Alcantarillas mayo 2021

Vista previa del material en texto

Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ingeniería Civil
Diseño de alcantarillas
DOS 2021-I
Dr Jorge Reyes Salazar
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Comentario del video
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Contenido
• Presencia del FEN
• Influencia del FEN en las obras viales
• Causas de falla
• Reglamento peruano
• Diseño de alcantarillas.
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Presencia del FEN
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Presencia del FEN
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Impacto regional del ENSO 1997-98.
Sector %
• Transporte 60 $ 375 millones
• Agricultura 20 $ 125 millones
• Vivienda 7
• Educación 3
• Industria 2
• Energía y Minas 2
• Pesquería 1
• Salud 1
• Otros 4
60%20%
7%
3%2%2%1%1% 4%
Transporte
Agricultura
Vivienda
Educación
Industria
Energía y Minas
Pesquería
Salud
Otros
Presencia del FEN
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Transporte Sólido (Río Chira)
• Año Seco
T = 8 x 106 t / año
• Año Meganiño
T = 100 x 106 t / año
Presencia del FEN
Influencia del FEN en las obras viales ◼ Alcantarillas
◼ Puentes
◼ Cunetas
◼ Taludes
◼ Trazo
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Solución insuficiente
Influencia del FEN en las obras viales ◼ Alcantarillas
◼ Puentes
◼ Cunetas
◼ Taludes
◼ Trazo
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
◼ Alcantarillas
◼ Puentes
◼ Cunetas
◼ Taludes
◼ Trazo
Influencia del FEN en las obras viales
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Trazo
◼ Alcantarillas
◼ Puentes
◼ Cunetas
◼ Taludes
◼ Trazo
Influencia del FEN en las obras viales
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Trazo: Carretera sumergida por hallarse en zona inundable
◼ Alcantarillas
◼ Puentes
◼ Cunetas
◼ Taludes
◼ Trazo
Influencia del FEN en las obras viales
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Carretera Panamericana Norte Km 950
Tramo Piura – Chiclayo 
◼ Alcantarillas
◼ Puentes
◼ Cunetas
◼ Taludes
◼ Trazo
Influencia del FEN en las obras viales
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Trazo en zonas de sedimentación
Puente en carretera Panamericana norte
Causas
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Zona preferible para elección de trazo
Zona de erosión Zona de sedimentación
Causas Trazo en zonas de sedimentación
Equilibrio
Reglamento peruano
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Alcantarillas mayores
Riesgo R = 30%
Vida Util n = 25 años 
Calculando el Tr de diseño = 71 años
Alcantarillas menores
Riesgo = 35%
Vida Util = 15 años
Calculando el Tr de diseño = 35 años
Defensas ribereñas Tr = 140 años
Comentario FEN tiene Tr = 52 años
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Trazo
◼ Alcantarillas
◼ Puentes
◼ Cunetas
◼ Taludes
◼ Trazo
Influencia del FEN en las obras viales
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Diseño de alcantarillas
Análisis hidráulico
Consideraciones
• Una de las características de un conducto abovedado es que para un determinado
tirante transporta más caudal a sección parcialmente llena (Qmáx) que el caudal
correspondiente a tubo lleno (Q0).
Criterios de diseño
• Consiste en la selección de un diámetro, de manera que resulte una velocidad
promedio de 2 m/s. En ciertos casos se da a la alcantarilla una velocidad igual a la del
canal donde ésta será construida .
• La cota de fondo de la alcantarilla en la transición de entrada, se obtiene restando a la
superficie normal del agua, el diámetro del tubo más 1.5 veces la carga de velocidad
del tubo cuando éste fluye lleno o el 20% del tirante en la alcantarilla.
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Diseño de alcantarillas
Criterios de diseño
• La pendiente de la alcantarilla debe ser como mínimo igual a la pendiente del terreno 
de ingreso.
• El relleno encima de la alcantarilla o cobertura mínima de terreno para caminos 
parcelarios es de 0.60 m y para cruces con la panamericana de 0.9 m.
• La transición tanto de entrada como de salida en algunos casos se conectan a la 
alcantarilla mediante una rampa con inclinación máxima de 4: 1.
• El talud máximo del camino encima de la alcantarilla no debe ser mayor a 1.5:1
• En cruce de canales con camino, las alcantarillas no deben diseñarse en flujo 
supercrítico.
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Tipos de alcantarillas
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Q
Ynatural
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
20 m3/s
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Disipación de energía
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Protección de los taludes aguas abajo:
El enrocado se encuentra inestable por su talud casi vertical y las
bolsas con arena están desacomodadas y en algunos casos rotas. Se
recomienda acomodar el enrocado y darle un talud más adecuado
(1:2)
La alcantarilla no tiene protección contra la erosión a su salida y
presenta una fuerte erosión .
Colocar un bordillo en la pista de 10 metros a la izquierda y derecha
de la alcantarilla para evitar el vertimiento de agua cerca a los
cabezales.
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
RESPETAR CAUCES DE 
QUEBRADAS
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Alcantarilla que ha sido rellenada, 
impidiendo la salida aguas abajo
Cabezal de salida
Terreno nivelado y muro de propietario
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Otro caso de alcantarilla
Cabezal de salida
Terreno nivelado
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Zona aguas abajo de la alcantarilla que ha sido rellenada, 
impidiendo la salida de agua
Terreno nivelado
Cabezal de salida
Carretera
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Desvío para instalación de alcantarillas
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ecuación de flujo para conductos 
abovedados
Determinación del caudal máximo en conductos abovedados:
 
