MEMORIA DE CÁLCULO DE AGUAS LLUVIAS MULTICANCHA LOS NAVIOS, LA FLORIDA
MEMORIA DE CÁLCULO DE AGUAS LLUVIAS
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ÍNDICE GENERAL
1.1
Antecedentes generales ...................................................................................................... 2
1.2
Antecedentes del área de escorrentía ................................................................................ 2
1.2.1
Características del área de estudio ............................................................................. 2
1.2.2
Áreas drenadas y coeficientes de Escorrentía. ........................................................... 2
1.3
Precipitaciones, caudal de diseño y tiempo de concentración ........................................... 3
1.4
Tiempo de Concentración ................................................................................................... 4
1.5
Caudales de Diseño ............................................................................................................. 5
1.6
Zanjas de drenaje ................................................................................................................ 5
1.6.1
Diámetro de las tuberías de reparto ........................................................................... 6
1.6.2
Recubrimiento y relleno .............................................................................................. 7
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1.1 Antecedentes generales En líneas generales, el proyecto se compone de una red de colectores unidos a zanjas de drenaje, por medo de obras especificadas más adelante. La obra e diseñará para precipitaciones de un periodo de retorno de 5 años. Además, se consideraron los siguientes manuales para el diseño: (1)“Guía de Diseño y Especificaciones de Elementos Urbanos de Infraestructura de Aguas Lluvias”. Manual de Pavimentación, SERVIU Metropolitano (en adelante, la Guía). (2) “Manual de Técnicas Alternativas de Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos”. Ministerio de Vivienda y Urbanismo, 1996.
(en adelante, el Manual) .
1.2 Antecedentes del área de escorrentía 1.2.1
Características del área de estudio
El área de estudio se encuentra en el sector de Villa Los Navíos, en la Comuna de la Florida, Región Metropolitana. En este lugar se ubica un campo deportivo (cancha de fútbol) y una pista atlética que la circunda.
1.2.2
Áreas drenadas y coeficientes de Escorrentía.
En vista de las condiciones topográficas el área de proyecto se subdivide en dos sectores de análisis: el sector Oriente y el sector Poniente. Ellos representan dos áreas hidrológicas separadas. El sector consiste en una cancha de pasto sintético y en una pista de recortán. En la tabla que aparece a continuación se muestran las áreas y los coeficientes de escorrentía correspondientes.
Areas de escorrentía Sector Poniente Sector Oriente
[m2] 6847.1 3686.9
% DEL TERRENO BRUTO 65 35
Tipos de superficies Cesped sintético Pista de Recortan Area de maicillo Area total
AREA [m2] 5773 2653 2108 10534
COEF. DE ESCORRENTÍA 0.5 0.95 0.4
Coeficiente de Escorrentía Equivalente
0.59
Se obtuvo, mediante promedio ponderado, un valor de coeficiente de escorrentía equivalente de 0.59.
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1.3 Precipitaciones, caudal de diseño y tiempo de concentración Los cálculos se basan en las formulas entregadas en el Manual. En esta sección se considera que 71 mm en Santiago, este valor se obtiene de la tabla 3.1.2.2 del manual. Y que K=1.0. Para ello, la precipitación total de una lluvia de periodo de retorno T, en años, y duración total D, en horas o minutos, se estima como:
CDt
:
Coeficiente de duración para t horas.
CF T
:
Coeficiente de frecuencia para T años de periodo de retorno.
K
:
Coeficiente de corrección
:
Lluvia de diseño de duración 24h y periodo de retorno 10 años en
mm. Los valores de coeficiente de duración (CD) y coeficientes de frecuencia (CF), se encuentran tabulados en el capitulo 1C, sección 3.1 del manual (1) La evaluación de la intensidad para una lluvia de diseño con una duración y periodo de retorno dado se realizará de acuerdo a la siguiente expresión:
T
:
Período de retorno en años.
t
:
Duración de la lluvia en horas.
PTt
:
Lluvia de diseño de duración t y periodo de retorno T en mm.
Con la información obtenida se obtienen as curvas IDF para períodos de retorno T=2 y T=5 años y estas se indican a continuación:
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1.4 Tiempo de Concentración Conociendo las curvas de Duración de la Intensidad de Precipitación procedemos a determinar el tiempo de concentración. Se ha optado por utilizar la fórmula de Morgali y Linsley, de flujo superficial para sectores urbanos.
