INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES - Zietlow

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06.01.2015 Views

edituable en cuanto a costo. Las opciones y detalles de instalación de alcantarillas de drenaje transversal se observan en la Figura 8.1, así como en las Figuras 7.6 y 7.7 anteriores. El tubo de drenaje transversal se debería colocar idealmente en el fondo del relleno, la entrada se debería proteger con una estructura de boca de caída o cuenca de captación, y la zona de descarga se debería proteger contra la socavación. Los factores de instalación y alineación de alcantarillas se muestran en la las Figuras 8.2 a 8.5. Entre los detalles importantes de instalación se incluyen los siguientes: minimización de modificaciones al cauce; evitar constricciones del ancho del canal de flujo con el caudal máximo; mantenimiento del gradiente y alineación naturales; utilización de materiales de calidad y bien compactados para apoyo y para relleno; y empleo de medidas de protección para la entrada, salida y márgenes del arroyo (Foto 8.4). Las rejillas (véase la Figura 8.6) son con frecuencia deseables en cauces con cantidades importantes de escombros a fin de evitar el taponamiento (Foto 8.5). El material para apoyo y para relleno de alcantarillas se especifica comúnmente como “material granular seleccionado” o como “suelo mineral seleccionado”. De hecho, muchos suelos son satisfactorios siempre que estén exentos de humedad en exceso, de escombros, de terrones de suelo congelado o de arcilla altamente plástica, de raíces o de fragmentos de roca de más de 7,5 cm de tamaño. El material de apoyo por debajo del tubo no debe contener rocas de más de 3,8 cm de tamaño. Se podrá usar suelo arcilloso siempre que se compacte cuidadosamente con un contenido de humedad uniforme cercano al óptimo. El material ideal para relleno es un suelo granular bien graduado o una mezcla de grava y arena bien graduada con no más del 10% de finos y exento de fragmentos de roca. El material deberá compactarse perfectamente, cuando menos para que sea tan denso como el terreno adyacente, y de preferencia hasta alcanzar una compacidad de 90-95% del peso volumétrico máximo AASHTO T-99, y se colocará en capas de 15 cm de espesor. Es importante tener un relleno uniforme compacto para soportar estructuralmente el empuje lateral transmitido por el tubo. La arena fina uniforme y los suelos limosos pueden resultar problemáticos cuando se usan como material de apoyo o de relleno para alcantarillas. Estos suelos finos no cohesivos son muy susceptibles a la socavación y a la tubificación producida por el agua en movimiento (Foto 8.6). Es por ello que su uso no se recomienda. En caso de usarlos, deben compactarse perfectamente contra el tubo. Idealmente, los collares contra filtraciones hechos de metal, concreto o incluso geotextiles, deberán colocarse

alrededor del tubo de alcantarilla para forzar a cualquier cauce de agua a fluir a lo largo de una trayectoria más larga a través del suelo. Con los muros de cabeza de concreto también se impide la tubificación. Debido a las condiciones cambiantes del clima, escombros y arrastres en canales, al cambio en los patrones de uso del suelo, y a las incertidumbres en las estimaciones hidrológicas, la capacidad y el tamaño de las alcantarillas deberán ser conservadoras y en general estas características deberán estar en exceso y no en defecto. Idealmente una alcantarilla tendrá un ancho equivalente al ancho del cauce natural para evitar la constricción del canal. La protección del cauce, el enrocamiento de protección, los drenes de desbordamiento, los muros de cabeza y las rejillas pueden en general mitigar los problemas en alcantarillas, pero ninguno de ellos será tan bueno como un tubo del tamaño adecuado bien colocado. Para evitar reparaciones al tubo o incluso su falla, así como para prevenir daños ambientales, una alcantarilla sobrediseñada pueden ser a la larga más redituable en cuanto a costo. Por otro lado, la colocación de muros de cabeza de concreto o de mampostería ayudan a disminuir la posibilidad de una falla de la tubería. El tamaño del tubo, como una función del caudal de diseño anticipado (capacidad) y del tirante río arriba, se puede determinar fácilmente mediante el uso de los nomogramas presentados en las Figuras 8.7a, 8.7b y 8.7c. Estas figuras son válidas para alcantarillas que se construyen comúnmente a base de tubos de metal corrugados, tubos de concreto de sección circular, y cajas de concreto. Cada una de estas figuras se aplica a tubos con control a la entrada, donde no hay restricciones en el tirante aguas abajo del agua que sale de la estructura. Idealmente, la elevación del agua a la entrada (tirante río arriba) no debería exceder demasiado a la altura, o diámetro de la estructura, a fin de evitar la saturación del relleno y de minimizar la probabilidad de taponamiento del tubo con los escombros flotantes. PRÁCTICAS RECOMENDADAS Alcantarillas de drenaje transversal para aliviar cunetas • Los tubos de drenaje transversal para vaciar cunetas deberían tener típicamente un diámetro de 45 cm (diámetro mínimo de 30 cm). En zonas con escombros, con taludes de corte inestables y con problemas de desmoronamientos, use tubos de 60 cm de diámetro o mayor. • La pendiente del tubo de drenaje transversal para aliviar cunetas debe ser de cuando menos 2% o mayor (más inclinada) que el gradiente de la

