Modelo Hidraulica de Cunetas y Alcantarillas

7/27/2019 Modelo Hidraulica de Cunetas y Alcantarillas

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CAMINOS II UNASAM BARRANCA

UNIVERSIDAD NACIONALSantiago Antnez de Mayolo

FILIAL BARRANCA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

CURSO

CAMINOS II

TEMA

MODELO HIDRAULICO DE CUNETAS Y ALCANTARILLAS

DOCENTE:

Ing. RAUL CASTILLEJO MELGAREJO

ALUMNO:

AYALA CACHA, Delarc

BARRANCA

2013


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UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTNEZ DE MAYOLO FILIAL BCA.

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INDICE GENERAL

CAPTULO 1 MODELO HIDRAULICO DE CUNETAS

1.1 Aspectos generales ............................................................................................... 31.2 Capacidad de cunetas .......................................................................................... 41.3 Caudal de aporte .................................................................................................. 61.4 Dimensiones minimas ........................................................................................... 71.5 Desague de cunetas ............................................................................................. 81.6 Revestimineto de cunetas ..................................................................................... 8

CAPTULO 2 MODELO HIDRAULICO DE ALCANTARILLAS

2.1 Aspectos generales ............................................................................................... 92.2 Ubicacin en planta ............................................................................................... 92.3 Pendiente longitudinal ........................................................................................... 92.4 Eleccion del tipo de alcantarilla ............................................................................. 92.5 Diseo hidraulico ................................................................................................ 102.6 Seguridad y vida util ............................................................................................ 11

REFERENCIA BIBLIOGRAFIA ............................................................................ 12


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CAPITULO 1: MODELO HIDRAULICO DE CUNETAS

1.1.-ASPECTOS GENERALES

Las cunetas son zanjas longitudinales revestidas o sin revestir abiertas en el terreno,ubicadas a ambos lados o a un solo lado de la carretera, con el objeto de captar, conducir yevacuar adecuadamente los flujos del agua superficial.

Se proyectarn para todos los tramos al pie de los taludes de corte, longitudinalmenteparalela y adyacente a la calzada del camino y sern de concreto vaciadas en el sitio,prefabricados o de otro material resistente a la erosin.

Sern del tipo triangular, trapezoidal o rectangular, siendo preferentemente de seccintriangular, donde el ancho es medido desde el borde de la rasante hasta la vertical quepasa por el vrtice inferior. La profundidad es medida verticalmente desde el nivel del borde

de la rasante al fondo o vrtice de la cuneta.La inclinacin del talud interior de la cuneta (V/H) (1:Z1) depender, por condiciones deseguridad, de la velocidad y volumen de diseo de la carretera, ndice Medio Diario AnualIMDA (veh/da); segn lo indicado en la Tabla N 304.12 del Manual de Diseo geomtricoDG-2001.

La inclinacin del talud exterior de la cuneta (V/H) (1:Z2) ser de acuerdo al tipo deinclinacin considerada en el talud de corte.


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1.2.- CAPACIDAD DE CUNETAS

Se rige por dos lmites:

Caudal que transita con la cuneta llena

Caudal que produce la velocidad mxima admisible

Para el diseo hidrulico de las cunetas utilizaremos el principio del flujo en canalesabiertos, usando la ecuacin de Manning:

Dnde:

Q: Caudal (m3/seg).

V: Velocidad media (m/s).

A: rea de la seccin (m2).

P: Permetro mojado (m).

Rh: A/P Radio hidrulico (m) (rea de la seccin entre el permetro mojado).

S: Pendiente del fondo (m/m).

n: Coeficiente de rugosidad de Manning.

Los valores de Manning (n) ms usados, son:.


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1.4.- DIMENSIONES MINIMAS

Las dimensiones sern fijadas de acuerdo a las condiciones pluviales.

De elegir la seccin triangular, las dimensiones mnimas sern las indicadas en la Tabla.

Para lograr el funcionamiento adecuado de la seccin hidrulica, se requiere que en losproyectos viales se considere:

La construccin de una berma exterior de recepcin con ancho mnimo de 60 cm (entre lacuneta y pie del talud de corte), con la finalidad de recepcionar la posible cada demateriales del talud superior, los cuales al impactar, deterioran las losas, y colmatan laseccin hidrulica.

