DISEÑO DE ALCANTARILLAS PASOS A SEGUIR PARA DISEÑO DE ALCANTARILLAS TRIANGULARES CONSIDERANDO UNA SECCION TRIANGULAR SECCION ELEGIDA 1.2.-
POR SER ZONA LLUVIOSA DE ACUERDO A LAS NORMAS PERUANAS DE DISEÑO DE CARRETERAS
FORMULAS PARA CUNETA TRIANGULAR TALUD INTERIOR 1:1.5 Y TALUD EXTERIOR 1:1.5 RADIO HIDRAULICO =
∗
=
∗
/
SECCION MOJADA
A=
∗
=
∗ / ∗ /
HALLANDO EL RADIO HIDRAULICO Y LA SECCION MOJADA DATOS :
n: 0.027 coeficiente de rugosidad (tierra) n: 0.035 roca suelta tomando en consideracion del proyecto establecemos una cuneta con las dimensiones DIMENSIONES TOMADAS EN EL PROYECTO b: 0.7 h: 0.5 Q: 0.4911 DIMENSIONES PARA NOSOTROS CON TALUD 1:1.5 EXTERIOR Y INTERIOR DATOS h: 1 0.4 ROCA K: b: 1.5 0.6 TERRENO K: encontramos AREA: 0.24 SE SECCION MOJADA RH: 0.14422205 DE LAS NORMAS TENEMOS QUE LA PENDIENTE MINIMA Y MAXIMA: Smin: 0.50% s m ax : 10.00% considerando la mas critica luego Qe= 0.68877857 tierra Qe= 0.52180195 ROCA SUELTA
25 33
FINALMENTE TRABAJAMOS AL 75% CON LA FINALIDAD DE EVITAR EL R EBALSE DEL AGUA coeficient: 75% Qe final= 0.51658393 trabajando en tierra CALCULO DEL CAUDAL A DRENAR Condiciones a tener en cuenta: En zonas lluviosas la Longitud Máxima permitida para el desfogue de las aguas que escurren por las Cunetas es de 100 a 140 m de longitud. Se plantea el Diseño para el caso desfavorable en que las circunstancias circunstancias Económicas y Topográficas no lo permitan, teniendo una longitud de 140 m.
Como no se cuenta con datos Hidrológicos y teniendo conocimiento de la situación climatológica del Tramo en Estudio (zona lluviosa), se tiene : I: 62 mm/ mm/hr (de la estación Weberbawer, en Cajamarca, la cual tien similitud con la cuenca en estudio) y una Longitud horizontal transversal a drenar de: L:
250 mts
ANCHO DE LA CALLE:
4 m ts
utilizamos la formula racional
=
Cálculo de Caudal por Precipitación Pluviométrica DONDE: I: 62 mm mm/hr intensidad de precipitacion A: 7.5 Ha area a drenar C: coefiente de escorrentia teniendo en cuenta las condiciones topograficas del lugar tipo de superficie C SUELOS LIGERAMENTE PERMEABLES 0.15 PASTOS 0.36 Qi=
0.51666667 m^3/seg
Calculo del caudal que escurre por el pavimento:
C: 0.3 I: 62 A: 500 m^2 reemplazando en la formula
entonces
0.05 Ha
0.4 0.42
=
Qi: 0.00258333 m^3/seg caudal total a drenar Q total drenar:
0.51925 m^3/seg
<
0.68877857 (tierra)…Ok
verificacion de la velocidad: A: 0.24 m^2 A: 0.18 m^2 Qdrenar: 0.51925 m^3/seg luego:
Vd: Vmin=
=
2.88472222 m/seg 0.60m/seg
<
2.88472222 <
Vmax
Está última expresión garantiza evitar posteriores problemas de Erosión y sedimentacion. el tirante es:
0.4 mts trabajando al
75%
luego: Y: 0.3 mts Por tratarse de un camino vecinal, optamos por la conformación de cunetas sin revestir.
DISEÑO DE ALCANTARILLA primer diseño Consideraciones Generales: 1.2.-
El diseño se basa estrictamente al Plano adjunto. El diseño considera que el mayor desfogue de la Alcantarilla será en un tramo en contrapendiente, es decir recibirá un canal igual al doble del que se escurre por la cuneta de una longitud de 250m.
3.-
El cálculo de la capacidad hidráulica de la Alcantarilla se obtiene a través de la fórmula de Manning.
4.-
Longitud mínima de alcantarilla propuesta L alc = 5.00 m.
