Diseño de Calles e Intersecciones

8/18/2019 Diseño de Calles e Intersecciones

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Universidad Nacional del Litoral – Facultad de Ingeniería y Ciencias HídricasCurso: Drenaje Urbano – Año 2008Unidad 3: Diseño de calles e intersecciones

3.1

Dr. Raúl Pedraza

UNIDAD Nº 3: Diseño de calles e intersecciones

3.1. LAS CALLES Y EL DRENAJE PLUVIAL

La función principal de las calles es permitir el tránsito de vehículos y personas. Además,también sirven para el drenaje del agua pluvial. Tales finalidades deben ser compatibles entresí, por lo que los criterios de diseño para la captación y evacuación del agua pluvial sobre lasvías públicas deben estar basados en una frecuencia razonable de interferencia del tránsito,dependiendo del tipo de la calle.

El escurrimiento del agua pluvial a lo largo de las calles es necesario para conducirlas hastalas bocas de tormenta que, a su vez, las captan y derivan hacia los conductos subterráneos(Figura Nº 3.1).

Figura Nº 3.1: Diagrama de patrones de flujo en una calzada pavimentada: a) vista en plantade una calle con bocas de tormenta y b) perfil transversal (Urban Drainage andFlood Control District, 1984).


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3.2

Dr. Raúl Pedraza

Un diseño de drenaje adecuado debe generar interferencias admisibles al tránsito de vehículosy peatones, bajos costos de mantenimiento y protección de las calles de deterioros de origenhídrico.

3.2. CLASIFICACION DE LAS CALLES En cuanto a su función de tránsito vehicular, las calles se clasifican en los siguientes tipos.

a) Calle local o secundaria: conduce un tránsito menor dentro de un barrio, caracterizada poruno o dos carriles de circulación y estacionamiento adyacente a los cordones, sin tránsitosignificativo desde un barrio a otro.

b) Calle colectora o principal: colecta y distribuye el tránsito entre avenidas y calles locales.Puede tener entre dos y cuatro carriles de circulación y el estacionamiento puede estarpermitido adyacente a los cordones. El tránsito sobre estas calles suele tener prioridad depaso sobre el tránsito de calles locales adyacentes.

c) Avenida: permite un movimiento del tránsito rápido y relativamente sin impedimentos. Puedetener de cuatro a seis carriles de circulación y el estacionamiento adyacente a los cordonespuede estar prohibido. El tránsito en avenidas normalmente tiene prioridad de paso sobrecalles colectoras. Las avenidas pueden presentar una faja central de separación de los dossentidos de tránsito.

d) Avenidas de alta velocidad (vías libres): permiten el movimiento rápido y sin impedimentosde tránsito a través de la ciudad o alrededor de ésta. El acceso es normalmente controlado porintercambiadores con avenidas principales. Puede tener de ocho a más carriles de circulación,frecuentemente separados por una faja central. El estacionamiento normalmente no espermitido sobre este tipo de vías.

3.3. EFECTOS DEL AGUA PLUVIAL SOBRE LAS CALLES

Se describen a continuación los tipos de flujo o almacenamiento de agua pluvial sobre lascalles y las interferencias o molestias que produce cada uno.

a) Flujo superficial transversal al pavimento y en dirección a los cordones cuneta, provenientede la lluvia que cae directamente sobre el pavimento. Los efectos de este tipo de flujo son dedos tipos:

• Deslizamiento (hidroplaneo): es el fenómeno que ocurre cuando se forma una película de

agua entre los neumáticos de un vehículo y el pavimento, que disminuye el efecto de larugosidad de ambas superficies. Generalmente ocurre a velocidades elevadas y/o pavimentoslisos, en avenidas y vías libres. Puede ser evitado con un pavimento rugoso.

• Salpicaduras: Las salpicaduras resultan de una profundidad excesiva del escurrimientosuperficial en la calzada, causada por el hecho de que el agua recorre una distancia muylarga, o escurre a una velocidad muy baja, antes de alcanzar la cuneta. La profundidad delescurrimiento superficial aumenta a medida que es más ancha la faja del carril que drenahacia el cordón cuneta, peraltes en curvas y badenes en intersecciones de calles.

b) Flujo relativamente concentrado adyacente al cordón , conducido por los cordones cuneta,que pueden invadir parcialmente el o los carriles.