As mismo es necesario establecer la necesidad de mantenimiento de cunetas por lo menosdos veces al ao (antes y despus del perodo de lluvia, especialmente en zonas de sierray selva del pas).

Cuando existan limitaciones de ancho de la plataforma se podr proyectar cunetas condoble funcin:

Drenaje, y

rea de emergencia (berma)

Para los cuales se buscar la solucin ms adecuada tales como: cunetas cubiertas,berma-cuneta, cuneta tipo batea, etc.


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1.5.- DESAGUE DE CUNETAS

La descarga de agua de las cunetas se efectuar por medio de alcantarillas de alivio. Enregin seca o poca lluviosa la longitud de las cunetas ser de 250m como mximo, laslongitudes de recorridos mayores debern justificarse tcnicamente; en regin muy lluviosase recomienda reducir esta longitud mxima a 200m. Salvo justificaciones tcnicas, cuandose tenga presencia de reas agrcolas, viviendas ubicadas sobre el talud inferior de lacarretera que pueden ser afectadas por descargas de alcantarillas de alivio.

En este aspecto, el proyectista deber realizar una evaluacin exhaustiva para ubicaradecuadamente los puntos de descarga de alcantarillas de alivio sin afectar la propiedad

adyacente.

1.6.- REVESTIMIENTO DE CUNETAS

Las cunetas deben ser revestidas, para evitar la erosin de la superficie del cauce oconducto, productos de corrientes de agua que alcancen velocidades medias superiores alos lmites; o cuando el terreno es muy permeable que permite la filtracin hacia elpavimento, y consecuentemente su deterioro. El revestimiento de las cunetas puede ser deconcreto, o de ser el caso de mampostera de piedra, previa verificacin de velocidades deacuerdo a las pendientes finales del trazo geomtrico. Se recomienda un revestimiento deconcreto fc = 175 kg/cm2 y espesor de 0.075m.


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CAPITULO 2: MODELO HIDRAULICO DE ALCANTARILLAS

2.1.- ASPECTOS GENERALES

Se define como alcantarilla a la estructura cuya luz sea menor a 6.0 m y su funcin esevacuar el flujo superficial proveniente de cursos naturales o artificiales que interceptan lacarretera.

La densidad de alcantarillas en un proyecto vial influye directamente en los costos deconstruccin y de mantenimiento, por ello, es muy importante tener en cuenta la adecuadaeleccin de su ubicacin, alineamiento y pendiente, a fin de garantizar el paso libre del flujoque intercepta la carretera, sin que afecte su estabilidad.

La ubicacin ptima de las alcantarillas depende de su alineamiento y pendiente, la cual selogra proyectando dicha estructura siguiendo la alineacin y pendiente del cauce natural.

Sin embargo, se debe tomar en cuenta que el incremento y disminucin de la pendienteinfluye en la variacin de la velocidad de flujo, que a su vez incide en la capacidad detransporte de materiales en suspensin y arrastre de fondo.

En la proyeccin e instalacin de alcantarillas el aspecto tcnico debe prevalecer sobre elaspecto econmico, es decir que no pueden sacrificarse ciertas caractersticas hidrulicasslo con el objetivo de reducir los costos. Sin embargo, es recomendable que la ubicacin,alineamiento y pendiente que se elija para cada caso, estar sujeta al buen juicio delespecialista, quien deber estudiar los aspectos hidrolgicos, hidrulicos, estructurales yfenmenos de geodinmica externa de origen hdrico, para obtener finalmente la solucinms adecuada compatible con los costos, operatividad, servicialidad y seguridad de la

carretera.

2.2.- UBICACIN EN PLANTA

La ubicacin en planta ideal es la que sigue la direccin de la corriente, sin embargo, segnrequerimiento del Proyecto la ubicacin natural puede desplazarse, lo cual implica elacondicionamiento del cauce, a la entrada y salida con la construccin de obras deencauzamiento u otras obras complementarias.

2.3.- PENDIENTE LONGITUDINAL

La pendiente longitudinal de la alcantarilla debe ser tal que no altere desmesuradamentelos procesos geomorfolgicos, como la erosin y sedimentacin, por ello, los cambios dependiente deben ser estudiados en forma cuidadosa, para no incidir en dichos procesosque pueden provocar el colapso de la estructura.