6 m^3/seg
SUSTENTO HIDRAULICO
D=
0.6
Y=
75% D
Y=
0.45 Φ=
R=
0.3
HALLANDO EL ANGULO H= tag a= entonces
(0.6- 0.45)
0.15 0.5 29.5167
a=
hallando
mts
sumatoria
os sexagesimales
180 239.0334
Φ=
angulo llano mas los angulos agudos
Sexage…
4.17191985 Rad
CALCULO DE LA CAPACIDAD HIDRAULICA DE UN DREN CILINDRICO
=
DONDE
∗ / ∗ /
n:
30 0.523598776 0.025 material de acero 0.02359878
considerando una seccion de maxima eficiencia
Qmáx
Pmín
Rmáx
teniendo en cuenta las formulas siguientes sabemos
R= ∗ ( − )
A= . ∗
− ∗ ^)
S=
5%
LUEGO: A= R=
0.127306365 m^2 0.135622468 mts
LA FORMULA DE MANING SE TIENE Qc=
0.300572704 mts^3/seg
El diseño contempla dos Drenes cilíndricos por lo que la capacidad hidráulica de la Alcantarilla será doble: Qd: 2*Qe Qd: 0.60114541 mts^3/seg Verificacion de la velocidad de disenio: Vd= Qc/A Vd= 4.72203734 mts/seg
Vmin
0.60mts/seg <
4.72203734 <
5mts/seg
Cálculo del Caudal Pluviométrico a Drenar: Considerando que la alcantarilla se encuentra en una pequ eña quebrada, el caudal a drenar sera:
Qdrenar = 2 Qtalud + Qquebrada El área a drenar de cada talud será de 250 m. de carretera y 300 m. de seccion transversal Empleando
VERIFICACION DE LA VELOCIDAD A= 0.28274334 m^2 A 75%= (0.75*0.282743338823081) A 75%= 0.2120575 m^2
Qd=
1.20229081 mts^3/seg
Trabajando a toda la seccion llena TRABAJANDO AL 75%
…
ok
Q drenar=
1.37614541 m^3/seg
luego:
Vd=
=
6.48949167 m/seg
comparando: Vmin=0.6
<
Vd=
6.48949167
Vmax=6 m^3/seg
<
DISEÑO CON ABACOS EJEMPLO DE CLASE DATOS Area de la cuenca: longitud del cauce: elevacion superior : elevacion inferior: periodo de retorno: longitud alcantarilla: ancho canal descarga:
7.5 Ha
0.075 km^2 700 2970 2950 15 250 3
mts msnm msnm años mts mts
seccion cuadrada
diseño tiempo de concentracion:
S=
−
0.02857143 m/m
hallando el valor de k: K:
=
= . ∗
/
13583.3192 REEMPLAZANDO EL K PARA LA FORMULA:
= . ∗ .
tc:
11.8715971 min
por la formula de hidrologia
0.19785995 horas
tc
OK
Donde Tc : Tiempo de concentración, en min
L : Máxima longitud del recorrido, en m. s : pendiente de la cuenca
tc=
11.8729227
observamos que el tiempo de concentracion por las formulas coinciden. detrminamos el coeficiente de uniformidad
=
CU=
. .
1.61153478
COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO 0.3 SEGUN EL PROYECTO LA INTENSIDAD LO AN SACDO DE LA ESTACION DE LA UNC I= 62 mm/hr calculo del caudal de descarga: = ∗
Q=
.
0.62446973 m^3/seg
elegimos el tipo de alcantarilla tentativo forma del conducto y tipo de entrada
Tipo de alcantarilla = Tubo circular de Metal Corrugado Standard con bordes cuadrados, Muro Frontal y Alas. diametro 0.6 mts Suponer que nuestra alcantarilla escurre con CONTROL A LA ENTRADA trabajando con los monogramas fig= caso 1 tenemos HE/D= HE=
5.21
0.72 DESPEJANDO 0.432 mts
monograma
verificamos la carga maxima
tabla
He max=
5.5
0.9 mts
comparando He
<
He max
resultado es apropiado
Suponer que nuestra alcantarilla escurre con CONTROL A LA SALIDA. Calcular la altura de agua a la salida de la alcantarilla (Tw)
Calcular la altura de la línea piezométrica aproximada (ho):
tenemos dc=
0.45
Linea piez=
=
0.525 mts
tenemos que tenemos que la linea piezometrica es mayor que el Tw calculando el H
como la salida no es sumergida se utiliza los monogramas fig: 5.24
Ke= 0.5 tabla 5.8 (con muro de frontal perpendicular al eje del tubo sin o con Muros de ala y bordes cuadrados) Con el nomograma de la Figura 5.24 para longitud del a alcantarilla: se tiene: Q= D= H=
0.62446973 m^3/seg 0.6 mts 0.11 mts
15 mts
La profundidad del agua en la entrada medida desde el umbral = − ∗
He=
0.20642857 mts
Teniendo el valor de He (Control de Entrada) y He (Control de Salida), se debe verificar que tipo de control tiene nuestra alcantarilla. Para eso debemos escoger el mayor de los dos valores y ese también será el tipo de control que tenga: He(entrada)= He(salida)=