Usando la fórmula de Manning: 
 
n
SRA
Q
2132
**
= = 32
2135
*
*
Pn
SA
 (1) 
Derivando (1): 
 








−=
35
35
32
3221
*
3
2*
3
5
P
dPA
P
dAA
n
S
dQ
 (2) 
 
La d
2
Q de (2) es negativa, luego existe un máximo cuando dQ =0: 
 
0
*
3
2*
3
5
35
35
32
32
2 =








−=
P
dPA
P
dAA
Qd
 (3) 
 
Luego: 
 
dPAdAP *2*5 = (4) 
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ecuación de flujo para conductos 
abovedados
Aplicación de la ecuación (4) para secciones circulares: 
 
2
*)(*
8
1
DsenA  −= (5) 
 
 dDdA 2*)cos1(*
8
1
−= (6) 
 
*
2
D
P = (7) 
 
d
D
dP *
2
= (8) 
 
 
)
2
1(cos2 1
D
y
−= − (9) 
 
)
2
cos1(*
2
1 
−=
D
Y
 (10) 
 
Universidad de PiuraUniversidadde Piura
Ecuación de flujo para conductos 
abovedados
Reemplazando en la ecuación (4) los valores de (5), (6), (7) y (8). 
 
 d
D
DsendD
D
*
2
**)(*
8
1
2*)cos1(*
8
1
**
2
5 22 −=−
 
Siendo: 
 
032cos5 =−−  sen 
 
Resolviendo: 
 
''26'24º302278.5 == rad (11) 
 
94.0=
D
y
 (12) 
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ecuación de flujo para conductos 
abovedados
Reemplazando los valores de (11) y (12) en las ecuaciones (5) y (7), obtenemos los 
valores de área, perímetro y radio hidráulico para el Qmax.: 
 
2*7662.0 DA = (13) 
 
DT *639.2= (14) 
 
DRh 2896.0= (15) 
 
Aplicando la Ec. de régimen crítico (16): 
 
T
A
g
Q 32
= (16) 
 
 
Y reemplazando los valores de (13) y (14) en la ecuación (16) obtenemos: 
 
52
*412.0 DgQ = (17) 
Reemplazando los valores de (11) y (12) en las ecuaciones (5) y (7), obtenemos los 
valores de área, perímetro y radio hidráulico para el Qmax.: 
 
2*7662.0 DA = (13) 
 
DT *639.2= (14) 
 
DRh 2896.0= (15) 
 
Aplicando la Ec. de régimen crítico (16): 
 
T
A
g
Q 32
= (16) 
 
 
Y reemplazando los valores de (13) y (14) en la ecuación (16) obtenemos: 
 
52
*412.0 DgQ = (17) 
2/5*966.0 DgQ =
DT 482.0=
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 1: Diseño hidráulico de una alcantarilla
Nº de tuberías Caudal Diámetro
1 20 2.13
2 10 1.62
4 5 1.22
Caudal de diseño, obtenido en el apartado anterior, será en caudal 
máximo: Qmax=20 m3/s.
La alcantarilla será diseñada con 4 tuberías de 1.50m de diámetro.
Aplicando este caudal a la ecuación 17, obtenemos:
mD
DgQ
13.2
20*966.0 2/5
=
==
Este diámetro es muy grande, por ello, la alternativa es 
colocar más de una tubería como muestra la tabla:
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 2: Diseño de una alcantarilla
1. Ubicación del proyecto
• Carretera Panamericana Km 1060, en la quebrada Pasamanito. En el Fenómeno El Niño de 1998 ésta 
quebrada fue afectada por un flujo que destruyó las alcantarillas existentes en la zona.
501700.000000
501700.000000
501800.000000
501800.000000
501900.000000
501900.000000
502000.000000
502000.000000
502100.000000
502100.000000
502200.000000
502200.000000
502300.000000
502300.000000
9
4
7
3
7
0
0
.0
0
0
0
0
0
9
4
7
3
7
0
0
.0
0
0
0
0
0
9
4
7
3
8
0
0
.0
0
0
0
0
0
9
4
7
3
8
0
0
.0
0
0
0
0
0
9
4
7
3
9
0
0
.0
0
0
0
0
0
9
4
7
3
9
0
0
.0
0
0
0
0
0
9
4
7
4
0
0
0
.0
0
0
0
0
0
9
4
7
4
0
0
0
.0
0
0
0
0
0
9
4
7
4
1
0
0
.0
0
0
0
0
0
9
4
7
4
1
0
0
.0
0
0
0
0
0
9
4
7
4
2
0
0
.0
0
0
0
0
0
9
4
7
4
2
0
0
.0
0
0
0
0
0
 
