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1. Introducción. El presente trabajo tiene por objetivo presentar los principios hidráulicos fundamentales involucrados en el diseño de alcantarillas, y desarrollar una metodología de diseño adecuada a las necesidades del proyecto.

2. Objetivo. Análisis teórico experimental del diseño de una estructura hidráulica como es la alcantarilla en las obras hidráulicas Existentes y una propuesta de mejoramiento de los diseños para alcantarilla de sección En cajón rectangular. Observar y explicar experimentalmente, mediante modelación física, los problemas de Diseño de alcantarilla en sección rectangular con funcionamiento a pelo libre y a tubo Lleno. Mediante el cálculo manual al diseño de alcantarilla.

MARCO TEORICO 1.- ALCANTARILLAS Se define como alcantarilla a la estructura cuya luz sea menor a 6.0 m y su función es evacuar el flujo superficial proveniente de cursos naturales o artificiales que interceptan la carretera. Son estructuras menores, aunque pueden llegar a ser obras de cierta importancia,

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 de las aguas que atravesaran. En la proyección e instalación de alcantarillas el aspecto técnico debe prevalecer sobre el aspecto económico, es decir que no pueden sacrificarse ciertas características hidráulicas sólo con el objetivo de reducir los costos. Sin embargo, es recomendable que la ubicación, alineamiento y pendiente que se elija para cada caso, Es así como desde el punto de vista práctico, las alcantarillas se han clasificado en función de las características del flujo a la entrada y a la salida de la misma. Según las investigaciones de laboratorio, se dice que la alcantarilla no se sumerge si la carga a la entrada es menor que un determinado valor crítico denominado H, cuyo valor varía de 1.2 D a 1.5 D siendo D el diámetro o altura de la alcantarilla. 2.-FINALIDAD Y PROPÓSITO Es una obra necesaria para permitir el acceso y la circulación interna del flujo y Externa de vehículos y animales. La solución alternativa y más costosa es la ejecución de un puente de hormigón armado. Un sistema de alcantarillado puede ser diseñado para diversos propósitos: A.-Puede dejar pasar toda el agua que llega a la alcantarilla sin ningún tipo de retención. B.-Puede restringir el paso del agua, dejando solo pasar un caudal máximo igual a su capacidad máxima. En estas condiciones la alcantarilla también

cumple una función reguladora, por lo que esta opción se aplica en obras de retención con descargas semipermanentes. C.-Permite la instalación de los instrumentos hidráulicos de aviso y control de escurrimientos, propios de las investigación científica. 3.-PARTES DE UNA ALCANTARILLA Una alcantarilla consta de 6 partes principales: 1. Bocatoma: entrada o abanico 2. Barril: cuerpo central o garganta 3. Difusor: salida o abanico de expansión 4. Batea: es el fondo del barril o cuerpo central. 5. Corona o Clave: es el techo del cuerpo central o garganta. 6. Muros Aleta: son los muros que permiten la transición del flujo a la entrada y a la salida de la estructura de cruce.

3.1.- COMPARACION ENTRE UNA ALCANTARILLA Y PUENTE

3.2.-SECCIONES TÍPICAS DE ALCANTARILLAS

3.3.-SECCIONES DE ALCANTARILLAS CON FONDO NATURAL

3.4.-GEOMETRÍA DE LA SECCIÓN DE UNA ALCANTARILLAS La sección geométrica de una alcantarilla puede definirse de dos formas: Circular o de Tubo. Rectangular o de Cajón. Esta elección va a depender de las condiciones geomorfológicas del lugar y el hidrograma del Flujo. Por ejemplo una alcantarilla por debajo de un terraplén es

Una estructura “larga”, que opera llena(es decir como flujo en tuberías).en cambio una alcantarilla por debajo de un puente o plataforma de una carretera es una estructura corta de sección rectangular que opera con flujo a superficie libre. 4.-TIPOS DE ALCANTARILLAS.

De acuerdo a la altura del relleno y desde el punto de vista económico Para aberturas inferiores a los 8 metros las mejores soluciones pueden ser de los siguientes cuatro tipos: 4.1.-ALCANTARILLAS EN BÓVEDA MACIZA O DE CONCRETO 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.

4.2.- ALCANTARILLAS METALICAS 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, pre moldeado para formar tubos de diámetros previstos. Funcionan como estructuras elásticas ó flexibles, por lo cual se adaptan a las presiones del relleno que soportan. 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.

4.3.-ALCANTARILLAS CIRCULARES O TUBOS DE HORMIGÓN 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, 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. 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,

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.

Tuvo en hormigón armado 4.4.-ALCANTARILLAS CAJÓN.

Cuando la altura del relleno es pequeña o nula la solución normal puede ser un sistema a porticado o el uso de secciones cajón.

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.