MEMORIAS DE CALCULO PARA DRENAJE GENERAL CONSTRUCCIÓN CANCHA DE FÚTBOL EN GRAMA SINTÉTICA EN EL MUNICIPIO DE BELMIRA
MUNICIPIO DE BELMIRA BELMIRA, POR UN GOBIERNO IGUALITARIO, RESPONSABLE Y COMPROMETIDO 2016-2019
“
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2017
Objetivo y Alcance
El presente documento corresponde a las memorias de diseño para el drenaje superficial de la construcción de la cancha sintética que ese plantea construir sobre los actuales espacios de la cancha municipal del Municipio de Belmira (Ant.). El proyecto se ejecutará en la cancha central, ubicada en el casco urbano del municipio, cancha que reúne diversos escenarios deportivos como las graderías generales. Es muy importante dejar claro que este estudio es basado principalmente sobre las Especificaciones técnicas y diseños planteados por la entidad “Indeportes” para esta clase de escenarios. Objetivos d el estudio
Los objetivos del estudio son los siguientes:
Definir las características técnicas del proyecto a construir, de acuerdo a las condiciones del lote existente en la localidad beneficiada. Recomendar las obras civiles necesarias que se requieren para garantizar una alta vida útil del proyecto.
Justifi cación para el proyecto
Para promover la ejecución de este proyecto se tuvieron en cuenta los siguientes aspectos: 1. El municipio cuenta con un lote de terreno ya adecuado como polideportivo para el desarrollo específico del proyecto. 2. El lote de terreno en donde funciona actualmente el polideportivo es geológicamente estable. 3. Debido al tiempo de funcionamiento que lleva este escenario en la población, es un espacio frente al cual la comunidad ha despertado un gran sentido de pertenencia. 4. Posee una infraestructura acorde al objetivo del presente estudio. 5. La consecución de los servicios básicos de energía, acueducto y alcantarillado se facilita por su ubicación dentro del casco urbano. Tipología de la cancha a constr uir
Teniendo en cuenta el área que se posee para el desarrollo del proyecto y que el uso que se le dará al nuevo proyecto será intenso, este estudio se encaminó a la construcción de una cancha de fútbol en grama sintética, con unas dimensiones de Cuarenta y cinco (45) metros de ancho por noventa (90) metros de longitud, de superficie descubierta La grama sintética se apoyará sobre un lecho filtrante de grava, con bombeo transversal entre el
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0,1 y 1,5%. Drenaje
Adjunto a este informe se presenta los planos de drenaje de la cancha; enfocado en los diseños avalados por la entidad Indeportes para esta clase de espacios. Como muestra la siguiente imagen, el traslado de aguas lluvias será mediante filtros longitudinales con una pendiente de 0.5 % hasta descargar con una línea perpendicular de tubería de 8 " que atraviesa el ancho de la cancha y uniéndose por medio de cajas de control y de inspección. La probabilidad de la existencia de nivel de aguas freáticas también es baja, por lo tanto, para el diseño del drenaje se tendrá en cuenta únicamente los valores de precipitación máxima de la zona, de cuyo valor se calculará las dimensiones, ubicación y número de ejes de drenaje. Para el presente estudio se diseñará un sistema de drenaje compuesto tipo rejilla, conformado por laterales paralelos al eje longitudinal de la cancha. De los valores del IDEAM se tiene para esta zona especialmente un valor de intensidad de lluvias de 1.1 - 5.0 mm/h, representando el valor del aguacero máximo en los últimos 5 años. Se supondrá que el desagüe longitudinal tiene una pendiente de 0.5%, como medida inicial y que la evacuación de las aguas de escorrentía se hará desde los extremos de la cancha (Porterías) hacia la línea central del campo. MAPA DE PRECIPITACI N DIARIA
0.0 mm 10 1 a 20 0 mm
0.1 a 10 mm 20 1 a 40 0 mm
1.1 a 5.0 mm ^140 1 a 60 0 mm
‘ 5.1 a 10 0 mm
> de 60.1 mm
Imagen 1. Diagrama de precipitaciones IDEAM últimos 5 año s en Colombia