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3.3

Dr. Raúl Pedraza

El agua pluvial originada por la lluvia que cae sobre el pavimento y áreas adyacentes, escurrepor los cordones cuneta hasta alcanzar una boca de tormenta. Si el espaciamiento entre dosbocas de tormenta sucesivas en pendiente continua es excesivo y/o la capacidad de captaciónde éstas es insuficiente, el agua invade los carriles de circulación vehicular próximos a los

cordones.En estos casos, los vehículos suelen congestionar los carriles más altos para evitar mojaduras,originando riesgos de accidentes. A medida que el ancho de escurrimiento aumenta, se tornaimposible para los vehículos transitar sin invadir el sector del carril inundado. A medida que losvehículos comienzan a atravesar láminas de agua más profundas, las velocidades del tránsitose reducen cada vez más y las salpicaduras provocadas por los vehículos que recorren loscarriles inundados perjudican la visión de los que transitan con velocidades mayores en loscarriles centrales.

Finalmente, si el ancho y la profundidad del flujo adquieren grandes proporciones, la calle setorna ineficiente para el tránsito.

c) Almacenamientos de agua en puntos bajos del pavimento . Un diseño incorrecto de la calleen cuanto al drenaje pluvial puede originar que el agua se acumule en zonas bajas o encambios de pendiente, generando una interferencia significativa o hasta la interrupción deltránsito.

La manera por la cual el agua acumulada afecta el tránsito es similar a la que genera el flujoen cordón cuneta. Un problema de importancia ocurre cuando el nivel del agua acumuladasupera el nivel del cordón y permanece por largo tiempo, pudiendo afectar propiedades.

d) Flujo transversal a la calle, proveniente de fuentes externas (distinto al originado por lluviasobre el pavimento).

En una intersección de calles, el agua que escurre por un cordón cuneta puede ser: a) captadatotalmente por bocas de tormenta y derivada a conductos cerrados subterráneos, b) conducidasuperficialmente por un badén que atraviesa una de las calles y c) repartida entre las dosopciones anteriores.

Siempre que existe una concentración de flujo superficial en sentido transversal al carril detránsito ocurre una restricción al tránsito de vehículos.

Por lo tanto, en general se acepta el uso de badenes en calles secundarias y principales, enlas cuales puede admitirse una reducción de la velocidad del tránsito.

En cambio, en las avenidas y vías libres, se prioriza la captación del flujo con bocas detormenta y la derivación hacia conductos subterráneos, para mantener la velocidad del tránsitosin reducción en las intersecciones.

Anegamientos admisibles

El anegamiento de la calzada debe mantenerse dentro de límites aceptables, de forma que lafunción principal de las calles, que es la circulación de vehículos y peatones, no sea restringidao perjudicada significativamente.

El anegamiento admisible está relacionado al tipo de calle. La Tabla Nº 3.1 muestra los

valores recomendados de anegamientos admisibles de calles para las lluvias menor ymayor, aunque pueden existir variaciones de una ciudad a otra.


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3.4

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Tabla Nº 3.1: Anegamientos admisibles según el tipo de calle (Urban Drainage and FloodControl District, 1984).

TIPO DE CALLE LLUVIA MENOR LLUVIA MAYOR

Secundaria Sin desbordes sobre el cordón. Elflujo puede alcanzar la cresta dela calle.

Las construcciones residenciales,edificios públicos, comerciales eindustriales no deben seralcanzadas, a menos que sean aprueba de inundación. Laprofundidad máxima del flujo en elcordón cuneta no debe exceder elvalor admisible establecido por lanormativa local (a menudo 30cm).

Principal Sin desbordes sobre el cordón. El

flujo debe preservar, por lomenos, una senda de tránsitolibre.

Idem anterior.

Avenida Sin desbordes sobre el cordón. Elflujo debe preservar, al menosdos sendas de tránsito libre o unaen cada dirección.

Las construcciones residenciales,edificios públicos, comerciales eindustriales no deben seralcanzados, a menos que sean aprueba de inundación. Laprofundidad del flujo en la cresta dela avenida no debe exceder los 15cm, para permitir la circulación de

vehículos de emergencia.Vía rápida Ninguna inundación es permitida

en cualquier faja de tránsito.Idem anterior.

La Tabla Nº 3.2 muestra las profundidades admisibles de flujo transversal (en badenes) paralos distintos tipos de calles y las lluvias menor y mayor.

Tabla Nº 3.2: Profundidades admisibles de flujo transversal (Urban Drainage and FloodControl District, 1984).

TIPO DE CALLE LLUVIA MENOR LLUVIA MAYORSecundaria 15 cm. 45 cm.

Principal 15 cm. Idem anterior.

Avenida Ninguna. 15 cm o menos encima de lacresta.

Vía rápida Ninguna. 15 cm o menos encima de lacresta.


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3.4. DISEÑO DE CALLES PARA EL DRENAJE PLUVIAL

3.4.1 Criterios geométricos

El perfil transversal típico de una calle pavimentada es simétrico al eje, con la cresta sobreéste y pendientes transversales hacia los cordones (Figura Nº 3.2). Esta pendiente puedevariar en forma lineal (con una única o dos pendientes) o curva (abovedada).

