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• Mercedes SurGut

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ALCANTARILLA

Alcantarillas (Drenaje Transversal de Carreteras) 13:39

Saludos a todas las personas que visitan nuestra web de ingeniería civil, ahora compartimos información relacionada con el drenaje transversal de carreteras, en este caso las alcantarillas, existen varios tipos de alcantarillas que serán mencionadas en el artículo a continuación:

Son estructuras menores, aunque pueden llegar a ser obras de cierta importancia, de acuerdo a circunstancias

específicas.

Generalmente se utilizan como pasos a través de terraplenes, por lo cual quedan muchas veces enterradas, detectándose su presencia por (cabezales que asoman en cada extremo por una cierta prolongación de la misma alcantarilla), La dimensión de sus aberturas son definidas en función del caudal

Tipos

de

las

aguas

de

que

atravesaran.

Alcantarillas.

De acuerdo a la altura del relleno y desde el punto de vista económico, para aberturas inferiores a

los

8

metros

Alcantarillas

las

mejores

en

soluciones

bóveda

pueden

ser

maciza

o

de

los

de

siguientes

concreto

cuatro

tipos:

armado.

Son estructuras que resisten grandes rellenos encima de su techo. Casi siempre formadas por secciones de espesores variables y con geometría de arcos circulares o parabólicos, en la fotografía se

puede

observar

este

tipo

de

alcantarillas.

Las bóvedas en si serán tratadas más adelante con un mayor detalle.

Batería de alcantarillas abovedadas

Alcantarillas

metálicas.

Especialmente utilizadas cuando el relleno es de mediana altura y de solución muy interesante cuando el terreno de fundación es malo, están formadas por tubos metálicos prefabricados o chapas acanaladas de acero galvanizado, premoldeadas para formar tubos de diámetros previsto. Funcionan como estructuras elásticas ó flexibles, por lo cual se adaptan a las presiones del relleno que soportan.

Batería de alcantarillas Metálicas circulares con protección de colchonetas

Se recomienda que el relleno mínimo sobre las alcantarillas metálicas sea de 60 cm. y pueden soportar el paso de grandes cargas rodantes sobre la calzada. Este tipo se puede apreciar en la fotografía.

Alcantarillas

circulares

o

Tubos

de

hormigón

simple

y

armado.

Generalmente cuando las corrientes de agua son reducidas, se les da paso mediante alcantarillas formadas por tubos. Para pequeños diámetros es suficiente fabricarlos con mezcla húmeda de cemento

y

arena,

ver fotografía.

Son tubos enterrados, generalmente de diámetros no menores de 90 cm, para facilitar su limpieza y la economía, cuidando también que no sean tubos de diámetros grandes ya que son muy costosos.

Para terraplenes destinados a vías férreas se aceptan tubos en hormigón simple hasta 0.8 metros. de diámetro, siempre que sobre el tubo el relleno sea superior a 3 m. y si el terreno es malo se debe colocar una capa de hormigón y a veces inclusive revestir el tubo con ella.

Batería de alcantarillas circulares de hormigón Armado

Pasados los 0.8 m. de diámetro se debe emplear tubos de hormigón armado, porque aparecen tensiones de tracción tanto en la fibra interior como en la exterior, por lo que se dispone armadura anular en ambas caras de la pared del tubo con armadura de distribución longitudinal, ver figura.

Tubo en hormigón armado

Pruebas realizadas para las mismas condiciones de carga y diámetro de tubo sobre alcantarillas rígidas que corresponden al caso anterior y alcantarillas flexibles que son fabricadas con plancha metálica muestran las presiones de la figura, es decir que al parecer las flexibles son las que mejor se acomodan al terraplén, sin embargo para la elección final se debe relacionar costos.

Presiones comparativas vertical y horizontal en tubos

Alcantarillas

cajón.

Cuando la altura del relleno es pequeña o nula la solución normal puede ser un sistema aporticado o el uso de secciones cajón ,ver fotografía.

Alcantarillas Cajón de hormigón Armado

Son empleadas frecuentemente para luces que no llegan a los 10 metros, pero si el terreno de fundación es de mala capacidad puede alcanzar luces hasta de 12 metros, están formadas por dos paredes laterales, una tapa y fondo, generalmente de sección constante y a veces presentan unas cartelas en las esquinas.

Alcantarillas Cajón bajo un fuerte relleno

Algunas veces no tienen relleno encima por lo cual las cargas rodantes estarán en contacto con la losa

de

tapa;

otras

veces

tienen

relleno

encima.

