleno y por el alineamiento horizontal del eje de vía.

9. Los muros de sostenimiento serán en concreto ciclópeo con la geometría descrita y de

acuerdo como refieren las especificaciones técnicas respectivas.

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01 cap vii - obras de arte y drenaje-ok

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