Date post: | 05-Nov-2015 |
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Ejemplo de Diseo
Disear la alcantarilla de la figura adjunta, que cruza un camino parcelario con ancho de 6 m.
Caractersticas del canal aguas arriba y aguas abajo
Q = 3.19 m3/s Cota en el Punto 1 =Z = 0S = 3.80 %o Cota en el Punto 4 =n = 0.014b = 1.2 m Cota en el camino =
Y1 = Y2 = 1.20 mV = 1.50 m/s
0.02 m
Solucin
1) Seleccin del Dimetro
Di = 1.786 m 71 Pulg
Calculamos el area para el diametro de 71 Pulg
2.5543 m2
Calculamos la Velocidad de la alcantarilla (Va)
1.25 m/s Si cumple
Segn Criterio de Diseo La Velocidad debe Ser 1.25 m/s
^/=
_= _^2
=(_ )
= ^2/4=
Q =
=/=
Evaluamos Diametro de 72 pulg
2.6268 m2
1.21 m/s Si cumple Pero la velocidad esta muy cerca del maximopor la cual evaluamos otro diametro para disminuir la velocidad
Evaluamos Diametro de 74 pulg
2.7747 m2
1.150 m/s Si cumple
2) Cota del tubo en 2
El nivel de carga aguas arriba = C1 + Y
El nivel de carga aguas arriba = 27.60 m
Cota del tubo en el punto 2 = Nivel de carga aguas arriba - ( D + )
Cota del tubo en el punto 2 = 25.62 m
3) Longitud de las transiciones entrada y salida
Lt = 7.52 m 7.5 m
Longitud de la tubera:
Cota del camino = 26.70 msnm
Cota del punto 2 = 25.62 msnm
Lt = 4xDi
Long. = 2x [ 1.5x(cotas) + Ancho del camino ]
= ^2/4=
=/=
= ^2/4=
=/=
1.5 ^2/2
Long. = 8.74 m 8.8 m
4) Carga hidrulica disponible
Sera la diferencia de niveles entre el punto 1 y 4
H = (Cota1 + Y)
H = ( 26.4 + 1.2 ) - ( 26.3 + 1.2 )
H = 0.10 m (Debe ser a las prdidas de carga)
5) Inclinacin de la transicin de entrada
La inclinacin mxima recomendada es 4:1
10.0 La inclinacion seria 10:1 < 4:1, se acepta
6) Balance de energa entre 1 y 4
1 = E4 + Prdidas
Prdidas = Pe + Ps + Pf
Pe = Perdidas por entrada = 0.034
Ps = Perdidas por salida = 0.044
Pf = Perdidas por friccin = 0.008
Prdidas = 0.086 mCalculo de E1:
E1 = Cota1 + Y +
E1 = 26.4 + 1.2 + 0.02
E1 = 27.62 m
/(1 2)=
0.5 ^2/2=
0.65 ^2/2=
f / ^2/2=
^2/2
Calculo de E4:
E4 = Cota1 + Y + + Prdidas
E4 = 26.3 + 1.2 + 0.02 + 0.086
E4 = 27.606 m
En la ecuacin debe cumplirse la igualdad, o ser E1 ligeramente mayor, en nuestro caso se tiene:
E1 > E4 = 0.014 m Si cumpleLo que significa que no habr problema hidrulico, segn nuestro clculo la alcantarilla funcionar perfectamente
Cota en 3 :
La pendiente del tubo es 2 %o
Perdida de Carga = S x L
Perd. Carga = 0.018
Cota 3 = Cota2 - Perd. Carga
Cota 3 = 25.62 - 0.018
Cota 3 = 25.60 m
7) Inclinacin de la transicin de salida
10.7 La inclinacion seria 10.7:1 < 4:1, se acepta
Altura de la cobertura
Promediamos las cotas para tener una altura fija
25.61
Alt. Cobertura = Cota del camino - Cota promd - D
Alt. Cobertura = 26.7 - 25.61 - 1.8796
^2/2
/(4 3)=
(2+3)/2=
Alt. Cobertura = 0.50 m No cumple Minimo requerido 0.6 m
8) Longitud de proteccin
Es la longitud del enrocado en seco colocado a mano, entre la transicin y el canal de tierra
Lp = 3 Di
Lp = 3 x 1.8796
Lp = 5.70 m El enrocad se colocar solo en la salida y en un espesor de 0.2 m.
Disear la alcantarilla de la figura adjunta, que cruza un camino parcelario con ancho de 6 m.
Cota en el Punto 1 = 26.40 msnm
Cota en el Punto 4 = 26.30 msnm
Cota en el camino = 26.70 msnm
Segn Criterio de Diseo La Velocidad debe Ser 1.25 m/s
Pero la velocidad esta muy cerca del maximopor la cual evaluamos otro diametro para disminuir la velocidad
1.5 ^2/2
La inclinacion seria 10:1 < 4:1, se acepta
Donde:f = 0.025 (comnmente asumido para casos prcticos)L = 8.80 m 9.00 m D = 74 pulg 1.8796 m
Va = 1.150 m/s
En la ecuacin debe cumplirse la igualdad, o ser E1 ligeramente mayor, en nuestro caso se tiene:
Lo que significa que no habr problema hidrulico, segn nuestro clculo la alcantarilla funcionar perfectamente
La inclinacion seria 10.7:1 < 4:1, se acepta
Minimo requerido 0.6 m
Es la longitud del enrocado en seco colocado a mano, entre la transicin y el canal de tierra
El enrocad se colocar solo en la salida y en un espesor de 0.2 m.
DISEO ESTRUCTURAL DE ALCANTARILLA
1. Predimensionamiento:
Longitud L > 6 m.Longitud L < 6 m.
* Para L = 2.80 m H=
2. Metrado de Cargas:
Carga Muerta (WD): Wc= 2.4
WD = 2.8 x 0.3 x 2.4
WD = 2.02 Tn/m
Carga Viva (PL):
La carga de diseo corresponde al grupo de sobrecargas HS 20 - 44 del Reglamento AMERICANO AASHTO
A) Elevacin
WD=
La condicin mas desfavorable para nuestro caso de acuerdo a la luz, es la sobrecarga de un eje de 16 Tn
PL = 16 Tn
3. Clculo Estructural:
Modelo Estructural
Calculo de MD:
MD = 2.02 x 2.8^28
MD= 1.98 Tn-m
Clculo del Momento de Diseo (Meq)
Calculo de E
E = 0.06 x 2.8 + 1.219
E= 1.39 m
= ^2/8
=+ /. ( 1 )
=0.06 +1.219
Calculo de Emax
Emax= 2.6 m
Comparamos
E < Emax OK!
Clculo del Momento por Sobre Carga ( ML )
ML= 8.07 Tn-m
Reemplazando valores en la ecuacin 1, Tenemos:
Meq =10.05 Tn-m (Momento de Diseo Meq=Mu)
4. Diseo:
Caracteristicas del refuerzoDenominacin
cm6mm 0.600 0.28 1.91/4" 0.635 0.32 2.08mm 0.800 0.50 2.53/8" 0.950 0.71 3.0
12mm 1.200 1.13 3.81/2" 1.270 1.29 4.05/8" 1.590 1.98 5.03/4" 1.910 2.84 6.07/8" 2.222 3.87 7.01" 2.540 5.10 8.0
1-1/8" 2.865 6.45 9.01-1/4" 3.226 8.19 10.0
Seccin (cm2) Permetro (cm)
=/2
=/
1-3/8" 3.580 10.06 11.3
Calculo de J :
j = 0.890
Reemplazando valores calculados en la ecuacin (2) Tenemos:
28.54 cm