Estrategias propuestas para la construcción de puentes y obras menores de drenaje

De observaciones y/o experiencias que fueron hechas, realizadas y obtenidas, al comportamiento hidráulico de los puentes y obras menores de drenaje ante avenidas extraordinarias, a causa de la ocurrencia de crecientes extremas de ríos y arroyos, permiten plantear las siguientes situaciones y recomendaciones desde el punto de vista de drenaje para puentes y alcantarillas.

Las estructuras que drenan corrientes con cauces de avenidas muy amplios generalmente estrechan la sección de dichos cauces, por lo que durante las crecientes importantes trabajan forzadamente, lo que propicia en gran número de casos el colapso de la estructura debido al fenómeno

de

la

socavación.

Considerando lo anterior, conviene que los puentes existentes que produzcan tal estrechamiento del escurrimiento en cauces amplios, cuenten con terraplenes "fusibles" que puedan ser cortados fácilmente por la corriente cuando ésta alcance un tirante 50 cm menor que el de diseño y evitar así que el puente trabaje forzadamente desde el punto de vista hidráulico, con la posible consecuencia de su colapso. Dichos terraplenes "fusibles" consisten en terracerías con altura igual a dicho tirante de diseño, para que el agua sobrepase el nivel de rasante de la carretera y la erosione, con su consecuente corte; además, los terraplenes fusibles se construyen con material

puramente

friccionante

sin

protección

contra

tal

erosión.

Los puentes que drenan corrientes con cauces encajonados -bien definidos- llegan a fallar por socavación cuando este fenómeno no fue debidamente analizado en los estudios básicos para el proyecto de las estructuras, o cuando el caudal de las avenidas máximas fue subestimado.

En otras ocasiones, cuando existe estrechamiento y los apoyos extremos están ubicados dentro del cauce, éstos pueden ser flanqueados por la corriente, y ser afectados por la socavación, a tal grado

que

pudiera

colapsarse

la

estructura.

Se deberá tener especial cuidado en proyectar de forma adecuada la estructura, considerando un gasto de diseño debidamente analizado y una profundidad de desplante suficiente de su cimentación para evitar la falla por socavación. De esta forma también se minimizará la probabilidad de que el puente sea flanqueado por la corriente al sufrir la erosión y corte de los terraplenes

de

acceso.

Finalmente, se recomienda eliminar el uso de tubos metálicos para construir o reconstruir alcantarillas, en todas las regiones costeras o en aquéllas en que exista la posibilidad de que ocurra

el

fenómeno

Diseño

del

de

puente

corrosión.

Cajón.

El procedimiento de cálculo y el dimensionamiento de fierros se lo realiza con las especificaciones que se indica en el reglamento AASHTO para puentes de hormigón armado, realizando su análisis como un pórtico para facilitar su cálculo manual, también cabe recalcar que este análisis puede ser realizado

en

un

simulador

estructural.

Adjuntamos a continuación las siguientes planillas Excel, que les ayudan con el diseño de alcantarillas:

Diseño estructural de alcantarillas cajón

Publicado por Ing. Civil en 11:00 Buenos días a todos los miembros de nuestra comunidad de planillas Excel para ingeniería civil, les presento esta planilla Excel que les ayuda con el Diseño estructural de alcantarillas cajón de una sola celda (Canal de sección Rectangular cerrada), la hoja esta en inglés y tiene el nombre de “Structural Design of Single Cell Box Culvert” (Based on AASHTO LRFD Bridge Design 2007 SI),

Los puntos que se toman en cuenta para el cálculo son los siguientes:

- Datos de inicio (Propiedades del concreto, propiedades del acero, dimensiones del Box Culvert (Alcantarilla), propiedades del suelo) - Cargas sobre la alcantarilla (Carga vehicular, carga del suelo, peso propio) - Diagramas de carga (afectado por los factores de carga viva, carga muerta, presión horizontal) - Análisis de la estructura

- Diagramas de momento (De la pared superior, inferior y paredes laterales) - Diagramas de cortante (De la pared superior, inferior y paredes laterales) - Verificación del espesor - Cálculo de refuerzos - Verificación del empuje de suelo

Aunque la planilla esta en inglés, es entendible en su totalidad, fue elaborada siguiendo la norma AASHTO

LRFD

Bridge

Design

2007

SI.

Nota. Ahora tenemos la planilla Excel traducida al español por nuestro compañero Dunay Roque Rodriguez, el archivo que nos envio nuestro compañero vino con el siguiente mensaje:

Bueno amigos soy Ing. Civil. La verdad me encanto esta hoja que esta maravillosa, pero estaba en ingles así es que me tome la molestia de traducirlo al español y actualizarlo con la norma AASHTO LRFD 2010, Acá lo comparto ya que hay que contribuir en algo y espero les sirva...

