examen

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN GUAYANA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
PRUEVA
Integrante:
Efrén García CI: 19.911.216
EXPLIQUE EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO DE UNA
ALCANTARILLA PARA FLUJO CON CONTROL DE ENTRADA.

2. Entendiendo por sección de control, aquella sección donde existe una relación definida
entre el caudal y el tirante. Es la sección en la cual se asume que se desarrolla un tirante
próximo al crítico.
El procedimiento de cálculo es muy sencillo para este tipo de flujo, y puede plantearse en
los siguientes pasos:
PASO 01:
Se adopta un caudal de diseño.
PASO 02:
Se propone un tipo de alcantarilla (forma y dimensiones).
PASO 03:
Se elige un tipo de entrada.
PASO 04
Se calcula el nivel que debe formarse a la entrada (He) necesario para permitir el paso del
caudal de diseño. Si ese nivel verifica las condiciones de nuestro proyecto, es decir, no
supera la altura máxima admisible para el agua a la entrada de la alcantarilla de acuerdo a
los condicionantes de diseño planteados en el problema en cuestión, se continúa en el paso
5, de lo contrario, se vuelve al paso 2.
PASO 05
Se observa que el nivel He no sea demasiado pequeño, es decir, que la alcantarilla no se
haya sobredimensionado, pues esto ocasionaría costos excesivos e innecesarios.
PASO 06
Se adopta la alcantarilla propuesta como una de las posibles soluciones del problema.
EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO ES EL SIGUIENTE:
Ubicamos el nomograma para cálculo en flujo con control de entrada
1- Se busca en la primera recta vertical del nomograma, las dimensiones de la
alcantarilla que deseo verificar.
2- Se elige el caudal de diseño en la segunda recta.
3- Se traza una recta que unos ambos puntos, y se prolonga hasta que intercepta la
primera del trío de rectas que están a la derecha del nomograma. Luego se traza una
horizontal, y se elige el valor de He / D que corresponde al tipo de entrada
adoptado.
Es importante aclarar que el valor He al que se refiere el nomograma no es exactamente el
tirante del agua en la sección de entrada, sino la suma de este mas la energía de velocidad.
Sin embargo, la energía de velocidad es muy pequeña a la entrada y puede suponerse casi
nula en la mayoría de los casos. Además de eso, el valor de He obtenido de este modo no
ofrece una seguridad extra pues sobre estima el nivel del agua que en definitiva es el que
nos interesa conocer.

3. EXPLIQUE EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO DE UNA
ALCANTARILLA PARA FLUJO CON CONTROL DE SALIDA.
En el caso de flujo con control de salida comienzan a intervenir en el cálculo las
características del flujo en la alcantarilla y a la salida de la misma. Desde el punto de vista
del cálculo conviene identificar distintos tipos de escurrimiento en alcantarillas con control
de salida. La cual se presenta cuatro tipos de flujo con control de salida:
 Caso de sección llena con nivel aguas abajo por encima del dintel de la sección de
salida.
 Caso de sección llena con nivel aguas abajo por debajo del dintel de la sección de
salida.
 Caso de sección parcialmente llena en un tramo del conducto.
 Caso de sección parcialmente llena en todo el conducto.
Los procedimientos presentados permiten la determinación de la profundidad del agua a la
entrada con muy buena exactitud para los casos A, B y C. El caso D se resuelve, pero
ofrece resultados con exactitud decreciente en el cálculo de He, medida que decrece He
CÁLCULOS PARA FLUJO CON CONTROL DE SALIDA
Si planteamos la ecuación de energía entre la entrada y la salida de la alcantarilla, resulta
una ecuación general del tipo:
Donde:
He = nivel a la entrada, H1= nivel a la salida, H = energía empleada en la obtención de
energía de velocidad a la salida, mas la perdida por fricción y pérdidas a la entrada. L =
Longitud del conducto i = pendiente del conducto
El procedimiento de cálculo para el caso A, que prescinde del nomograma, y luego para los
casos B, C y D, que se resuelven del mismo modo a partir de los nomogramas.
Caso A
En este caso:
Donde:

