Transcript
Capacidad de las Cunetas
Se rige por dos limites: a) Caudal que transita con la cuneta llena b) Caudal que produce la velocidad máxima admisible.
Caudal de Diseño de Manning
Para calcular las cunetas se utilizará el principio de flujo en canales abiertos usando la ecuacion de manning: 2/3
1/2
Q = A . V= A . R h . S / n
Q= Caudal en m3/seg. A= Area de la seccion en m2. R h= Radio hidráulico(área de la sección entre el perímetro mojado). S= Pendiente Pendiente del fondo (m/m). (m/m). n= Coeficiente Coeficiente de rugosi rugosidad dad de manning. manning.
Método Racional
Q=
C . I .A 36
Q= Caudal de diseño en m3/seg. C= Coeficiente Coeficiente de escorrenr escorrenria ia ponderado ponderado C= ( L1.C1 + L2.C2 + lc3 ) / ( L1 + L2 + l ) L1= Ancho de la mitad de la plataforma L2= Distancia entre la plaforma y la cuneta l= Ancho medio medio de la cuenca cuenca adyacente adyacente I= Intensidad lluvia, cuya cuya duracion es igual al tiempo de concentracion (mm/hr). (mm/hr). 2
A= Area de la cuenca (Km ).
Tiempo de Concentración
Fórmulas 1)
Tc =
( 0.0192 ( L1 + l )
1.155
) / ( S.L + S´.xl )
0.385
Tc= Tiempo de concentracion S= Pendiente longitudinal de la cuneta S´= Pendiente transversal de la cuneta
2)
Tc=
T p + Tc
T p= Tiempo de penetracion
T p=
L= Longitud cuenca
0.03(L/√S)0.64 S= Pendiente cuenca
Tc= Tiempo de conducion Tc= Lt/Vt Lt= Longitud del elemento de desague (m)
Vt=
Velocidad de descarga (m/min)
Los coeficientes de escorrentia para cuencas hasta 10 Hectáreas son los siguientes, según la tabla 3.1, pag. 31 del M-019, SEOPC. Carretera pavimentada
C1= 0.95
Talud
C2= 0.80
Suelo desnudo, gramíneas C3= 0.80
Si se considera el Coeficiente de Strickler (K) como 1/n se obtiene: Valores de K mas usados: Cunetas excavadas en el terreno:
K= 33
Cunetas en roca:
K= 25
Cunetas en hormigón :
K= 67
Tabla 7 Valores de n más usados Tipo de superficie
Valor de n
Roca, lisos y uniformes
0.03
Roca, asperos e irregulares
0.04
Excavados en tierra
0.03
Revestidos de concreto en condiciones buenas
0.02
Revestidos de concreto en condiciones medias
0.13
Tabla 8 Velocidades Límites Admisibles Tipo de superficie
Velocidad Límite (m/seg.)
Arena fina arcillosa o limo arcilloso
0.75
Limo o arcilla arenosa (arena < 50%)
0.90
Arcilla compacta
1.10
Grava, arena y limo
1.50
Grava, piedras medias
1.80
Cuneta encachada rocosa
3.50
Pendiente Minima de Cunetas y Zanjas
La pendiente minima es de 0.30% igual a 3 mm/metro. Para cunetas triangulares, se consideran taludes de 2:1 y 1:2 Se dispone de dos fórmulas para elcálculo del radio hidraulico. 1/2
Rh= ( H * 5
)/6
La sección mojada es:
Rh=
( n . V / √S ) 3/2 2
A =5H / 4
ea de cuenca : L1 + L2 n : coeficiente de maning
S : pendiente en m/m
K : coeficiente de stricker = 1/n
Q : capacidad en m3/seg
V : velocidad admisible
era
1er Procedimiento de calculo usando la 1
fórmula de R h :
1° Se elige una altura H, que sea menor a 0.60 m. 2° Se calcula el radio hidraulico con la primera fórmula del radio hidráulico 3° Se calcula el área de la sección mojada 4° Calcular el caudal con la fórmula de manning, y si Q Manning > Qde aporte, entonces el diseño está terminado. Si ocurre lo contrario, debemos vo lver al paso 1 y elegir otra altura de cuneta (H).
da
2do Procedimiento de calculo usando la 2 fórmula de R h :
1° Se calcula el radio hidráulico con la segunda fórmula del radio hidraulico 2° Se elige una altura H, que sea menor a 0.60 m. 3° Calcular el área de la sección mojada. 4° Calcular el caudal con la fórmula de Manning, y si Q Manning > Qde aporte, entonces el diseño está terminado. Si ocurre lo contrario, debemos vo lver al paso 2 y elegir otra altura de cuneta (H).