Figura Nº 3.2: Perfil transversal típico de una calle pavimentada.

En las calles rurales o suburbanas, se utilizan en general zanjas laterales en reemplazo de loscordones cuneta de las calles pavimentadas.

Pendiente longitudinal

Para permitir un drenaje adecuado, la pendiente longitudinal mínima admisible de una cuneta es de 0.4 % (en ciudades llanas se suelen encontrar pendientes de 0.2 % y menores) .

En terrenos muy planos, se puede mantener una pendiente mínima introduciendo

artificialmente quiebres de pendiente o divisorias de agua en el perfil longitudinal de lascunetas. En los casos de calzadas con pendientes próximas al mínimo, se debe ponerespecial cuidado en las prácticas constructivas (nivelación precisa y amojonamiento frecuente)para evitar que queden tramos con pendiente nula, insuficiente o adversa.

En calles con pendiente longitudinal elevada, la capacidad de conducción admisible de lascunetas debe limitarse cuando la combinación de tirante de agua y velocidad del flujo superavalores aceptables y el flujo se torna peligroso para la seguridad de peatones y autos.Considerando el empuje que el flujo ejerce sobre las piernas de un peatón, Nanía (1999)propuso el siguiente criterio para prevenir el arrastre de peatones (Figura Nº 3.3):

2

32

sm

23.1Vy <

y: tirante de agua, V: velocidad del flujo.


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3.6

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Figura Nº 3.3: Criterios de velocidad y tirante para prevenir riesgo de arrastre (Nanía, 1999).

En calles de tierra, la velocidad máxima admisible para prevenir efectos erosivos depende delmaterial constitutivo de la calzada y cordón cuneta (ej. 0.8 m/s para arena fina no coloidal y1.8m/s para arcillas).

Pendiente transversal

La pendiente transversal de una calle debe permitir un adecuado drenaje de la calzada y,además, permitir la abertura de las puertas de los vehículos cuando están estacionados cercadel cordón.

La pendiente máxima admisible no depende de los requisitos del drenaje, mientras que lamínima debe ser del 1 a 2 % para facilitar el drenaje de la pista.

Las entradas particulares de vehículos deben ser ejecutadas dentro del ancho de la vereda yno sobre la cuneta. La pendiente de la entrada debe alcanzar una altura igual o mayor a la delcordón, tal que el flujo en la calzada no pueda derivarse hacia las propiedades adyacentes.

Se deben evitar las calles con coronamiento plano, debido a las dificultades para escurrir las

aguas superficiales.


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3.7

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3.4.2 Capacidad de conducción admisible de un cordón cuneta para la lluvia menor

La capacidad de conducción admisible de un cordón cuneta para la lluvia menor se calcula endos pasos:

i) Se calcula la capacidad de conducción teórica , en base a la geometría y rugosidad, para eltirante o ancho anegado máximo admisible (Tabla Nº 3.1).

ii) se aplica un coeficiente reductor empírico, para contemplar las condiciones reales (Figura Nº3.4).

Figura Nº 3.4: Ábaco para obtener el factor de reducción empírico (Urban Drainage and FloodControl District, 1984).

Para bajas pendientes longitudinales de la cuneta, el factor contempla el efecto deobstrucciones (por vehículos estacionados, deshechos u obstrucciones). Para altaspendientes, el factor limita la capacidad de arrastre del flujo, como criterio de seguridad parapeatones y vehículos.

Las secciones transversales de los cordones cuneta usualmente tienen una forma triangularcon el cordón formando el lado vertical del triángulo. Un cordón cuneta estándar tiene 0.15 mde profundidad máxima y 0.60 m de ancho. Algunas ciudades usan cordones más altos paraconservar la capacidad de conducción después de la repavimentación, ya que ésta puedereducir la sección inicial. En las calles donde se permite el estacionamiento, se recomiendauna cuneta de 0.90 m de ancho.


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3.8

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Pueden tener una pendiente transversal recta (Figura Nº 3.5.a) o una pendiente compuesta dedos líneas rectas (Figura Nº 3.5.b). Se usan también secciones parabólicas.

Figura Nº 3.5.a: sección uniforme Figura Nº 3.5.b: sección compuesta.

Capacidad de conducción teórica para una sección uniforme

La capacidad de conducción teórica de un cordón cuneta se calcula usando una formaintegrada de la ecuación de Manning, propuesta por Izzard (Figura Nº 3.6). La ecuación deManning fue modificada para representar un canal triangular ancho poco profundo. Esto esdebido a que cuando el ancho superficial es mayor a 40 veces el tirante en el cordón, el radiohidráulico no describe adecuadamente la sección transversal de la cuneta.

