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METODOS PARA DETERMINAR EL AREA HIDRAULICA DE LAS OBRAS DE CRUCE (ALCANTARILLAS).CURSO: DRENAJEESCURRIMIENTO SUPERFICIAL Y SUBTERRANEO.DRENAJE SUPERFICIAL DE CARRETERAS Y FERROCARRILES.

ESCURRIMIENTO El escurrimiento es la parte de la precipitacin que fluye sobre el terrenos (superficiales y subterrneas),y eventualmente, hacia lagunas, lagos, mares o ocanos.

Tipos de escurrimiento o escorrenta

Escurrimiento subsuperficialEscurrimiento superficialInfiltracinOtras extraccionesExceso de PP Percolacin ProfundaEscurrimiento subterrneoESCURRIMIENTO TOTALEscurrimiento subsuperficial lentoEscurrimiento de baseEscurrimiento directoEscurrimiento subsuperficial rpidoPP TOTALEl proceso del escurrimiento

Ciclo del EscurrimientoEs la distribucin del agua y su trayectoria desde que se precipita sobre la tierra hasta que alcanza la red hidrogrfica o vuelve directamente a la atmsfera a travs de la evapotranspiracin. La distribucin del volumen total de agua cada durante una precipitacin dada,

Ciclo del EscurrimientoUna gran cantidad de agua es interceptada por la vegetacin; y ofrece una enorme rea de evaporacin, de tal forma que las precipitaciones de corta duracin y poca intensidad pueden llegar a ser completamente consumidas por la intercepcin de las plantas, por la pequea cantidad de agua que se infiltra a travs del suelo y por el agua que llena los charcos y pequeas depresiones de la superficie del suelo.

Ciclo del Escurrimientocuando la precipitacin es tal que su intensidad excede la capacidad de infiltracin del suelo, comienza ya el escurrimiento superficial propiamente dicho. La superficie del suelo se cubre en ese momento con una fina pelcula de agua llamada pelcula de retencin superficial. Una vez que el agua corre sobre la superficie del suelo y alcanza los cauces de la red hidrogrfica, comienza a aparecer el escurrimiento superficial en los cauces.

El ciclo del escurrimientoINICIO DE LA LLUVIA

METODOS PARA DETERMINAR EL AREA HIDRAULICA DE LAS OBRAS DE CRUCE (ALCANTARILLAS).Para el diseo de los alcantarillas en una obra de drenaje podemos apreciar deferentes mtodos aplicativos que ayuda a determinar el rea hidrulica.

Objetivos del tema

Revisar los procesos por los cuales se transforma la lluvia en escorrenta y establecer las ecuaciones de conservacin que describen estos procesos y sus escalas de tiempo Disear un mtodo que nos permita establecer el caudal mximo de diseo en alcantarillas separativas de aguas blancas o unitarias, que slo sea excedido cada TR (tiempo de retorno) aos: el mtodo racional Aplicar el mtodo racional en el diseo de cuencas ejemplo

METODO DE CONTROL DE ENTRADA Y SALIDAconsiste en determinar el tipo de seccin, material y embocadura de alcantarilla que, para la longitud y pendiente que posee, sea capaz de evacuar el caudal de diseo, provocando un nivel de agua en la entrada que no ponga en peligro de falla estructural, ni funcional la estructura que se desea atravesar optimizando los recursos disponibles.

METODO DE CONTROL DE ENTRADA Y SALIDAse han puesto de manifiesto dos formas fundamentales tpicas de escurrimiento en alcantarillas, que incluyen todas las dems:1) Escurrimiento con control de entrada2) Escurrimiento con control de salida

METODO DE CONTROL DE ENTRADA Y SALIDAEn el escurrimiento con control de entrada, el caudal que puede pasar por la alcantarilla, depende fundamentalmente de las condiciones de entrada a la misma. Es decir, depende de la seccin transversal del conductoEn cambio, en el escurrimiento con control de salida debe agregarse a las anteriores el nivel del agua a la salida, la pendiente, longitud y rugosidad del conducto.

METODO DE CONTROL DE ENTRADA Y SALIDAFlujo con control de entradaEl flujo de control de entrada de tirante crtico se forma de la seccin de entrada a la alcantarilla, quedando hacia aguas arriba de dicha seccin un remanso en flujo subcrtico, y aguas abajo, un flujo supercrtico. Por eso, las variables que intervienen en este tipo de flujo son:Tipo y dimensiones de la seccin transversal. Ej: circular con dim=2m. Geometra de la embocadura. Ej: Con alas a 30 con respecto al eje. Nivel de agua a la entrada. Se utiliza la altura He.

METODO DE CONTROL DE ENTRADA Y SALIDAClculos para flujo con control de salida Si planteamos la ecuacin de energa entre la entrada y la salida de la alcantarilla, resulta una ecuacin general del tipo: H e, H, H1, LiDonde:He = nivel a la entrada.H1= nivel a la salida.H = energa empleada en la obtencin de energa de velocidad a la salida, mas la perdida.por friccin y prdidas a la entrada. L = Longitud del conducto.i = pendiente del conducto.

METODO DE CONTROL DE ENTRADA Y SALIDA

Mtodo de Chanson H.

CALCULOS DE FLUJO IDEAL

Una alcantarilla se disea para pasar un caudal especfico con el nivel de crecimiento natural asociado. Sus factores hidrulicos son el caudal de diseo, la energa total aguas arriba y la prdida de energa mxima (aceptable).