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El Método Racional es uno de los más utilizados para la estimación del caudal máximo asociado a determinada lluvia de diseño. Se utiliza normalmente en el diseño de obras de drenaje urbano y rural. Tiene la ventaja de no requerir de datos hidrométricos para la Determinación de Caudales Máximos. La expresión utilizada por el Método Racional es:
Análi si s Pl uvial en zona de c anc ha
El cálculo del caudal de diseño se realizará mediante el método Racional, el cual establece que el caudal proveniente de una precipitación es función directa de la intensidad de la precipitación, del área tributaria y de un coeficiente de escorrentía, el cual depende a su vez de la pendiente del terreno y de su permeabilidad. El método Racional calcula el caudal pico de aguas lluvias con base en la intensidad media del evento de precipitación con una duración igual al tiempo de concentración en el área de drenaje y con un determinado coeficiente de escorrentía. Se basa en la siguiente relación: QLL = 2,78 . C . I . A
(Cap D.4.3.2 RAS2000)
donde, QLL = Caudal pluvial de diseño [ l / s] C = Coeficiente de escorrentía I = Intensidad de lluvias [ mm / hora] A = Área tributaria de drenaje [ Ha] 2,78 = Factor de conversión de la Intensidad de lluvias, de [ mm / hora] a [ l / s / Ha] En los casos en los que el caudal de diseño calculado en el tramo sea inferior a 1,5 L/s, se adoptará este valor como caudal de diseño (Cap. D.3.2.5 RAS 2000). Área tr ibut ari a de d renaje, A
Las áreas tributarias a los colectores pluviales se determinarán para cada tramo por diseñar, siguiendo los ejes del trazado de la red de drenaje de aguas lluvias ubicados en las áreas de la cancha a evaluar. El área aferente para calcular la precipitación pluvial incluye el área tributaria propia de cada tramo que acoge cada filtro transversal. Las áreas tributarias de drenaje se han determinado por medición directa en los planos. Asup =
379 m2 o 0.0379 Ha
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Intensidad de precipitación, I
La intensidad de precipitación para estimar el caudal pico de aguas lluvias corresponde a la intensidad media de precipitación, la cual se determina mediante las curvas de Intensidad - Duración - Frecuencia (IDF). De acuerdo con el nivel de complejidad del sistema (Alto), es necesario referirse a la información pluviográfica local (Cap. D.4.3.3 RAS 2000). Como se expone en el capítulo de "Precipitación local”, la precipitación pluvial es alta, tenemos una precipitación registrada para la cuenca de 2161 mm/año, de acuerdo con las estaciones meteorológicas influyentes en la región. Entonces I = 2161 mm/año Coeficiente de escorrent ía
Este coeficiente depende directamente de la pendiente y del grado de permeabilidad del suelo y su estimación se realiza con base en la Tabla D.4.5 RAS 2000. C=
0,30 Se asume para gramas
Con los anteriores valores tenemos: QLL = 2,78 x 0,2466 (mm/h) x 0,30 x 0,0379 Ha, QLL = 0.0078 lt/sg/Ha Como 0.0078 < 1.5 It/sg, se adoptará este valor como caudal de diseño (Cap. D.3.2.5 RAS 2000). Entonces QLL= 1.5 Lt/sg Velocidad y evaluación de diámetro asumi do 0 y V
Utilizando la fórmula de Manning y tomando el coeficiente más adecuado para una tubería PVC asumida tenemos:
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Imagen 2. Tabla para evaluar coeficiente de Manniing
Recordemos que se toma como diseño tubería de 4” en filtros longitudinales cada 8.42 m, valor utilizado para el área de precipitación, y tuberías de 8” Pvc para recolector
transversal principal que recogerá los filtros anteriores. Este modelo es evaluado y avalado por la entidad Indeportes, para lo cual, por medio de programa digital, podemos evaluar si estos diámetros estipulados cumplen para las precipitaciones esperadas en la zona y área puntual de la cancha deportiva; y a su vez, la velocidad que se produce cumpla con los rangos mínimos
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Imagen 6. Resultados expulsados por programa hidráulico IBC.