4. Lo cual viene de:
Donde Sf se calcula sabiendo que:
Luego,
De donde:
El valor de H se calcula, entonces según la ecuación
Donde la velocidad, es:
El coeficiente Que (o Ce) es un coeficiente experimental que tiene en cuenta las pérdidas en
la entrada a la alcantarilla.
Una vez que se ha determinado el valor de H, el resto de las variables de la ecuación (1) son
conocidas. Así, H1 es el nivel aguas abajo que se asume conocido, el término L.i, es la
longitud de la alcantarilla multiplicada por su pendiente, ambos elementos preestablecidos
en el diseño de la misma.
Los casos B, C y D

5. En los tres casos nos basamos en la ecuación para su resolución.
De la misma, sólo conocemos el término L.i.
Para la estimación de H1, que representa el nivel de agua a la salida, se adopta el mayor
entre:
a) Hs, que es el nivel de agua a la salida cuando es conocido,
b) El promedio entre hc y D. O sea:
Donde:
hc es el tirante crítico para el caudal de diseño. Se proponen tablas para
estimar rápidamente valores de hc.
D es el diámetro o altura de la alcantarilla.
Para la estimación de H, se utilizan los nomogramas según el procedimiento que se
presenta a continuación.
Se presenta un nomograma típico para diseño de alcantarillas con control de salida. Al igual
que se hizo en flujo con control de entrada, vamos a suponer que se desea conocer cuál es
el nivel que tendrá el agua a la entrada de mi alcantarilla, si coloco una alcantarilla de
ciertas dimensiones, de cierto material, con cierta pendiente, con ciertas características de
entrada y para un caudal de diseño dado. Notar que en este caso interesa el material de la
alcantarilla porque nos define la rugosidad n, también influye la pendiente, y su condición
de nivel aguas abajo.
EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO ES EL SIGUIENTE:
 Se traza una recta que une las dimensiones de la sección transversal de la
alcantarilla con la longitud de la misma, definiendo un punto en la recta de paso.
Notar que hay dos (o más) curvas de longitud, de las que debe elegirse la que
corresponde a las condiciones de embocadura que corresponda a nuestro diseño en
particular.
 Se une el caudal de diseño, con ese punto recién definido en la recta de paso,
cortando la recta de H.
Ese valor de H obtenido, se introduce en la ecuación, junto con H1 y con L.i, para obtener
el valor de He buscado. Se compara este valor de He obtenido con el obtenido en el cálculo
con control de entrada y se elige el mayor.

6. DIGA LAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS QUE PRESENTAN LOS ESTRIBOS
CICLÓPEOS.
Ventajas:
 Costo bajo por no llevar armaduras principales (en algunos casos acero por
retracción)
 Su elaboración no requiere mano de obra especializada,
 Utilización de concreto de baja resistencias f´c= 80 a 120 kg/cm2. (Se utiliza
70 % de piedra proveniente del propio sitio.
Desventajas:
 Requiere de un subsuelo bastante resistente a la compresión con una
capacidad de carga mínima de Rs= 2.5 kg/cm2.
 Las secciones del estribo deben tener suficiente espesor para que no puedan
desarrollarse esfuerzos de tensión por no tener aceros de refuerzo.
 Su ejecución debe ser ejecutada en sitios donde exista piedra bruta de buena
calidad (los costos de transporte de piedra resulta antieconómico),
 Limitación en la altura H, no deben ser mayores de 5.00 mts.
 No se contempla en ningún caso la utilización de pilotes, por lo que su
estabilidad deberá ser verificada por deslizamiento y volcamiento.
EXPLIQUE LAS CONDICIONES QUE SE CHEQUEAN EN LOS ESTRIBOS DE
GAVIONES.
En el cálculo de los estribos de gravedad se debe verificar la estabilidad tanto por
deslizamiento como por volcamiento. Y como los estribos de gaviones es un tipo de
estribos de gravedad se aplican estos chequeos.
Deslizamiento: La fuerza que actúa y puede provocar el deslizamiento del estribo es el
empuje activo lateral de la tierra. El factor de seguridad normativo del deslizamiento es de
F.S.= 1.5.
Volcamiento: El volcamiento puede ocurrir en estribos de puentes de gravedad solo
en el caso de puente vacío, o sea cuando una vez completado el estribo, se ejecuta el
relleno sin haber cargado el estribo con la reacción proveniente de la
superestructura. El factor de seguridad al volcamiento debe ser mínimo F.S. = 1.5.
Se determina generalmente tomando momento con respecto a la punta delantera del
estribo.