Mtodo de USBR. Design of Small Canal Structures.Las alcantarillas son estructuras de evacuacin de las aguas de escorrenta superficial, localizadas transversalmente a la calzada de las carreteras. Los factores a tomar en cuenta para el diseo estructural son la carga generada por el terrapln y las cargas de trnsito generado por el tipo de va o plataforma. El diseo hidrulico de una alcantarilla obedece a las condiciones de funcionamiento en obra; sta puede trabajar parcialmente llena o a presin. Generalmente una alcantarilla se disea para trabajar parcialmente llena y en casos extremos a presin.

Mtodo de Henderson.

Una alcantarilla estndar se disea para pasar aguas con un costo mnimo sin muchas consideraciones con respecto a las prdidas de energa. La construccin de una alcantarilla debe ser simple: por ejemplo, tuberas circulares, cajas de concreto profundido.

Mtodo de French.

Una alcantarilla es un conducto hidrulicamente corto que sirve para proveer las facilidades necesarias para el paso de las aguas de magnitudes menores de un lado al otro de la va, manteniendo, en lo posible, las condiciones naturales del drenaje. Hidrulicamente, las alcantarillas se definen como conductos cerrados, ya que pueden operar con una lnea de carga de la corriente de agua por encima de su corona y, por consiguiente trabajar a presin. Si no opera a caudal lleno es considerada como un canal a superficie libre.

Mtodo de Ven Te Chow.

Una alcantarilla es un tipo nico de construccin y su entrada es una clase especial de contraccin. Acta como un canal abierto siempre y cuando el flujo sea parcialmente lleno. Las caractersticas de flujo son muy complicadas, debido a que ste es controlado por muchas variables, incluidos la geometra de entrada, la pendiente, el tamao, la rugosidad, las condiciones de profundidad de aproximacin y de salida, etc. Luego una adecuada determinacin de flujo a travs de una alcantarilla debe hacerse mediante investigaciones de laboratorio o de campo.

DRENAJE SUPERFICIAL DE CARRETERAS Y FERROCARRILES.

Son obras cuya finalidad es mejorar el funcionamiento del drenaje, evitando problemas provocados por el flujo del agua tanto superficial como subterrnea.


OBRAS DE DRENAJEEl sistema de drenaje tiene por objeto: Preservar la carretera. Restituir el drenaje natural de la zona.Tipos de drenajea) Superficial: Bombeo y peralte. Cunetas. Zanjas de coronacin. Zanjas de recoleccin. Canal de bajada. Alcantarillas. Badenes y vados. Pontones y puentes.b) Subterrneo


Bombeo y peraltaSirve para el escurrimiento transversal de la va. La calzada en vas no pavimentadas tendr un bombeo de 2 a 3%, continuando en las bermas con una pendiente de 4% hacia el exterior de la plataforma.En los tramos en curva el bombeo ser sustituido por el peralta de 2.5%.

Cunetas Las cunetas en general tendrn seccin triangular y se proyectarn para todos los tramos al pie de los taludes de corte.Dimensiones mnimas de cunetas

mnimas de cunetasEn suelos erosionables (suelos areno-limosos) y pendientes mayores a 4%, ser necesario revestir desde enrocado hasta concreto.Desage de cunetasEl desage de las cunetas se realizar mediante alcantarillas de alivio, ubicadas cada 250 m. como mximo (4 por Km.). En suelos erosionables los tramos entre alcantarillas sern menores.


ReginProfundidad (m)Ancho (m)Seca0.200.50Lluviosa0.300.75Muy lluviosa0.501.00

Zanjas y canalesa) Zanjas de coronacinSon acequias encima de los taludes para evitar que las aguas de escorrenta erosionen estos taludes, sern de 1 m. de ancho, y se colocan como mnimo a 2 m. del inicio del talud.b) Zanjas de recoleccinSon zanjas que conducen las aguas de las alcantarillas de alivio hacia los cursos existentes de agua.c) Canal de bajadaSon canales a travs del talud, para conducir cursos de agua que no se pueden desviar. Deben ser revestidos.


Alcantarillas a) Tipos De alivio, para drenar el agua de las cunetas. De paso, para drenar cauces de agua.b) Dimensiones mnimasSon las medidas internas que permiten su limpieza y conservacin. Estas son (ancho, altura o dimetro): Alcantarillas de alivio: 0.40 a 0.60 m. Alcantarillas de paso: 1.00 m. c) Nmero de alcantarillas Se recomienda 4/Km. para alcantarilla de alivio


Badenes y vados a) BadenesLos badenes son estructuras para cursos de agua de carcter espordico y con arrastre de materiales slidos.El Baden tiene como superficie de rodadura un empedrado o losa de concreto.Es importante preveer proteccin contra la socavacin, sobretodo en suelos de grano fino.La ventaja del Baden es que resulta ms econmico que alcantarillas grandes, pontones o puentes, y no son susceptibles de obstruirse.b) VadosSe denomina vado al cruce a nivel de una carretera a travs de un ro pequeo. Debe enrocarse adecuadamente la calzada. Debe usarse marcadores de profundidad. No es solucin adecuada para caminos de alto trnsito.


Pontones y puentesEs el paso con estructuras encima del cauce del ro. Si la luz es menor a 10 m. se denomina pontn y mayor de 10m. Se denomina puentes.


Materiales que intervienen en la Construccin de una Alcantarilla en Carreteras y ferrocarriles En esta divisin de las especificaciones tcnicas es donde se describe los diversos materiales de construccin que se utilizarn en el trabajo y sus propiedades

Muro de Alas

Losa de Hormign Simple

Muro de Gaviones

Dentelln

Controles de Instalacin

Relleno

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