Al recordar que el Q fue asumido en 1.5 It/sg, ya que el real es mucho menor a este valor y luego de la anterior evaluación; podemos definir que los diámetros plasmados en el plano de diseños para nuestro proyecto CUMPLEN a cabalidad con la demanda pluvial que puede generar el área de la cancha a construir en el municipio. Los conductos drenantes interiores serán filtros de dimensiones mínimas de 60 cm x 30 cm, con tubería perforada de 4”, material granular y cubiertos por geotextil,
perpendiculares a esta tubería, distanciados cada 8.42 metros y con una pendiente máxima del 1%, dirigidos hacia las líneas paralelas a la longitudinal las cuales recolectarán toda la escorrentía y la llevarán, a través de cajillas de inspección, hacia el colector principal. A continuación, se presenta el esquema de drenaje a utilizar:
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Imagen 3. Imagen de sistema de drenaje para la cancha sintética
Base de estructura
Estará compuesta por una capa de 20 cm a 40 cm. de espesor de un material de granulometría clasificada de tamaño entre 3/4, que permita el fácil movimiento del agua en todas las direcciones. El mismo material se usará para rellenar y cubrir las zanjas donde irán las tuberías perforadas de drenaje. El material a utilizar deberá ser piedra partida, triturado o cualquier material similar que cumpla con los siguientes requisitos: granulometría gruesa, homogeneidad y estar libre de polvo o tierra, para no obstruir el sistema de drenaje. Se recomienda realizar esta capa de base en dos etapas: colocando una primera capa de alrededor de 10cm. de grava, para enseguida colocar otra capa de alrededor de 5cm. de un material de menor tamaño (gravilla) hasta completar el espesor solicitado. Sobre el canto rodado acomodado se instala una tela de geotextil, 1800 NT, o se aplica un imprimante asfáltico a base de agua, para garantizar la uniformidad de la base. Grama sintética
Suministro, transporte e instalación de Grama sintética Polietileno (100%) fibrilada con una altura de fibra 60 mm, licenciataria FIFA con las siguientes especificaciones: altura de pelo 60mm(+-5%), altura total 62mm(+-5%), Hilado polietileno 11000 dtex, fibrilado, retorcido, estabilizado con protección U.V. contra rayos ultravioletas, puntadas por m2 8.400, peso hilado 1.200 gr/m2, base doble estabilizada (Thiobac), resistente a los rayos UV, ISO 9001/ISO 14001, Peso total 2.480 gr/m2, Garantía contra rayos UV 8 años,
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permeabilidad de 60 lts/m2/minuto para cancha de futbol. Consistirá en fibras de polietileno monofilamento extruido, grosor de fibras mayor o igual a 250 micras, ancho de la fibra mayor o igual a 1.4 milímetros, con protección U.V., y una altura del hilado de 60 milímetros. La membrana de respaldo (backing) deberá ser 100% permeable por medio de micro-poro que permita el libre paso del agua lluvia a través de la misma. Lo anterior para que el agua lluvia filtrada en forma vertical sea canalizada rápidamente por la base de retención de piedra partida hacia las tuberías de desagüe.
CONCLUSIONES.
Las dimensiones y espesores de filtros y diámetros plasmados en los diseños de drenajes cumplen con las especificaciones mínimas de la norma RAS; y a su vez, cumplen con el objetivo de conducir las aguas lluvias o precipitaciones sobre el área de estudio. La red pluvial de la cancha se conduce directamente a la línea principal de alcantarillado municipal; solamente se descarga sobre la misma las aguas residuales provenientes de los camerinos del complejo; pero como se muestra en los planos arquitectónicos, son solo cuatro duchas por camerino, deduciendo un caudal de descarga muy pequeño, teniendo en cuenta que la tubería en este tramo es de 6" y muy cerca al empalme con la caja de inspección o MH sobre la vía. Lo anterior deja claro que las redes diseñadas con diámetros en tubería PVC de 6"y 8" son suficientes para extraer las aguas pluviales y residuales del
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CBI 2017
CBI 2017
Cálculo de Caudal-Pérdida de Carga-Diámetro
Ing. Iván Bellido C.
Diámetro (mm)
Ø
Parámetro a Cálcular:
DATOS: Coef . H - W:
PE o PVC
150
C= L=
45,00 m
Hf=
0,25 m 32
Q=
1,50 lps
Ø=
59,00 mm
V=
0,55 m/s
CÁLCULO:
ECUACIONES DE HAZEN - WILLIAMS
=
10.67 × ∅4.
×
.
= 0.2785 ×
.4
=
× × Ø.3
1.626
. ×
.3
Comentario: Diámetro satisfactorio: Caudal > 0.50 lps (requerido), velocidad > 0.60 m/s (mínimo) O.K.
Fecha:
2 6 /09/201 7 16:03
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