Diseño de badenes

EJERCICIOS

DISEÑO DE CUNETAS  N°1. 9eniendo 9eniendo en en cuenta cuenta la teorBa teorBa vista vista !ara !ara el diseño diseño de cunetas cunetas## se diseñara diseñara una una cuneta cuneta !ara una una carret carret 7Cservaremos como varBa el caudal# la velocidad % la longitud de la cuneta de!endiendo de estos -ac  Se cuenta con la siguiente información: Ciudad de Chachapoyas:  Ancho de impluvium: Pendiente longitudinal: Revestimiento: Coef. de escorrentía C: Intensidad de la precip: Coef. de rugosidad n:

Esta en una Región Lluviosa ( Intensidad de 400 a <1600mm/año) Se considerar !ara "0# 40# 60# $0# 100# 1"0 % 140m res!ectivamente& Se considerar !ara 1'# "'# '# 4'# '# 6'# *'# $'# +'# 10' % 11'& ,e concreto concreto sim!le -.c1* -.c1*g/m g/m"& "& Segn Segn el 235 2353L 3L ,E ,ISE ,ISE7 7 ,E 83RR 83RRE9ER E9ER recomienda revestir la cuneta !ara !endientes longitudinales a !artir de 1'&  (:ara !avimento as-altico % concreto) 0.95  mm/?ora (:ara un !eriodo de retorno de " años) 83 0.014

SOLUCIÓN 1)

:reviamente se selecciona una sección transversal triangular o tra!e@oidal& La cuneta elegida es una

y= m= z=

2)

0.30 3 0.333

m

Se calcula la longitud L variando el anc?o del im!luvium () % la !endiente longitudinal (S)& Se calcula

0&11$6  3rea de la 8unetaD Radio ?idrulicoD 8oe-& de escorrentBa 8D Intensidad D 8oe-& de rugosidad nD

m

0&100 m" 0&11$6 m 0&+ $ mm/?ora 0&014

3) 8lculos de Longitud %  Fidrológico !ara cunetas en concreto con n 

0&014

A&' Im*+,-,m S

L (m)

 (m3!")

L (m)

 (m3!")

L (m)

 (m3!")

L (m)

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.0# 0.08 0.09 0.10 0.11

$+&$06 $4&111 10"1&*4 11*+&61" 11$&$46 1444&*" 160&4$0 166$&"" 1*6+&41$ 1$6&10 1+6&16

0&"6 0&* 0&4 0&" 0&$ 0&6 0&6$ 0&* 0&*$ 0&$" 0&$6

"+4&+0 41*&06 10&*$* $+&$06 6+&4" *""&6" *$0&"40 $4&111 $$4&*0+ +"&6 +*$&0$"

0&"6 0&* 0&4 0&" 0&$ 0&6 0&6$ 0&* 0&*$ 0&$" 0&$6

1+6&60" "*$&0* 40&" +&"04 4+&61 4$1&*4 "0&160 6&0*4 $+&$06 6"1&*10 6"&0

0&"6 0&* 0&4 0&" 0&$ 0&6 0&6$ 0&* 0&*$ 0&$" 0&$6

14*&41 "0$&"$ "&+ "+4&+0 "+&*1" 61&1$1 +0&1"0 41*&06 44"&4 466&"$" 4$+&041

20

40

60

8

Se gra-ica la Longitud de la 8uneta ;s& 8audal Fidrológico como se muestra a continuación&

1.00

0.90

0.80

0.70

0.60

C,+ (m3!")

0.50

0.40

0.30

0.20

0.10

0.00 0.000

500.000

1000.000

L&/, (m)

4) :ara veri-icar la velocidad con la cual la cuneta evacua la escorrentBa su!er-icial# se ?ace necesario c

8on los mismos !armetros utili@ados en el clculo de la longitud de la cuneta# manteniendo constant !ro-undidad de -luHo& Se calcula el caudal ?idrulico !ara el rea de la cuneta estaClecida % !ara cada

&& (m!m) y A (m2) 0.10 0&01* 0&0"4 0.12 0&0 0.14 0.16 0&04 0&04 0.18 0&06* 0.20 0&0$1 0.22 0.24 0&0+6 0.26 0&11 0&11 0.28 0.30 0&10

0.01 % (m!")  (m3!") 0&$ 0&014 0&+4 0&0"" 1&04 0&04 1&1 0&04$ 1&" 0&066 1&" 0&0$$ 1&40 0&11 1&4+ 0&14 1&* 0&1** 1&6 0&"1 1&*" 0&"+

0.03 % (m!")  (m3!") 1&44 0&0"4 1&6" 0&0+ 1&$0 0&0+ 1&+6 0&0$4 "&1" 0&11 "&"$ 0&1" "&4 0&1+6 "&* 0&"4* "&*1 0&06 "&$ 0&* "&++ 0&44$

0.05 % (m!")  (m3!") 1&$ 0&01 "&0+ 0&00 "&" 0&0*6 "&4 0&10$ "&*4 0&14$ "&+4 0&1+6 &1 0&" &" 0&1+ &0 0&+ &6$ 0&4$1 &$ 0&*$

Se gra-ican la ;elocidad vs& 8audal Fidrulico# !ara di-erentes !endientes (S) % !ro-undidades de la c

%ELOCIDAD %S CAUDAL 1.000

0.900

0.800

0.700

0.600

C,+ (m3!")

0.500

0.400

0.300

0.200

0.100

0.000 0.00

1.00

2.00

3.00

%+' (m!"