Imagen 1 Ubicación del área de estudio 
Alcantarilla 2 totalmente 
destruida 
Alcantarilla 1 
parcialmente destruida 
(A diseñar) 
 
Imagen de Alcantarilla 1 
Alcantarilla 3 en servicio 
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 2: Diseño de una alcantarilla
2. Características generales de la zona en estudio: Características del 
suelo.
• Se observó fallas en la superficie del suelo que infieren la existencia de 
esfuerzos cortantes importantes como se muestra en la Imagen 2.
Imagen 2 Fotografía de la estratigrafía del suelo presente
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 2: Diseño de una alcantarilla
2. Características generales de la zona en estudio: Uso de suelo.
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 2: Diseño de una alcantarilla
 
2. Características generales de la zona en estudio: Erosión del suelo
 
 
 
 
 
 Alta Erosión 
No existen 
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 2: Diseño de una alcantarilla
3. Análisis hidrológico
Para hallar el caudal de diseño: 
• Método racional (Q = c x I x A) : cuencas pequeñas
• Método SCS Donde: cuencas grandes
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 2: Diseño de una alcantarilla
3. Análisis hidrológico
Parámetros fisiográficos de la cuenca
Quebrada
Punto hidráulicamente más lejano
Pendiente (%) Area (km2)
Longitud (m) Desnivel (m)
Pasamayito 11387.20 565.00 4.96 30.97
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 2: Diseño de una alcantarilla
Área de drenaje de la cuenca
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 2: Diseño de una alcantarilla
Se cálculo por medio del Método Racional: 
 
385.0
77.0
o
S
xL01947.0
t = 
 
min23.82
)0496.0(
)20.11387(01947.0
385.0
77.0
==
x
to 
 
3. Análisis hidrológico
Obtención de las intensidades máximas
Intensidad Máxima en un to para diferentes Tr
i2 i5 i10 i25 i50 i100
18.91 26.54 33.48 52.68 75.55 101.48
Obtención de tiempo de concentración
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 2: Diseño de una alcantarrilla
3. Análisis hidrológico
Caudal de diseño:
Tr (años)
intensidad 
(mm/hr)
Caudal (m3/s)
2 18.91 40.68
5 26.54 57.09
10 33.48 72.02
25 52.68 113.32
50 75.55 162.52
100 101.48 218.31
El caudal de diseño es: Q=113.32 m3/s.
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 2: Diseño de una alcantarilla
4. Análisis hidráulico
Para el diseño de la alcantarilla se debe considerar el caudal 
obtenido hidrológicamente y la cantidad de sedimentos que 
trasnportará el río, por lo cual: Qmax=125 m3/s.
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 2: Diseño de una alcantarilla
4. Análisis hidráulico
• Dado que el diámetro obtenido, D=4.43 m, es muy grande se 
ha decidido evaluar colocando varias tuberías, los datos de 
diámetro y pendiente óptima se muestran en la Tabla 1:
Nº de tuberías Caudal Diámetro
1 125 4.43
2 62.5 3.35
4 31.25 2.55
6 20.83 2.17
29 4.31 1.16
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 3: Diseño de una alcantarilla
+66.40
+72.00
s=0.00025
1
+66.384
s=0.002
+65.984
2
+65.975
1 2
3
s=0.0065
4
+65.78
s=0.00025
+72.50
3 4
5
+65.77
s=0.0062
6
5 6
+65.30
+69.00
CANAL DE TIERRA CANAL DE TIERRA TUBERÍA ENTERRADAALCANTARILLA
TRANSICIÓN
TRANSICIÓN
TRANSICIÓN Y CURVA
TRANSICIÓN
CANAL DE TIERRA
C
Á
M
A
R
A
 D
E
 C
A
R
G
A
P
O
Z
A
 D
E
 D
IS
IP
A
C
IÓ
N
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 3: Diseño de una alcantarilla
+66.40
+72.00
s=0.00025
1
+66.384
s=0.002
+65.984
2
+65.975
1 2
3
s=0.0065
4
+65.78
s=0.00025
+72.50
3 4
5
+65.77
s=0.0062
6
5 6
+65.30
+69.00
CANAL DE TIERRA CANAL DE TIERRA TUBERÍA ENTERRADAALCANTARILLA
TRANSICIÓN
TRANSICIÓN
TRANSICIÓN Y CURVA
TRANSICIÓN
CANAL DE TIERRA
CÁ
M
AR
A 
DE
 C
AR
G
A
PO
ZA
 D
E 
DI
SI
PA
CI
Ó
N
67.38
5.12 m
65.88
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Ejemplo 3: Diseño de una alcantarilla
Durante las visitas a la zona de trabajo se observó la falla por abollamiento de la 
tubería corrugada de PVC flexible instalada, de 1.5 metros de diámetro 
 
Se presenta un esquema de las condiciones en que se encontraba la tubería al 
momento de la falla, para el tramo cámara de carga-cruce del camino. 
 