Diseño de las Cunetas
Tramo:
0 + 125
l: Longitud cuenca= 190 Cota A=
0 + 126
a ml
79.3 ml
Cota B=
120 ml
Pendiente cuenca= 0.214 m/m Ancho cuenca =
150 ml
L: Longitud cuneta= 150
ml
Ancho media plataforma= 4.05 Ctalud = 0.80 Periodo de retorno lluvia= Velocidad de descarga=
ml Casfalto = 0.95
C ponderado = 0.80
2 años 210 m/min
=
3.50 m/seg.
Tp = 14.25 min
Tc: tiempo conducción = 0.71
Tiempo concentración = 14.97 I: Intensidad lluvia = 3.75 A=
57769.5
pulg/hora =
m²
95.3
mm/hr
0.05777 Km²
=
Q= 1.228 m³/s Cuneta Triangular (taludes 2/1, 1/2)
B
2
H 0.60m
2 1
1
b 0.25 H
Figura 3 . Sección de Cuneta Trapezoidal. H = 0.60 m
n = 0.013
Pendiente cuneta=
B = 0.80 m
S = 0.008 m/m
b = 0.20 m
Qh= A .V = A . R h2/3 . S1/2 / n R h= 0.291335
( b + z.y ) * y R h=
½
b + 2y ( 1 + z² ) A= ( b + z.y ) * y
Sustituyendo los valores :
A= 0.8400 m² Qh = 2.5399 m³/s
Qh > Q.
Ok.
B=
0.800 m
0.30 m
0.30 m
2
2 1
1
0.20 m
Figura 4 . Sección de Cuneta Trapezoidal.
H = 0.60 m
Diseño de las Cunetas
Tramo:
0 + 125
l: Longitud cuenca= 190 Cota A=
0 + 126
a ml
79.3 ml
Cota B=
120 ml
Pendiente cuenca= 0.214 m/m Ancho cuenca =
150 ml
L: Longitud cuneta= 150
ml
Ancho media plataforma= 4.05
ml Casfalto = 0.95
Ctalud = 0.80 Periodo de retorno lluvia= Velocidad de descarga=
2 años 210 m/min
Tp = 14.25 min
C ponderado = 0.80
=
3.50 m/seg.
Tc: tiempo conducción = 0.71
Tiempo concentración = 14.97 I: Intensidad lluvia = 3.75 A=
57769.5
pulg/hora = 95.3
m²
mm/hr
0.05777 Km²
=
Q= 1.228 m³/s Cuneta Triangular (taludes 2/1, 1/2) B= 2.5h
0.5H
2H
H 0.60m 1
2 2 1
Figura 5 . Sección de Cuneta Triangular.
H = 0.70 m
n = 0.013 V = 3.50
m/seg
Pendiente cuneta=
S = 0.008 m/m
B = 1.75 m
Qh= A .V = A . R h2/3 . S1/2 / n R h= 51/2H / 6
R h= 0.26
A= 5 H2 / 4
A= 0.6125 m² Qh = 1.7205 m³/s
Sustituyendo los valores :
B=
1.750 m
0.350 m
H=
0.70 m
Qh > Q.
1.400 m
1
2 2 1
Figura 6 . Sección de Cuneta Triangular.
Ok.
Diseño de las Cunetas
Tramo:
0 + 125
l: Longitud cuenca= 190 Cota A=
0 + 126
a ml
79.3 ml
Cota B=
120 ml
Pendiente cuenca= 0.214 m/m Ancho cuenca =
150 ml
L: Longitud cuneta= 150
ml
Ancho media plataforma= 4.05
ml Casfalto = 0.95
Ctalud = 0.80 Periodo de retorno lluvia= Velocidad de descarga=
2 años 210 m/min
Tp = 14.25 min
C ponderado = 0.80
=
3.50 m/seg.
Tc: tiempo conducción = 0.71
Tiempo concentración = 14.97 I: Intensidad lluvia = 3.75 A=
57769.5
pulg/hora = 95.3
m²
mm/hr
0.05777 Km²
=
Q= 1.228 m³/s Cuneta Triangular (taludes 2/1, 1/2) B= 2.5h
0.5H
2H
H 0.60m 1
2 2 1
Figura 5 . Sección de Cuneta Triangular.
H = 0.70 m
n = 0.013 V = 3.50
m/seg
Pendiente cuneta=
S = 0.008 m/m
B = 1.75 m
Qh= A .V = A . R h2/3 . S1/2 / n R h= 51/2H / 6
R h= 0.26
A= 5 H2 / 4
A= 0.6125 m² Qh = 1.7205 m³/s
Sustituyendo los valores :
B=
1.750 m
0.350 m
H=
0.70 m
Qh > Q.
1.400 m
1
2 2 1
Figura 6 . Sección de Cuneta Triangular.
Ok.