alrededor del tubo de alcantarilla para forzar a cualquier cauce de agua a fluir<br />

a lo largo de una trayectoria más larga a través del suelo. Con los muros de<br />

cabeza de concreto también se impide la tubificación.<br />

Debido a las condiciones cambiantes del clima, escombros y arrastres<br />

en canales, al cambio en los patrones de uso del suelo, y a las incertidumbres<br />

en las estimaciones hidrológicas, la capacidad y el tamaño de las alcantarillas<br />

deberán ser conservadoras y en general estas características deberán estar en<br />

exceso y no en defecto. Idealmente una alcantarilla tendrá un ancho<br />

equivalente al ancho del cauce natural para evitar la constricción del canal. La<br />

protección del cauce, el enrocamiento de protección, los drenes de<br />

desbordamiento, los muros de cabeza y las rejillas pueden en general mitigar<br />

los problemas en alcantarillas, pero ninguno de ellos será tan bueno como un<br />

tubo del tamaño adecuado bien colocado. Para evitar reparaciones al tubo o<br />

incluso su falla, así como para prevenir daños ambientales, una alcantarilla<br />

sobrediseñada pueden ser a la larga más redituable en cuanto a costo. Por otro<br />

lado, la colocación de muros de cabeza de concreto o de mampostería ayudan<br />

a disminuir la posibilidad de una falla de la tubería.<br />

El tamaño del tubo, como una función del caudal de diseño anticipado<br />

(capacidad) y del tirante río arriba, se puede determinar fácilmente mediante el<br />

uso de los nomogramas presentados en las Figuras 8.7a, 8.7b y 8.7c. Estas<br />

figuras son válidas para alcantarillas que se construyen comúnmente a base de<br />

tubos de metal corrugados, tubos de concreto de sección circular, y cajas de<br />

concreto. Cada una de estas figuras se aplica a tubos con control a la entrada,<br />

donde no hay restricciones en el tirante aguas abajo del agua que sale de la<br />

estructura. Idealmente, la elevación del agua a la entrada (tirante río arriba) no<br />

debería exceder demasiado a la altura, o diámetro de la estructura, a fin de<br />

evitar la saturación del relleno y de minimizar la probabilidad de<br />

taponamiento del tubo con los escombros flotantes.<br />

PRÁCTICAS RECOMENDADAS<br />

Alcantarillas de drenaje transversal para aliviar cunetas<br />

• Los tubos de drenaje transversal para vaciar cunetas deberían tener<br />

típicamente un diámetro de 45 cm (diámetro mínimo de 30 cm). En<br />

zonas con escombros, con taludes de corte inestables y con problemas<br />

de desmoronamientos, use tubos de 60 cm de diámetro o mayor.<br />

• La pendiente del tubo de drenaje transversal para aliviar cunetas debe<br />

ser de cuando menos 2% o mayor (más inclinada) que el gradiente de la

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