 
 
Condición de falla
Material de 
relleno 
arenoso
Zona con 
lavado de 
finos
Tubería de 
PVC 
corrugada
 1.50 m
0.40
Punto 
de falla
 
Análisis de resistencia de la alcantarilla
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
COMPORTAMIENTO DE TUBERIAS RIB LOC BAJO CONDICIONES DE CARGAS
COMBINADAS VEHICULARES Y DE RELLENOS.
DURMAN ESQUIVEL,S.A. Ing. Olman Monge A. 1/07/2020
Ancho del Perfil (mm) 168.00 Peso Clip de Acero(kg/m)
VARIABLES DEL PERFIL Masa del Perfil (kg/m) 1.737 1.066
Identificación del Perfil por su Nombre: RESULTADOS Total kg/m
9,8,5,JY,ER,6,HIDRO 6.00 Masa del Tubo Sólo PVC 48.73 48.73 Acero 0.00
Espaciamiento entre tees (mm)= 28.00 Rigidez del Tubo 17.06 KN/m2
Ancho de la T (mm)= 12.51 Rigidez DIN 2.54 KN/m2
Espesor del techo (mm)= 2.86 HANDLING STIFFNESS: 0.96 ( 1200-8T:0.06/2000-5T:0.11) kN/m
Altura interna de columna (mm)= 16.40 LIMITES DE COMPORTAMIENTO
Espesor de la columna (mm)= 2.59 1. Deflexión % 0.45  5.00
Espesor de pared (mm)= 3.20 2. F.S. Abollamiento o Pandeo 22.45  2.50
Para Cálculo Internosolamente 7.39 3. F.S. Compresión o Rotura de Pared ( * ) 29.63  2.00
Módulo Elasticidad del PVC (MPa)= 2750 3.1) Resistencia a la Presión Interna 110.37 kPa
Peso volumétrico del suelo (kg/m3)= 1950 3.2) No preocuparse por N. Freático (F.S.) 22.45  2.50
Angulo de friccion interna 26.00 4. Serie DIN SERIE 1
Peso Eje vehículo (kg)= 0 CLASE DE RIGIDEZ C.R.: 317.70 Pa STANDARD BRAZIL 1000 Pa
Factor de Impacto= 1.35 5.Comentarios BIEN POR DEFLEXION
Presión de Inflado (kg/cm2)= 8.50 CON REFUERZO? no BIEN POR ABOLLAMIENTO
Sobre Ancho SAL 0.97 CUANTAS BANDAS? 2.00 BIEN POR FALLA DE PARED
Módulo mat. alrededor tubo (kg/cm2) E2= 28 Watkins W.Crush.Safety Factor 21.75
Módulo pared de zanja (kg/cm2) E3= 28 Diámetro Interno : 1500 mm
Posición del Centroide (mm): 8.22 Altura de relleno : 0.40 m
Elevac.Nivel Freático sobre tubo (m) 0.00 SDR (Eq.) DE ESE TUBO: 252.22
Momento de Inercia (mm4/mm): 402.86
Ejemplo 3: Diseño de una alcantarilla
Análisis de resistencia de la alcantarilla
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
COMPORTAMIENTO DE TUBERIAS RIB LOC BAJO CONDICIONES DE CARGAS
COMBINADAS VEHICULARES Y DE RELLENOS.
DURMAN ESQUIVEL,S.A. Ing. Olman Monge A. 1/07/2020
Ancho del Perfil (mm) 168.00 Peso Clip de Acero(kg/m)
VARIABLES DEL PERFIL Masa del Perfil (kg/m) 1.737 1.066
Identificación del Perfil por su Nombre: RESULTADOS Total kg/m
9,8,5,JY,ER,6,HIDRO 6.00 Masa del Tubo Sólo PVC 48.73 48.73 Acero 0.00
Espaciamiento entre tees (mm)= 28.00 Rigidez del Tubo 17.06 KN/m2
Ancho de la T (mm)= 12.51 Rigidez DIN 2.54 KN/m2
Espesor del techo (mm)= 2.86 HANDLING STIFFNESS: 0.96 ( 1200-8T:0.06/2000-5T:0.11) kN/m
Altura interna de columna (mm)= 16.40 LIMITES DE COMPORTAMIENTO
Espesor de la columna (mm)= 2.59 1. Deflexión % 4.58  5.00
Espesor de pared (mm)= 3.20 2. F.S. Abollamiento o Pandeo 1.87  2.50
Para Cálculo Interno solamente 7.39 3. F.S. Compresión o Rotura de Pared ( * ) 2.91  2.00
Módulo Elasticidad del PVC (MPa)= 2750 3.1) Resistencia a la Presión Interna 110.37 kPa
Peso volumétrico del suelo (kg/m3)= 1950 3.2) Rediseñe por Nivel Freático (F.S.) 1.87  2.50
Angulo de friccion interna 26.00 4. Serie DIN SERIE 1