Les recomiendo también este articulo que les informa acerca los tipos de alcantarillas.

Si les gustó esta publicación relacionada con el diseño estructural de alcantarillas, no olviden compartirla con sus colegas ingenieros, si tienen algún aporta que quieran publicar en nuestra web de planillas Excel de ingeniería civil, pueden enviarla a nuestro correo electrónico de contacto, incluyendo una pequeña descripción y su nombre completo para que sea incluido en la publicación…Saludos

a

todos

y

tengan

un

buen

día

PD. Agradecemos a nuestro compañero Dunay por mandarnos la traducción de esta planilla Excel que les ayuda con el diseño estructural de alcantarillas cajón.

Cálculo estructural de alcantarilla cajón (Cajón Simple y Cajón Doble) Publicado por Ing. Civil en 10:51

Buenos días a todos los miembros de nuestra web de planillas Excel para ingeniería civil, en esta ocasión les presento el cálculo estructural de alcantarilla cajón de hormigón armado, de celda simple y de celda doble, esta planilla Excel se dividen en tres hojas de cálculo: La primera contiene el cálculo de la alcantarilla cajón simple, la siguiente hoja contiene el cálculo de alcantarilla cajón doble y la tercera es una hoja de apoyo que contiene datos del vehículo tipo de diseño y una tabla de varillas de acero, a continuación les dejo una imagen previa de la planilla Excel:

Los datos necesarios para iniciar con el cálculo estructural tienen que ser ingresados en las celdas

de

-

color

Resistencia

-

de

Peso

-

-

del

fricción

suelo

del interna

del

Peso

acero

del

suelo del

suelo

nivel

Camión

-

concreto concreto

fluencia

Profundidad

siguientes:

del

portante de

-

los

del

específico

Capacidad Angulo

son

específico

Limite

-

y

característica

Peso

-

-

verde

freático

de de

diseño rueda

trasera

- Dimensiones de la sección (Ancho de la vía, altura y ancho de la alcantarilla, espesor de la losa)

Los

puntos

que

se

siguen

para

realizar

el

cálculo

estructural

son

los

siguientes:

-

Cálculo

del

-

peso

Cálculo

la

en

situación

-

Cargas

de

estructura

Revisión

-

Momentos Cálculo

-

estructura

los

empotramiento momentos

en

la cortante

en

muros

de

positivo

Capacidad

estructura en

centros

momento

en

muro

del

Cálculo

exteriores

Lecho Acero

por

temperatura

lateral

acero

Lechos

-

claro

suelo

de

-

vacía

elementos

de

por

de

y

de

Cortantes

-

viva tierras

sobre

Distribución

-

muros)

carga

llena

Momentos

-

y

de

ultimas

-

(Losas

la

Empuje

Análisis

-

estructura

de

-

-

de

inferior para

todos

Los resultados obtenidos de todos los cálculos, son los siguientes:

los

elementos

-

El

croquis

-

de

armado

Resumen

-

Volúmenes

de

de

la

alcantarilla

de materiales

(Concreto

refuerzos y

acero)

Bueno compañeros esperamos que esta planilla Excel les sea útil para el cálculo estructural de alcantarillas cajón simples y dobles de hormigón armado, no olviden compartir las publicaciones en sus redes sociales y dejarnos sus comentarios…Si tienen algún archivo Excel que quieran compartir con la comunidad de ingeniería civil pueden enviarla a nuestro correo electrónico, nosotros realizaremos la publicación respectiva…El aporte se encuentra al final de este articulo…Saludamos a toda la comunidad de ingeniería civil que nos visita día a día.

Alcantarilla carpintero diseño estructural Publicado por Ing. Civil en 23:17 Buenas noches a todos los miembros de la comunidad Civil Excel, ahora les presento una planilla Excel que les ayuda con el diseño estructural de una alcantarilla carpintero de sección rectangular. Los datos con los que parte para el diseño son los siguientes: 

Cota nivel hidráulico



Cota cara superior



Cota piso



Espesor de losa



Ancho de barril



Peso especifico del concreta



Cota terreno



Espesor de la losa del canal



Peso especifico del relleno



Angulo reposo relleno



Presión admisible fundación



Resistencia del concreto



Acero de refuerzo



Tren de carga



Peso especifico del concreto



Altura del canal



Base del canal