Donde:
T c
:Tiempo de concentración, expresado en [minutos]
L
:Longitud del recorrido del principal curso de agua, en [m]
n
:Coeficiente de Rugosidad de Manning (Calles de Asfalto y Hormigón 0,015)
i
:Intensidad de Lluvia [mm/h]
S
:Pendiente media [m/m] y se estima de la siguiente manera: S
H Li
AC Mediante los cálculos se obtiene, para ambos sectores (oriente y poniente) un tiempo de concentración aproximado de 16 min para una precipitación de un periodo de retorno de 5 años.
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1.5 Caudales de Diseño Los caudales se calculan mediante el método racional, dado que son cuencas menores a 50 [Há] (véase sección 3.6.1 capitulo 1C, del manual (1)) Q
C * A * i (t c ) 3600
, donde:
C = Coeficiente de Escorrentía;
A = Área de la cuenca;
i (t c ) = intensidad de la lluvia para el tiempo de concentración. Tormentas Menores T= 2 años Los caudales máximos para cada cuenca se muestran a continuación:
SECTOR Poniente Oriente
ÁREA [m²] 6847 3687
C 0.59 0.59
Qmax [l/s] 18.26 9.83
1.6 Zanjas de drenaje Con los antecedentes antes señalados, y con las áreas aportantes del terreno se han calculado las zanjas de infiltración en función de las ecuaciones de balance de volúmenes afluentes y efluentes señaladas en la Guía, acápite 4.2.2 Zanjas de Infiltración. Se consideran los siguientes antecedentes:
T = 5 años.
tasa de infiltración de un valor de 50 [mm/hr]
Coeficiente de Seguridad de 0.6
El procedimiento de diseño consiste en encontrar un valor variable de L (largo), dado un ancho (b) y profundidad (h), en que se cumpliera que V almacenamiento p * V zanja (ecuación 4.2.2.6 del manual (2)), en donde: p= porosidad (se estima como un 30%, según 4.2.2.e) V zanja L * b * h V almacenamiento max( V afuente V inf iltrado )
Volumen de afluente
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V afluente 0,00125* C * A * P T t ec. 4.2.2.1 del manual (2) Volumen Infiltrado
V inf iltrado 0,001 * C S * f * A perc * t ec. 4.2.2.2 del manual (2). Donde:
C S
Coeficiente de seguridad (se adopta 0,5 según 4.2.2.e)
f= Tasa de infiltración (se obtiene mediante el ensayo de porchet). A perc 2h( L b) ec. 4.2.2.3
Los resultados obtenidos de acuerdo a la metodología indicada se muestran en la siguiente tabla:
PARAMETROS DE DISEÑO ZANJA PONIENTE ORIENTE h [m] 2.8 2.8 5 5 b (Ancho Medio) [m] L [m] 39 20 248.0 142.4 Area Abs. [m2]
1.6.1
Diámetro de las tuberías de reparto
La tubería de reparto se diseña para el mismo periodo e intensidad que las zanjas de infiltración (T=5años, y t=5min). Su diámetro se calcula según las ecuaciones presentadas en el mismo acápite la Guía: 1
1
D 0,286 * L * Q 3 6
Q
C * I * A
Los resultados son los siguientes: ZANJA PONIENTE ORIENTE
LONGITUD 85 56
Área Tot m² 6847 3687
C 0.59 0.59
Intensidad de Lluvia 5 [min] y 36.12 36.12
Q [l/s] 20.38 10.97
D usado [mm] 200 150
El sistema consistirá en 4 tuberías de reparto para conducir el agua desde los costados de la cancha hacia las zanjas de drenaje ubicadas en las zonas detrás de los arcos de porterías. Las dos tuberías que conducen hacia la zanja del sector oriente tienen cada una 56 m de longitud y 120 mm de diámetro. Del mismo modo, las tuberías que conducen hacia el sector poniente tienen una longitud aproximada de 81 m y 200 mm de diámetro.
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Recubrimiento y relleno
Para mejorar las condiciones de estabilidad de las paredes de la zanja, es necesario rellenarla con un material pétreo. El material agregado para la zanja consiste en un agregado limpio, tipo bolones de tamaño máximo 20 cm, logrando una porosidad de 20%. El agregado debería estar completamente rodeado por un filtro geotextil. También, entre el fondo y las paredes de la excavación y el relleno se coloca un geotextil, cubriendo el relleno una vez colocado en su parte superior. Se recomienda emplear geotextiles de materiales sintéticos, no tejidos, de permeabilidad al menos igual a 10 veces la permeabilidad del suelo. Los paños laterales se deben traslapar por lo menos en 40 cm.
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