Peso Eje vehículo (kg)= 5000 CLASE DE RIGIDEZ C.R.: 317.70 Pa STANDARD BRAZIL 1000 Pa
Factor de Impacto= 1.35 5.Comentarios BIEN POR DEFLEXION
Presión de Inflado (kg/cm2)= 8.50 CON REFUERZO? no PELIGRO DE ABOLLAMIENTO
Sobre Ancho SAL 0.97 CUANTAS BANDAS? 2.00 BIEN POR FALLA DE PARED
Módulo mat. alrededor tubo (kg/cm2) E2= 28 Watkins W.Crush.Safety Factor 20.89
Módulo pared de zanja (kg/cm2) E3= 28 Diámetro Interno : 1500 mm
Posición del Centroide (mm): 8.22 Altura de relleno : 0.40 m
Elevac.Nivel Freático sobre tubo (m) 0.00 SDR (Eq.) DE ESE TUBO: 252.22
Momento de Inercia (mm4/mm): 402.86
Ejemplo 3: Diseño de una alcantarilla
Análisis de resistencia de la alcantarilla
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
COMPORTAMIENTO DE TUBERIAS RIB LOC BAJO CONDICIONES DE CARGAS
COMBINADAS VEHICULARES Y DE RELLENOS.
18/08/04
Ancho del Perfil (mm) 168.00 Peso Clip de Acero(kg/m)
VARIABLES DEL PERFIL Masa del Perfil (kg/m) 1.737 1.066
Identificación del Perfil por su Nombre: RESULTADOS Total kg/m
9,8,5,JY,ER,6,HIDRO 6.00 Masa del Tubo Sólo PVC 48.73 48.73 Acero 0.00
Espaciamiento entre tees (mm)= 28.00 Rigidez del Tubo 17.06 KN/m2
Ancho de la T (mm)= 12.51 Rigidez DIN 2.54 KN/m2
Espesor del techo (mm)= 2.86 HANDLING STIFFNESS: 0.96 ( 1200-8T:0.06/2000-5T:0.11) kN/m
Altura interna de columna (mm)= 16.40 LIMITES DE COMPORTAMIENTO
Espesor de la columna (mm)= 2.59 1. Deflexión % 2.12  5.00
Espesor de pared (mm)= 3.20 2. F.S. Abollamiento o Pandeo 4.46  2.50
Para Cálculo Interno solamente 7.39 3. F.S. Compresión o Rotura de Pared ( * ) 6.29  2.00
Módulo Elasticidad del PVC (MPa)= 2750 3.1) Resistencia a la Presión Interna 110.37 kPa
Peso volumétrico del suelo (kg/m3)= 1950 3.2) No preocuparse por N. Freático (F.S.) 4.46  2.50
Angulo de friccion interna 26.00 4. Serie DIN SERIE 1
Peso Eje vehículo (kg)= 5000 CLASE DE RIGIDEZ C.R.: 317.70 Pa STANDARD BRAZIL 1000 Pa
Factor de Impacto= 1.15 5.Comentarios BIEN POR DEFLEXION
Presión de Inflado (kg/cm2)= 8.50 CON REFUERZO? no BIEN POR ABOLLAMIENTO
Sobre Ancho SAL 0.97 CUANTAS BANDAS? 2.00 BIEN POR FALLA DE PARED
Módulo mat. alrededor tubo (kg/cm2) E2= 28 Watkins W.Crush.Safety Factor 10.70
Módulo pared de zanja (kg/cm2) E3= 28 Diámetro Interno : 1500 mm
Posición del Centroide (mm): 8.22 Altura de relleno : 0.80 m
Elevac.Nivel Freático sobre tubo (m) 0.00 SDR (Eq.) DE ESE TUBO: 252.22
Momento de Inercia (mm4/mm): 402.86
Ejemplo 3: Diseño de una alcantarilla
Análisis de resistencia de la alcantarilla
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
COMPORTAMIENTO DE TUBERIAS RIB LOC BAJO CONDICIONES DE CARGAS
COMBINADAS VEHICULARES Y DE RELLENOS.
1/07/2020
Ancho del Perfil (mm) 168.00 Peso Clip de Acero(kg/m)
VARIABLES DEL PERFIL Masa del Perfil (kg/m) 1.737 1.066
Identificación del Perfil por su Nombre: RESULTADOS Total kg/m
9,8,5,JY,ER,6,HIDRO 6.00 Masa del Tubo Sólo PVC 48.73 48.73 Acero 0.00
Espaciamiento entre tees (mm)= 28.00 Rigidez del Tubo 17.06 KN/m2
Ancho de la T (mm)= 12.51 Rigidez DIN 2.54 KN/m2
Espesor del techo (mm)= 2.86 HANDLING STIFFNESS: 0.96 ( 1200-8T:0.06/2000-5T:0.11) kN/m
Altura interna de columna (mm)= 16.40 LIMITES DE COMPORTAMIENTO
Espesor de la columna (mm)= 2.59 1. Deflexión % 5.79  5.00