 NOTA L" /7'" &": " *,& ," 'm 7'" * m&"& ,& ',&

ra considerando di-erentes tirantes# di-erentes !endientes % di-erente anc?o de im!luvium& ores&

S :3;I2E93,3S ,E 3=7 ;7L52E ,E 9R>SI97

triangular con !endientes 1D1/ en el lado del talud % 1D en el lado de la vBa& Así tenemos:

el caudal ?idrológico utili@ando la ecuación del 2Atodo Racional&

100

120

140

 (m3!")

L (m)

 (m3!")

L (m)

 (m3!")

L (m)

 (m3!")

0&"6 0&* 0&4 0&" 0&$ 0&6 0&6$ 0&* 0&*$ 0&$" 0&$6

11*&+61 166&$"" "04&1 "&+"" "6&*6+ "$$&+4 1"&0+6 &64 &$$4 *&0"6 +1&"

0&"6 0&* 0&4 0&" 0&$ 0&6 0&6$ 0&* 0&*$ 0&$" 0&$6

+$&01 1+&01+ 1*0&"6" 1+6&60" "1+&$0$ "40&*$* "60&0$0 "*$&0* "+4&+0 10&$ "6&0"*

0&"6 0&* 0&4 0&" 0&$ 0&6 0&6$ 0&* 0&*$ 0&$" 0&$6

$4&"$ 11+&1+ 14&++ 16$&16 1$$&40* "06&$+ """&+"6 "$&1$ ""&**4 "66&44* "*+&4"

0&"6 0&* 0&4 0&" 0&$ 0&6 0&6$ 0&* 0&*$ 0&$" 0&$6

B=20m B=40m B=60m B=80m B=100m B=120m B=140m

500.000

2000.000

lcular la velocidad mediante la ecuación de 2anningD

2500.000

e las !endientes transversales de Asta (m % @)# !ara di-erentes valores de !endiente % una de las velocidades ?alladas&

0.0# % (m!")  (m3!") "&1+ 0&0* "&4$ 0&0+ "&*4 0&0+0 &00 0&1"$ &"4 0&1* &4$ 0&"" &*1 0&"++ &+ 0&** 4&1 0&46* 4&6 0&6+ 4&6 0&6$4 uneta (%)G como se muestraD

0.09 % (m!") "&4+ "&$1 &11 &40 &6$ &+ 4&"1 4&46 4&*0 4&+4 &1*

0.11  (m3!") 0&041 0&06* 0&10" 0&14 0&1++ 0&"6 0&+ 0&4"$ 0&0 0&64 0&**6

% (m!") "&* &10 &44 &*6 4&0* 4&6 4&6 4&+ &"0 &46 &*"

 (m3!") 0&046 0&0*4 0&11" 0&160 0&""0 0&"+1 0&* 0&4* 0&$6 0&*1 0&$$

S=0.01 S=0.03 S=0.05 S=0.07 S=0.09 S=0.11

4.00

5.00

6.00

7.00

 N°2. ,iseñar un adAn !ara una carretera si se cuenta con la siguiente in-ormación& D" 8audal de diseño o ?idrologico (d)D m/s (,eterminado !or el mAtodo racional !ara un 9r10 añ 0.0#1 S longitudinal del tramo de la carretera donde se uCica el CadAnD 0.08 m/m ,imensionar la estructura del CadAn teniendo en cuenta los criterios Husti-icados vistos en la teorBa& SOLUCIÓN 1) Seleccionamos diseñar una sección !ara un CadAn estandar (8anal aCierto triangular)& El C las siguientes dimensiones Husti-icadasD :ro-undidad mima (%)D S de los ladosD S del -ondo del CadAnD 9alud (J)D 8oe-& de rugosidad (n)D

0.30 0.08 0.02 12.5 0.014

m m/m (8orres!onde a la S longitudinal de la c (Smin recomendado !or lel 2,8:;9) (Estimado dividiendo 1/0&0$) ( Revestimiento con concreto)

2) Reali@amos el clculo del e-ectivo# em!leando la ecuación de 2anning&

 Así tenemos:

 3rea (3)D :erBmetro moHado (:)D Radio ?idrulicoD

1&1"0 *&"40 0&14+

m" m m

'- 3.2014

3.2014

 =

Sustitu%endo en la ecuación de 2anning resultaD

; ;

"< 0.0#1

O

Luego la longitud del CadAn estandar serBaD  L 

&*

m

El CadAn estandar con sus dimensiones serBaD

3.#5

3.#5

8>

2>

8

 N°3.  Su!oniendo Kue se tiene Kue el e < d# diseñar un CadAn tra!e@oidal !ara este caso& 9omar en cuenta l !ara el !roClema anterior& SOLUCIÓN 1) El CadAn tra!e@oidal tendr las dimensiones siguientesD :ro-undidad mima (%)D S de los ladosD S del -ondo del CadAnD 9alud (J)D 8oe-& de rugosidad (n)D  3nc?o del tra!ecio (C)D

0.30 0.08 0.02 12.5 0.014 2.00

m m/m (8orres!onde a la S longitudinal de la c (Smin recomendado !or lel 2,8:;9) (Estimado dividiendo 1/0&0$) ( Revestimiento con concreto) (:uede ser an menor o ma%or)

2) Reali@amos el clculo del e-ectivo# em!leando la ecuación de 2anning&

 Así tenemos:

 3rea (3)D :erBmetro moHado (:)D Radio ?idrulicoD

1&*"0 +&"40 0&1$11

m" m m

 =

Sustitu%endo en la ecuación de 2anning resultaD

5.5#82

Luego la longitud del CadAn estandar serBaD  L 

&*

m

El CadAn tra!e@oidal con sus dimensiones serBaD

3.#5

2.00

8>

3.#5

2> 0>

8

os)

adAn estandar elegido# tiene

 

arretera)

m3!"

>

las consideraciones vistas

 

arretera)

m3!"

>