DISEÑO HIDRÁULICO DE UNA ALCANTARILLA TIPO MARCO
Dimensionamiento de la sección
He= Tirante de flujo en la entrada en mYc= Tirante Crítico en mVc2/2g= Carga de velocidad crítica en mh1-2= Pérdida de carga entre las secciones 1 y 2 en mV12/2g= Carga de velocidad en la sección 1 en m
Para hallar He es necesario calcular la pérdida de carga entre las secciones 1 y 2 (h1-2) y la velocidad en la entrada (V1)
Donde:So= Pendiente del fondo de la alcantarillad1= Distancia entre las secciones 1 y 2 en mYc= Tirante crítico en m
Donde:V1= Velocidad en la sección 1 en m/segQ= Caudal de descarga en m3/segYm= Tirante en la entrada en mT= Ancho en la entrada en m
Según resultados de investigaciones en modelos físicos la alcantarilla funcionará apelo libre cuando se cumpla:
Calculando:De las condiciones de campo:
Q= 1.6 m3/seg (Caudal de entrada a la alcantarilla)So= 0.025 m/m (Pendiente del fondo del canal)
T= 0.9 m (Ancho en la entrada)
Proponiendo una Geometría:
b= 0.90 m (Ancho propuesto y analizado en el H-Canales)z= 0 (ALC Tipo Marco - Sección Rectangular)
Del H-Canales:
Yc= 0.6855 m (Tirante Crítico)Sc= 0.007492 m/m (Pendiente Crítica)Vc= 2.593 m/s (Velocidad Crítica)Yn= 0.432 m (Tirante Normal para las condiciones propuestas)
Se nota que: So > Sc (Flujo Subcrítico) OK!
Empleando las ecuaciones antes mencionadas:
Carga de Velocidad Crítica= 0.3428 m
Asumiendo:d1= 1.00 m (El flujo de entrada ya es supercrítico)
Por tanto:h1-2= 0.0490 m
Iterando para hallar Ym: (Notar que ambos términos de la primera ecuación dependen de Ym)
Ym= 0.859 m
Verificando resultados:
V1= 2.070 m/sE2= 0.86 m Diferencia: 0.00 mHe= 0.86 m (Tirante a la Entrada = Ym)
Finalmente:Para: He=1.2H H= 0.716 mPara: He=1.3H H= 0.661 mPara: He=1.4H H= 0.614 mPara: He=1.5H H= 0.573 mPara: Yn + 1/3 Yn = H= 0.575 m
Se decide colocar una ALC Tipo Marco de: 0.90 x 0.90 m
DISEÑO ESTRUCTURAL ALCANTARILLA MARCO
1. Datos Básicos
Dimensiones de la Alcantarilla
Ancho libre a= 0.9 m
Altura libre b= 0.9 m
Características suelo de fundación y material de relleno
Cobertura de relleno H= 1.50 m
Peso unitario seco Ys= 1800.00 kg/m3
Ángulo Fricción Interna Fi= 32.00 grados
Coeficiente activo de presión R Ka (Rankine) 0.31
Capacidad de carga del terreno ADM= 1.50 kg/cm2
Características del concreto y acero de refuerzo
Concreto f'c= 210.00 kg/cm2
Acero de refuerzo fy= 4200.00 kg/cm2
Peso unitario del concreto Yconcreto= 2400.00 kg/cm2
Recubrimientos r= 0.05 m
2. Predimensionamiento de losas y muros
ASSHTO t= 0.13 m
Deflexiones t= 0.08 m
Valor elegido t= 0.25 m
(espesor mínimo en ALC tipo Marco)
3. Metrado de cargas y fuerzas actuantes
3.1 Peso del marco (D)
Losa superior qDS= 600.00 kg/m
Muros laterales Pmuros= 1080.00 kg
Reacción en la losa inferior qDI= 1539.13 kg/m
3.2 Cobertura de relleno (E1)
Peso cobertura qRC= 2700.00 kg/m
3.3 Presión lateral del relleno (E2)
Presión parte superior qSUP-RL= 898.73 kg/m
Presión parte inferior qINF-RL= 1603.89 kg/m
3.4 Carga viva del tráfico (L)
P= 14780.00 kg/eje
E= 2.63 m
Pl= 2815.24 kg/eje
qP= 2448.03 kg/m
Para estas cargas el área de acero requerida es menor que el área de acero mínima.
Por tanto se usará Asmin= 4.5 cm2
USAR: φ 1/2" @ 0.25