Espesor de pared (mm)= 3.20 2. F.S. Abollamiento o Pandeo 1.41  2.50
Para Cálculo Interno solamente 7.39 3. F.S. Compresión o Rotura de Pared ( * ) 2.30  2.00
Módulo Elasticidad del PVC (MPa)= 2750 3.1) Resistencia a la Presión Interna 110.37 kPa
Peso volumétrico del suelo (kg/m3)= 1950 3.2) Rediseñe por Nivel Freático (F.S.) 1.41  2.50
Angulo de friccion interna 26.00 4. Serie DIN SERIE 1
Peso Eje vehículo (kg)= 5000 CLASE DE RIGIDEZ C.R.: 317.70 Pa STANDARD BRAZIL 1000 Pa
Factor de Impacto= 1.00 5.Comentarios PELIGRO DEFLEXION
Presión de Inflado (kg/cm2)= 8.50 CON REFUERZO? no PELIGRO DE ABOLLAMIENTO
Sobre Ancho SAL 0.97 CUANTAS BANDAS? 2.00 BIEN POR FALLA DE PARED
Módulo mat. alrededor tubo (kg/cm2) E2= 28 Watkins W.Crush.Safety Factor 1.61
Módulo pared de zanja (kg/cm2) E3= 28 Diámetro Interno : 1500 mm
Posición del Centroide (mm): 8.22 Altura de relleno : 5.12 m
Elevac.Nivel Freático sobre tubo (m) 0.00 SDR (Eq.) DE ESE TUBO: 252.22
Momento de Inercia (mm4/mm): 402.86
Ejemplo 3: Diseño de una alcantarilla
El valor de 5.12 m es la diferencia entre las cotas 72.50 y 67.38. 
Análisis de resistencia de la alcantarilla
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
11/06/2020
Ancho del Perfil (mm) 168.00 Peso Clip de Acero(kg/m)
VARIABLES DEL PERFIL Masa del Perfil (kg/m) 1.737 1.066
Identificación del Perfil por su Nombre: RESULTADOS Total kg/m
9,8,5,JY,ER,6,HIDRO 6.00 Masa del Tubo Sólo PVC 48.73 48.73 Acero 0.00
Espaciamiento entre tees (mm)= 28.00 Rigidez del Tubo 17.06 KN/m2
Ancho de la T (mm)= 12.51 Rigidez DIN 2.54 KN/m2
Espesor del techo (mm)= 2.86 HANDLING STIFFNESS: 0.96 ( 1200-8T:0.06/2000-5T:0.11) kN/m
Altura interna de columna (mm)= 16.40 LIMITES DE COMPORTAMIENTO
Espesor de la columna (mm)= 2.59 1. Deflexión % 6.77  5.00
Espesor de pared (mm)= 3.20 2. F.S. Abollamiento o Pandeo 1.16  2.50
Para Cálculo Interno solamente 7.39 3. F.S. Compresión o Rotura de Pared ( * ) 1.97  2.00
Módulo Elasticidad del PVC (MPa)= 2750 3.1) Resistencia a la Presión Interna 110.37 kPa
Peso volumétrico del suelo (kg/m3)= 1950 3.2) Rediseñe por Nivel Freático (F.S.) 1.16  2.50
Angulo de friccion interna 26.00 4. Serie DIN SERIE 1
Peso Eje vehículo (kg)= 5000 CLASE DE RIGIDEZ C.R.: 317.70 Pa STANDARD BRAZIL 1000 Pa
Factor de Impacto= 1.00 5.Comentarios PELIGRO DEFLEXION
Presión de Inflado (kg/cm2)= 8.50 CON REFUERZO? no PELIGRO DE ABOLLAMIENTO
Sobre Ancho SAL 0.97 CUANTAS BANDAS? 2.00 PELIGRO FALLA DE PARED
Módulo mat. alrededor tubo (kg/cm2) E2= 28 Watkins W.Crush.Safety Factor 1.36
Módulo pared de zanja (kg/cm2) E3= 28Diámetro Interno : 1500 mm
Posición del Centroide (mm): 8.22 Altura de relleno : 6.00 m
Elevac.Nivel Freático sobre tubo (m) 0.00 SDR (Eq.) DE ESE TUBO: 252.22
Momento de Inercia (mm4/mm): 402.86
VARIABLES DE INTERES: ( * ) Se considera el acero (si hay clip) con su fy = 33,000 psi (yield stress)
Carga por eje simple (kg/cm2): 0.00 NOTA: No se recomienda usar factores de seguridad
Ejemplo 3: Diseño de una alcantarilla
Análisis de resistencia de la alcantarilla
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Clasificación de Suelos (Normas ASTM D 2487 y D 2321) y Valores de E2 
( Módulo de reacción del suelo en Kg/cm
2 
) 
 