2.4.- ELECCION DEL TIPO DE ALCANTARILLA

2.4.1.- TIPO Y ELECCION

Los tipos de alcantarillas comnmente utilizadas en proyectos de carreteras en nuestro pas

son; marco de concreto, tuberas metlicas corrugadas, tuberas de concreto y tuberas depolietileno de alta densidad.


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Las secciones ms usuales son circulares, rectangulares y cuadradas. En ocasionesespeciales que as lo ameriten puede usarse alcantarillas de secciones parablicas yabovedadas.

Es importante instalar alcantarillas permanentes con un tamao lo suficientemente grande

como para desalojar las avenidas de diseo ms los escombros que se puedan anticipar.

Asimismo, en cauces naturales con caudales de diseo considerables, pendientelongitudinal reducida y transporte de palizada como es el caso de cursos naturalesubicados en la regin selva de nuestro pas, se recomienda la colocacin de obras con lamayor seccin hidrulica posible que dependiendo del aspecto econmico podrn utilizarsealcantarillas tipo arcos parablicos o abovedadas.

2.4.2.- MATERIALES

La eleccin del tipo de material de la alcantarilla depende de varios aspectos, entre ellospodemos mencionar el tiempo de vida til, costo, resistencia, rugosidad, condiciones delterreno, resistencia a la corrosin, abrasin, fuego e impermeabilidad. En conclusin no esposible dar una regla general para la eleccin del tipo de material a emplear en laconstruccin de la alcantarilla, sino que adems de los aspectos mencionadosanteriormente depende del tipo de suelo, del agua y principalmente de la disponibilidad demateriales en el lugar.

2.5.- DISEO HIDDRAULICO

El clculo hidrulico considerado para establecer las dimensiones mnimas de la seccin

para las alcantarillas a proyectarse, es lo establecido por la frmula de Robert Manning*para canales abiertos y tuberas, por ser el procedimiento ms utilizado y de fcil aplicacin,la cual permite obtener la velocidad del flujo y caudal para una condicin de rgimenuniforme mediante la siguiente relacin.

Dnde:

Q: Caudal (m3/s)

V: Velocidad media de flujo (m/s)

A: rea de la seccin hidrulica (m2)

P: Permetro mojado (m)

R: Radio hidrulico (m)

S: Pendiente de fondo (m/m)

n: Coeficiente de Manning.


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Se deber verificar que la velocidad mnima del flujo dentro del conducto no produzcasedimentacin que pueda incidir en una reduccin de su capacidad hidrulica,recomendndose que la velocidad mnima sea igual a 0.25 m/s.

A continuacin, se presenta una tabla con valores mximos admisibles de velocidades de

flujo segn el tipo de material donde se desplaza.

2.6.- SEGURIDAD Y VIDA UTILEl diseo de alcantarillas debe garantizar la adecuada y correcta evacuacin del flujo quediscurre hacia a la carretera mediante la obtencin de diseos hidrulicos adecuados.

Existen medidas para prolongar la vida til de las alcantarillas y mejorar sus condiciones deservicio.

Las medidas que se utilizan con mayor frecuencia se mencionan a continuacin:

Con la finalidad de proteger las alcantarillas constituidas por tubos metlicos corrugados dela presencia de agentes exteriores que puedan afectarlas, se recomienda el uso derecubrimiento asfltico, de esta manera se logra incrementar su vida til.

Cuando las condiciones de exposicin son muy agresivas, tales como velocidadesexcesivas con presencia de elementos abrasivos en el flujo, presencia de aguas salinas ocidas provenientes de establecimientos mineros, suelos alcalinos y suelos con presenciade turba, el recubrimiento asfltico no ofrece una proteccin suficiente, bajo estascondiciones no es recomendable el uso de alcantarillas metlicas, por ello, se recomiendael uso de otros materiales para la construccin de alcantarillas, como concreto de altaresistencia o tubos de alta densidad.


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REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

1. MANUAL DE HIDROLOGIA, HIDRAULICA Y DRENAJE Ministerio de transportes y

comunicaciones.

2. Chow V. T. (1982).Hidrulica de Canales Abiertos. Editorial Diana. Mxico.

3. Ven Te Chow, David R. Maidment, Larry W. Mays, McGraw Hill Interamericana S.A,

1994. Hidrologa Aplicada.

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