7. DESCRIBA LAS PARTES INTEGRANTES DE UN ESTRIBO TIPO CANTILEVER.
Están formados por una pared vertical para contener el terraplén trasero, una zapata de
fundación (apoyada o no sobre pilotes), una pantalla trasera que sirve para evitar la
penetración de la tierra al asiento del tablero y dos aletas laterales colgantes que evitan el
derrame lateral del relleno trasero.
Asiento de la superestructura: Sirve para apoyar la superestructura del puente y alojará los
aparatos de apoyo. Debe tener un ancho mínimo normativo Las actuales normas exigen una
trabazón antisísmica que impida el desplazamiento del tablero, por el efecto del as fuerzas sísmicas
horizontales y verticales.
Pantalla trasera: O antepecho tiene por objeto separar físicamente el terraplén de acceso
del tablero del puente para impedir la penetración de tierra en el asiento del tablero. Es una
losa de concreto de poco espesor. Generalmente viene dotada en su parte trasera de una
ménsula de apoyo de la losa de acceso o de transición entre le puente y la vía, la cual puede
apoyar directamente sobre la pantalla o en la ménsula ubicada 30 cms mínimo debajo del
pavimento.
Losa de acceso: Tiene por objeto atenuar los efectos de los desniveles que se producen
entre la calzada y el puente por inevitable asentamiento del relleno trasero en los estribos. A
parte de producir una transición cómoda fácilmente reparable, también evita el repetido
efecto de impacto de vehículos pesados que a la larga dañarían dicha pantalla.
Aletas Colgantes: Se utilizan como sustituto económico de los eventuales muros en ala
que antiguamente eran profusamente utilizados para contenerlos terraplenes lateralmente.
Funcionan como losa-pantallas en voladizo de sección variable trapezoidal
longitudinalmente para reducir su peso.
Juntas de dilatación: Es el espacio libre entre la cara de la pantalla trasera y el extremo del
tablero del puente que permite un libre juego entre los dos elementos estructurales. En el
estribo correspondiente al aparato de apoyo fijo, el espacio puede ser de 2 a 5 cms.
EXPLIQUE EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO DE UN ESTRIBO DE TIERRA
ARMADA.
El método de cálculo actual se fundamenta en el principio de superposición de efectos
donde las cargas aplicadas son convertidas en una fuerza horizontal y una presión vertical
uniforme, acumulando los esfuerzos en los niveles o bandas. Es necesario tener en cuenta
las fuerzas que actúan sobre él como son la presión lateral del suelo o la supresión y

8. aquellas que provienen de éste como son el peso propio. Con estos datos podemos verificar
los siguientes parámetros:
• Verificación de deslizamiento: Se verifica que la componente horizontal del empuje de la
tierra (Fh) no supere la fuerza de retención (Fr) debida a la fricción entre la cimentación y
el suelo, proporcional al peso del muro. En algunos casos, puede incrementarse (Fr) con el
empuje pasivo del suelo en la parte baja del muro. Normalmente 1 se acepta como seguro
un muro si se da la relación: Fr/Fh > 1.3 (esta relación se puede llamar también coeficiente
de seguridad al deslizamiento.
• Verificación de volteo o vuelco: Se verifica que el momento de las fuerzas (Mv) que
tienden a voltear el muro sea menor al momento que tienden a estabilizar el muro (Me) en
una relación de por lo menos 1.5. Es decir: Me/Mv > 1.5 coeficiente de seguridad al volteo.
• Verificación de la capacidad de sustentación: Se determina la carga total que actúa sobre
la cimentación con el respectivo diagrama de las tensiones y se verifica que la carga
trasmitida al suelo (Ta) sea inferior a la capacidad portante (Tp), o en otras palabras que la
máxima tensión producida por el muro sea inferior a la tensión admisible en el terreno. Es
decir: Tp/Ta > 1.0 (coeficiente de seguridad a la sustentación).
• Verificación de la estabilidad global: Se verifica que el conjunto de la pendiente que se
pretende contener con el muro tenga un coeficiente se seguridad global.
EXPLIQUE EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO DE UNA PILA CICLÓPEA.
El método de cálculo es muy sencillo, está basado en la ecuación fundamental de esfuerzos
convertida en la siguiente fórmula:
Donde:
Paso 1:
Evaluaremos las solicitaciones
verticales externas ejercidas sobre la
pila; como son las reacciones por peso muerto y carga viva de impactada.