 
 Grado de Compactación Próctor Standard 
Compactación 
Clase de 
Suelo 
Suelo según 
 ASTM D2487 
Suelto Ligera 
85% 
Moderada 
85-95% 
Muy compacta 
95% 
VI 
Suelos orgánicos del tipo OL, OH y 
suelos que contienen desechos y otros 
materiales extraños. 
 
No se acepta en ningún caso este material 
como material de encamado o relleno 
V 
Suelos finos, LL>50 suelos con media 
a alta plasticidad CH, MH, CH – MH 
 No existe información, consulte con un 
mecánico de suelos o utilice E2=0 
Va 
Suelos finos, LL<50 plasticidad media 
a sin plasticidad, CL, ML, ML-CL con 
menos de 25% de partículas gruesas. 
3.5 14 28 70 
Vb 
Idem anterior pero con mas de 25% de 
partículas gruesas. 
7 28 70 140 
III 
Suelos gruesos con mas de 12% de 
finos GM, GC, SM, SC. 
7 28 70 140 
II 
Suelos gruesos con menos de 12% de 
finos GW, GP, SW, SP. 
14 70 140 210 
I Piedra quebrada. 70 210 210 210 
 
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
COMPORTAMIENTO DE TUBERIAS RIB LOC BAJO CONDICIONES DE CARGAS
COMBINADAS VEHICULARES Y DE RELLENOS.
10/05/2007
Ancho del Perfil (mm) 168,00 Peso Clip de Acero(kg/m)
VARIABLES DEL PERFIL Masa del Perfil (kg/m) 1,737 1,066
Identificación del Perfil por su Nombre: RESULTADOS Total kg/m
9,8,5,JY,ER,6,HIDRO 6,00 Masa del Tubo Sólo PVC 48,73 48,73 Acero 0,00
Espaciamiento entre tees (mm)= 28,00 Rigidez del Tubo 17,06 KN/m2
Ancho de la T (mm)= 12,51 Rigidez DIN 2,54 KN/m2
Espesor del techo (mm)= 2,86 HANDLING STIFFNESS: 0,96 ( 1200-8T:0.06/2000-5T:0.11) kN/m
Altura interna de columna (mm)= 16,40 LIMITES DE COMPORTAMIENTO
Espesor de la columna (mm)= 2,59 1. Deflexión % 2,34  5.00
Espesor de pared (mm)= 3,20 2. F.S. Abollamiento o Pandeo 2,56  2.50
Para Cálculo Interno solamente 7,39 3. F.S. Compresión o Rotura de Pared ( * ) 2,30  2.00
Módulo Elasticidad del PVC (MPa)= 2750 3.1) Resistencia a la Presión Interna 110,37 kPa
Peso volumétrico del suelo (kg/m3)= 1950 3.2) No preocuparse por N. Freático (F.S.) 2,56  2.50
Angulo de friccion interna 26,00 4. Serie DIN SERIE 1
Peso Eje vehículo (kg)= 5000 CLASE DE RIGIDEZ C.R.: 317,70 Pa STANDARD BRAZIL 1000 Pa
Factor de Impacto= 1,00 5.Comentarios BIEN POR DEFLEXION
Presión de Inflado (kg/cm2)= 8,50 CON REFUERZO? no BIEN POR ABOLLAMIENTO
Sobre Ancho SAL 0,97 CUANTAS BANDAS? 2,00 BIEN POR FALLA DE PARED
Módulo mat. alrededor tubo (kg/cm2) E2= 70 Watkins W.Crush.Safety Factor 1,67
Módulo pared de zanja (kg/cm2) E3= 70 Diámetro Interno : 1500 mm
Posición del Centroide (mm): 8,22 Altura de relleno : 5,12 m
Elevac.Nivel Freático sobre tubo (m) 0,00 SDR (Eq.) DE ESE TUBO: 252,22
Momento de Inercia (mm4/mm): 402,86
Ejemplo 3: Diseño de una alcantarilla
Análisis de resistencia de la alcantarilla
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
COMPORTAMIENTO DE TUBERIAS RIB LOC BAJO CONDICIONES DE CARGAS
COMBINADAS VEHICULARES Y DE RELLENOS.
10/05/2007
Ancho del Perfil (mm) 168,00 Peso Clip de Acero(kg/m)
VARIABLES DEL PERFIL Masa del Perfil (kg/m) 1,737 1,066
Identificación del Perfil por su Nombre: RESULTADOS Total kg/m
9,8,5,JY,ER,6,HIDRO 6,00 Masa del Tubo Sólo PVC 48,73 48,73 Acero 0,00
Espaciamiento entre tees (mm)= 28,00 Rigidez del Tubo 17,06 KN/m2
Ancho de la T (mm)= 12,51 Rigidez DIN 2,54 KN/m2
Espesor del techo (mm)= 2,86 HANDLING STIFFNESS: 0,96 ( 1200-8T:0.06/2000-5T:0.11) kN/m
Altura interna de columna (mm)= 16,40 LIMITES DE COMPORTAMIENTO
Espesor de la columna (mm)= 2,59 1. Deflexión % 2,73  5.00
Espesor de pared (mm)= 3,20 2. F.S. Abollamiento o Pandeo 2,15  2.50
