Alcantarillas

ALCANTARILLAS Son estructuras de forma diversa que enen la función de conducir y desalojar lo más rápidamente posile el a!ua de las "ondonadas y partes ajas del terreno que atraviesan el camino# $or la forma de su sección y el material de que están construidas% estas estructuras de drenaje menor pueden clasi&carse en tuos% óvedas% losas sore estrios y cajones# 'stán siempre alojadas en el cuerpo de la terracer(a# A diferencia de los adenes% donde el r)!imen "idráulico práccamente práccamente no se modi&ca% e n las alcantarillas "ay "ay un estrec"amiento del cauce% que aunado al aumento de caudal por la concentración de vol*menes al ser recolectada el a!ua por cunetas% "ace que se aumente su velocidad# 'ste fenómeno puede provocar provocar erosiones tanto a la entrada como a la salida de las oras# Se mejora la función de las alcantarillas% de cualquier po% mediante una estructura de transición% a la entrada y salida del conducto% formada por los aleros que son muros de contención de erra y !u(as para conducir el a!ua% que transforman transforman !radualmente su r)!imen% el que ten(a en el terreno natural al del interior y otra ve+ al del terreno natural# ',cepto ',cepto en los tuos% en los que sólo se coloca un muro plano de cae+a natural% los aleros son diver!entes% con un án!ulo de ae rtura de unos -./ respecto al eje lon!itudinal de la alcantarilla0 arrancan del mismo nivel de la parte superior del coronamiento de los estrios y desciende con talud de 1#231 "asta tener una altura entre .#-. m y a . m en e n su parte más alejada# Si la alcantarilla es esviajada% el talud de los aleros% en proyección normal al eje de l camino% será de 1#231 pero el talud real estará en función del esviaje# $ara la lon!itud de los aleros% se tendrá la condición de que sus e,tremos% est)n equidistantes del fondo del arroyo# 'n la parte más alejada de los aleros% empie+a propiamente la alcantarilla y es donde se inicia la variación del r)!imen "idráulico natural# natural# Salvo en casos de contar con terreno no erosionale% deerá "acerse un +ampeado de protección en el suelo dentro de la ora y entre los aleros de entrada y salida% con la car!a superior a la altura del terreno natural y se construirá un dentellón% en cada e,tremo% de profundidad mayor a la que pueda socavar el a!ua# 'n terrenos con fuerte pendiente transversal% conviene construir los estrios de las óvedas y de las losas de concreto "idráulico% "idráulico% sore cimentación escalonada en peque4as plataformas con lon!itud apro,imada de 1 a 5 m% a lo lar!o de la alcantarilla# Cualquiera que sea el po de alcantarilla% el terrapl)n que se coloque sore ella dee ser construido en capas de 12 a 5. cm de espesor% espesor% compactadas% atacándose amos lados simultáneamente simultáneamente "asta un espesor m(nimo de .#6. m en tuer(as y 1 m en óvedas a parr de la parte superior de la clave# 7iferentes pos de alcantarillas Tuos Son alcantarillas de sección interior usualmente circular y requieren siempre de un espesor de terrapl)n o colc"ón m(nimo de .#6. m para su mejor funcionamiento estructural#

'l material de que están construidos puede ser concreto refor+ado% lámina ondulada y 8n ciertos casos puede convenir económicamente su construcción con mamposter(a de -a# y mortero de cemento% aunque este caso está en el ! rupo de las óvedas# Cajones Son estructuras de sección rectan!ular de construcción e,cepcional en este po de caminos por tratarse de oras con paredes% tec"os y piso de concreto refor+ado% cuya construcción requiere cuidados especiales# Traajan en conjunto 9como un marco r(!ido que asore el peso y empuje del terrapl)n% la car!a viva y la reacción del terreno# $royecto de alcantarillas# 'l proyecto de una alcantarilla toma en cuenta los si!uientes factores3 a: ;icación de la ora y proyecto de la planlla# : Cálculo del área "idráulica necesaria#