9. Paso 2:
Calcularemos los momentos provenientes de la fuerza sísmica, actuando en ambos sentidos
ortogonales según las proporciones y normas de AASHTO y para los casos de carga, con
respecto a uno de los extremos inferiores de la base.
Pasó 3:
Calcularemos las excentricidades correspondientes a ambos lados y para los casos
normativos.
Paso 4:
Aplicando la formula obtendremos la presión ejercidas sobre el terreno en las cuatro esquina de la
fundación. En caso que dicha presión exceda la fatiga máxima permisible
resultante del ensayo de suelo, habrá que rediseñar la fundación para pilotes o escoger otro
tipo de pilas.
NOMBRAR LOS TIPOS DE APOYO POT Bearing.
Tipo Fijo: Aparato de apoyo coartado lateralmente, que impide los movimientos en
dirección horizontal.
Tipo Multidireccional o Libre: Permiten desplazamientos en ambas direcciones,
longitudinal y transversal.
Tipo Unidireccional o Guiado: Apoyos POT que permiten el movimiento en una única
dirección, coartando el desplazamiento en sentido contrario. Unos permiten el movimiento
longitudinal, mientras que otros permiten el desplazamiento transversal.
NOMBRE LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS APOYOS ELASTOMÉRICOS.
Las características elásticas propias de este tipo de aparatos de apoyo, permiten pequeños
giros y movimientos horizontales relativos en cualquier dirección entre el tablero y la pila o
el estribo.
Los apoyos elastoméricos sin armar o armados pueden ser fabricados en calidad caucho
sintético cloropreno (CR) o caucho natural (NR). El armazón de plancha de acero está
completamente vulcanizado dentro del apoyo y protegido de forma duradera contra la
corrosión.
Materias primas de alta calidad y procesos de fabricación controlados con un alto estándar
de calidad garantizan durabilidad y ausencia de mantenimiento en los apoyos.

10. NOMBRE LOS OTROS SISTEMAS BASF PARA PUENTES Y VIADUCTOS.
Juntas de expansión: permiten absorber un importante rango de movimientos
estructurales.
Impermeabilización: Además de una amplia gama de productos de impermeabilización
líquida (MASTERSEAL 740), disponemos de las membranas autoadhesivas
MASTERPREN 1001 y 1005 TP, que resuelven de manera rápida y efi caz el tratamiento
de tableros en puentes.
Drenaje: Los sistemas nodulares DELTA DRAIN, están diseñados para evacuar de manera
efectiva, el agua circundante en estribos de puente, muros y demás estructuras enterradas.
Morteros técnicos: Morteros especiales para rellenos, nivelación de apoyos, etc.
EJERCICIO.
Diseñar la pila y los estribos del siguiente diagrama y con las
siguientes condiciones (5 ptos):
Número de carriles: 2

11. Ancho de calzada: 8 mts.
Vehiculo de diseño: HS-20 según Norma AASTHO.
Resistencia del concreto: 250 Kg/cm2
Resistencia del acero: 4.200 Kg/cm2
Presión neta del suelo: Σ = 2,0 Kg/cm2
Peso específico del suelo = 2.000 Kg/m3
Peso específico de la mampostería de piedra = 2.500
Kg/m3
Espesor de la losa = 20 cm
Ancho de rodaje = 6 mts
Espesor de asfalto = 6 cm
Peso específico del asfalto = 1.300 Kg/m3
Peso adicional = 120,00 Kg/m
Peso viga = 250 kg/m
Peso camión = WHS - 20 = 37.727,00 kg
Condiciones estructurales: usar 4 vigas VICON, mediante el
método LFD.