Para Cálculo Interno solamente 7,39 3. F.S. Compresión o Rotura de Pared ( * ) 1,97  2.00
Módulo Elasticidad del PVC (MPa)= 2750 3.1) Resistencia a la Presión Interna 110,37 kPa
Peso volumétrico del suelo (kg/m3)= 1950 3.2) Rediseñe por Nivel Freático (F.S.) 2,15  2.50
Angulo de friccion interna 26,00 4. Serie DIN SERIE 1
Peso Eje vehículo (kg)= 5000 CLASE DE RIGIDEZ C.R.: 317,70 Pa STANDARD BRAZIL 1000 Pa
Factor de Impacto= 1,00 5.Comentarios BIEN POR DEFLEXION
Presión de Inflado (kg/cm2)= 8,50 CON REFUERZO? no PELIGRO DE ABOLLAMIENTO
Sobre Ancho SAL 0,97 CUANTAS BANDAS? 2,00 PELIGRO FALLA DE PARED
Módulo mat. alrededor tubo (kg/cm2) E2= 70 Watkins W.Crush.Safety Factor 1,42
Módulo pared de zanja (kg/cm2) E3= 70 Diámetro Interno : 1500 mm
Posición del Centroide (mm): 8,22 Altura de relleno : 6,00 m
Elevac.Nivel Freático sobre tubo (m) 0,00 SDR (Eq.) DE ESE TUBO: 252,22
Momento de Inercia (mm4/mm): 402,86
Ejemplo 3: Diseño de una alcantarilla
Análisis de resistencia de la alcantarilla
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
COMPORTAMIENTO DE TUBERIAS RIB LOC BAJO CONDICIONES DE CARGAS
COMBINADAS VEHICULARES Y DE RELLENOS.
08/05/2007
Ancho del Perfil (mm) 168.00 Peso Clip de Acero(kg/m)
VARIABLES DEL PERFIL Masa del Perfil (kg/m) 1.737 1.066
Identificación del Perfil por su Nombre: RESULTADOS Total kg/m
9,8,5,JY,ER,6,HIDRO 6.00 Masa del Tubo Sólo PVC 38.98 38.98 Acero 0.00
Espaciamiento entre tees (mm)= 28.00 Rigidez del Tubo 33.05 KN/m2
Ancho de la T (mm)= 12.51 Rigidez DIN 4.92 KN/m2
Espesor del techo (mm)= 2.86 HANDLING STIFFNESS: 1.50 ( 1200-8T:0.06/2000-5T:0.11) kN/m
Altura interna de columna (mm)= 16.40 LIMITES DE COMPORTAMIENTO
Espesor de la columna (mm)= 2.59 1. Deflexión % 2.72  5.00
Espesor de pared (mm)= 3.20 2. F.S. Abollamiento o Pandeo 3.00  2.50
Para Cálculo Interno solamente 7.39 3. F.S. Compresión o Rotura de Pared ( * ) 2.45  2.00
Módulo Elasticidad del PVC (MPa)= 2750 3.1) Resistencia a la Presión Interna 137.96 kPa
Peso volumétrico del suelo (kg/m3)= 1950 3.2) No preocuparse por N. Freático (F.S.) 3.00  2.50
Angulo de friccion interna 26.00 4. Serie DIN SERIE 2
Peso Eje vehículo (kg)= 5000 CLASE DE RIGIDEZ C.R.: 615.48 Pa STANDARD BRAZIL 1000 Pa
Factor de Impacto= 1.00 5.Comentarios BIEN POR DEFLEXION
Presión de Inflado (kg/cm2)= 8.50 CON REFUERZO? no BIEN POR ABOLLAMIENTO
Sobre Ancho SAL 0.78 CUANTAS BANDAS? 2.00 BIEN POR FALLA DE PARED
Módulo mat. alrededor tubo (kg/cm2) E2= 70 Watkins W.Crush.Safety Factor 2.21
Módulo pared de zanja (kg/cm2) E3= 70 Diámetro Interno : 1200 mm
Posición del Centroide (mm): 8.22 Altura de relleno : 6.00 m
Elevac.Nivel Freático sobre tubo (m) 0.00 SDR (Eq.) DE ESE TUBO: 202.17
Momento de Inercia (mm4/mm): 402.86
Ejemplo 3: Diseño de una alcantarilla
Análisis de resistencia de la alcantarilla
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Diseñamos la alcantarilla
En función al caudal
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Recomendaciones constructivas de una alcantarilla
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Erosión general
3/12 )/(*4859.1 fqDS =
mdf *75.1=
Lacey
dm en mm
q caudal unitario
Ds Nivel de agua – fondo erosionado
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Calcular la erosión general en un cauce de un río que transporta 
2500 m3/s y el dm es igual a 0.3 mm (tiene un estrato). Nivel del 
agua cota 30 msnm
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidad de Piura
Universidad de PiuraUniversidadde Piura