N<='NCLAT;RA3 L > 'spacio lire "ori+ontal% en m# ? > 'spacio lire vercal% en m C@ > espesor de relleno sore la alcantarilla% en m# e > espesor de losas y muros% en cm#

f > esfuer+o unitario en el de splante producido por las car!as% en !Bcm5# ol > olumen del concreto del cajón en m-Bm

ϕ  > 7iámetro de la varilla de refuer+o en cm# $ > Candad de acero de refuer+o en !Bm-# fDc> 'sfuer+o unitario de ruptura del concreto a compresión a los 5E d(as de edad% en !Bcm5# E ϕ  > Radio de la curva del refuer+o# a > Lado de la cartela F#C# > Funta de colado# r > Recurimiento% medido desde el eje del refuer+o principal# c: 'lección del po de ora# d: Cálculo dimensional y estructural# e: 'laoración del funcionamiento del drenaje en tramos de 2 m# 'n ase a los estudios del drenaje% que se efect*an en las etapas de elección de ruta y ante proyecto% en el estudio de&nivo% se uican los ejes de las alcantarillas en la planta del camino# Se deerá tomar en cuenta que no en todos los escurrideros se construirá una ora sino que% al!unos de ellos% los de menos importancia% se canali+arán "acia los de mayor caudal% ya sea que se intercepten por medio de canales laterales% contra cunetas e,istentes o cunetas# Sore la l(nea del camino% se requiere conocer el cadenamiento y la cota del terreno y surasante en el lu!ar que se efectuará el cruce% as( como el án!ulo de esviajamiento de la ora# 'l án!ulo de esviajamiento o esviaje de una ora de drenaje es el complemento al menor án!ulo de deGe,ión que "ace el eje del camino% tomando en cuenta el sendo de cadenamiento% con el eje de la ora y su sendo será contrario al de la deGe,ión# 'l esviaje% es independiente del sendo de escurrimiento#

7ise4o "idráulico 'l dise4o "idráulico de una ora% consiste en calcular el área necesaria para dar paso al volumen de a!ua que se concentra a su entrada0 para ello se requiere un estudio previo que aarca3 precipitación pluvial% área% pendiente y 9formación !eoló!ica de la cuenca% además del uso que tendrá el terreno a!uas arria de la alcantarilla# $ara calcular el área "idráulica necesaria en una ora de drenaje% se pueden uli+ar diferentes m)todos% como ya se e,puso anteriormente0 sin emar!o% !eneralmente se uli+a la fórmula de Talot para alcantarillas y el m)todo de sección y pendiente% uli+ando la fórmula de =annin! para puentes# 'lección del po de ora 7ee tenerse presente que en la elección del po de alcantarilla intervienen la adecuada funcionalidad "idráulica y estructural0 por otra parte% es de orden económico y está condicionado a los si!uientes factores3 a: altura del terrapl)n# : forma de la sección en el cruce# c: capacidad de sustentación del terreno# d: materiales de construcción disponiles en la re!ión# e: pi&cación de las oras y dimensiones# 'n relación a la altura del terrapl)n% cuando la surasante ya está de&nida% se deerá tornar en cuenta que tuos y óvedas requieren de un colc"ón m(nimo de terrapl)n en los "omros H.#6. m y 1#.. m respecvamente:0 en camio las losas y la parte superior de los cajones pueden quedar a la altura de la rasante del camino# 'n caso de ser necesario% se deerá ver la conveniencia de modi&car la rasante para dar caida al po de alcantarilla que sea más adecuado al propuesto inicialmente# 'n cuanto a la forma de la sección del escurrimiento en el cruce% si es amplia y no ien de&nida% puede pensarse en la uli+ación de una losa de peque4a altura% pero de claro amplio o en uno o varios tuos0 en terreno de lomer(o suave en donde% en !eneral% las rasantes son ajas% pero los escurrideros ya son de&nidos se pueden uli+ar tuos% losas o cajones0 a medida que las secciones se "acen estrec"as y profundas las oras indicadas son las óvedas además de las losas y los tuos% dependiendo principalmente de la altura del terrapl)n que va a quedar sore ellas# 'n t)rminos muy !enerales los tuos son económicos para áreas "idráulicas "asta de 1#2 m 50 las losas y cajones "asta - m5 y las óvedas "asta 16 m 5# La capacidad de sustentación del terreno inGuye en el costo de las oras y por lo tanto en la elección del po de ellas% ya que la cimentación que requieren en cada caso ene costos diferentes% uli+ándose muy com*nmente los cajones para los terrenos con aja capacidad de car!a#

$or ra+ones económicas% los materiales disponiles en la re!ión para construir las alcantarillas%  jue!an papel preponderante en la elección del po de ora# 'n caminos rurales% que en !eneral son de corta lon!itud% se da con frecuencia e3 as de que las cuencas son semejantes en super&cie% en pendiente% precipitación pluvial% ve!etación y caracter(scas del suelo% que requieren oras del mismo po y de casi i!uales dimensiones# 'n estos casos conviene lle!ar a la pi&cación y% aunque del estudio resulten una o varias oras con po y dimensiones diferentes% en la elección de&niva conviene uni&car estas caracter(scas% "asta donde sea posile# Tomando en cuenta los factores anteriores se deen ele!ir las oras más adecuadas% pero en caso de que se ten!an para cada una% dos o más pos% se ele!irán las de menor costo# Cálculo dimensional y estructural de alcantarillas# 'l cálculo dimensional de una alcantarilla% consiste en encontrar sus dimensiones sicas de acuerdo a la sección o secciones transversales entre las que se encuentre locali+ado y la posición que !uarde con respecto al eje0 por lo tanto% deerá tener en cuenta3 a: Nivel de la rasante HRc: y la del desplante en el centro de l(nea H7: : Semi corona i+quierda Hc1: y semi corona derec"a Hc5: c: espesor m(nimo de colc"ón d: Sección tramsversal de la ora H ϕ % si es tuo: e: 'sviaje de la ora He: f: $endiente lon!itudinal de la rasante Hp: !: $endiente de la ora Hs: ": $endiente transversal de la v(a% ya sea de omeo o de sore elevación HJ1% J5% s: i: Taludes de corte o terrapl)n H T:  j: 'spesor de pavimento Hd: : Coronamiento del muro HK: 'n se!uida se e,plica la forma de calcular la lon!itud de una ora ajo un terrapl)n# a: Normal al eje Se acostumra que la altura del muro de cae+a sea de -. cm mayor a la dimensión vercal de la ora y que el talud del terrapl)n lo corte a 12 cm% aajo del coronamiento% Hdimensiones en cm:# 7e la &!ura 11 se ene3

 H = ϕ1 + 30  M = H −15

Si se ene curva%  se camia por S y será posivo del lado que quede arria del eje#

s=

 β ϕ +d

 β = s ( ϕ + d )

$ara las oras esviajadas se si!ue la misma secuela que para las normales% sustuyendo los si!uientes t)rminos# a: Talud 'sviajado3 TeD > Talud esviajado e > 'sviaje $ > $endiente lon!itudinal del camino M% conserva el mismo si!no de la pendiente% del lado que ene el nomre del esviaje# : Corona y cota de "omros esviajadas#

 Si se está en curva%  se camia por s y el t)rmino ne!avo será posivo del lado que quede arria del eje# 'n la &!ura 1O% se muestra la forma sistema+ada que se ene para encontrar la lon!itud de ora# S > Soreelevación#

$ara contener el material de los taludes del terrapl)n% de tal forma que al derramarse no ostruya la ora% a la entrada y salida de ella se construyen muros de contención0 para tuos% se acostumra colocar muros de cae+a que son paralelos al eje del camino0 en otro po de alcantarillas como losas% óvedas% etc# se acostumra colocar aleros% o cuyo eje de coronamiento "ace un án!ulo de -./ con respecto al eje del cauce0 la función de estos aleros% además de contener el material del talud% es la de encau+ar el a!ua a la entrada y a la salida de la ora# 'l talud del coronamiento dee ser el del talud esviajado del terrapl)n% que solo corresponde a T > 1#231 cuando el esviajamiento de la corriente es de -./# La lon!itud de los aleros o de los muros de cae+a% que tami)n se denominan aleros transversales% dee ser tal% que el derrame del material que quede fuera de ellos no ostruya el cauce de la corriente#