Figura Nº 3.6: Integración de la ecuación de Manning para flujo en cordón cuneta.

x

y

dx

dA

El diferencial de caudal se puede expresar:

dASyn1dQ 2132= (3.1)

Q: caudal conducido por el cordón cuneta [m3/s], n: coeficiente de rugosidad para flujo en cuneta (encunetas pavimentadas, en general se usa 0.016), S: pendiente longitudinal [m/m], A: área mojada.

El diferencial de área mojada es:

dxydA = (3.2)Donde:

xS

dydx = (3.3)

Sx: pendiente transversal [m/m], y: tirante del flujo en el cordón [m].


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3.9

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Reemplazando:

dySySn1dQ 2135

x= (3.4)

Integrando:

2138

xSy

Sn381Q = (3.5)

5.0667.2

xSy

Sn375.0Q = (3.6)

Esta ecuación desprecia la resistencia de la cara del cordón. Desde un punto de vista práctico,

esta hipótesis es válida si la pendiente transversal es menor al 10%.Una vez adoptado el tirante admisible de la Tabla Nº 3.1, se calcula la capacidad deconducción teórica de la cuneta con (3.6).

Reemplazando y de (3.10) en (3.6) se obtiene:

667.25.0667.1x TSSn

375.0Q = (3.7)

375.05.0667.1

xSSn

375.0

QT ⎟ ⎠

⎞⎜

⎝

⎛ = −− (3.8)

T : ancho superficial del flujo ("spread") [m].

La velocidad es: AQV= y el área mojada es:

2ST

2yT A x

2== ; reemplazando en (3.7):

667.05.0667.0x TSSn

75.0V = (3.9)

V: velocidad media del flujo en el cordón cuneta [m/s].

El ancho anegado admisible de la cuneta o el tirante admisible del flujo contra el cordón sonlos parámetros usados para el espaciamiento de las bocas de tormenta en pendiente continua.La relación entre ambos parámetros es:

xSTy = (3.10)

yZT = (3.11)

Z: inversa de la pendiente transversal (Z = 1 / Sx),


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3.10

Dr. Raúl Pedraza

Problema: Calcular el caudal Q para un ancho anegado T dado.

Incógnita: Q

Datos: S, Sx, n, T.Procedimiento:

i) Calcular Q en función de T (3.7).

Ejemplo Nº 3.1: Calcular Q para un T dado, a partir de los siguientes datos.

S = 0.01 m/mSx = 0.02 m/mN = 0.016T = 2.5 m

Q = 0.039 m3/s

Problema: Calcular T e y para un caudal Q dado.

Incógnitas: T, y.

Datos: S, Sx , n y Q.

Procedimiento:

i) Calcular T (3.8).ii) Calcular y (3.10).

Ejemplo Nº 3.2: Calcular T e y para un Q dado, en base a los siguientes datos:

S = 0.01 m/mSx = 0.02 m/mn = 0.016Q = 0.05 m3/s

Aplicando el procedimiento, se calculan:

T = 2.7 my = 0.05 m

Capacidad de conducción teórica para una sección compuesta

La Figura Nº 3.7 muestra el perfil transversal de un cordón cuneta de sección compuesta.


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3.11

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Figura Nº 3.7: Cordón cuneta de sección compuesta.

El caudal total es igual a la suma de dos componentes:

sw QQQ += (3.12)

Q: caudal total en el cordón cuneta [m3/s], Qw: caudal que escurre en el ancho W [m 3/s], Qs: caudal queescurre en el ancho T s [m3/s].

La fracción del caudal total que escurre por el ancho w es:

QQE w0 = (3.13)

E0: relación entre Qw y Q [ad].

En la figura se observa que:

DEC ABCw QQQ −= (3.14)

DEFDEC ABC QQQQ +−= (3.15)

ABCQ , , : caudal a través de las secciones triangulares ABC, DEC y DEF,respectivamente.

DECQ DEFQ

Reemplazando (3.14) y (3.15) en (3.13):

DEFDEC ABCDEC ABC

0 QQQQQE

+−−

= (3.16)

W: ancho de análisis (de la depresión continua en el cordón cuneta o de la boca en solera) [m].

Aplicando (3.6) a las secciones triangulares mencionadas:

( ) 5.0667.2xw

ABC SaSTSn375.0Q += (3.17)

( ) 5.0667.2xsw

DEC SSTSn 375.0Q = (3.18)


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3.12

Dr. Raúl Pedraza

( ) 5.0667.2xsx

DEF SSTSn375.0Q = (3.19)

SW: pendiente transversal entre el quiebre de pendiente y el punto más bajo de la cuneta [m/m], T:ancho anegado [m], S X: pendiente transversal entre el quiebre y el eje de calzada [m/m], a: depresión(del cordón cuneta o de la boca en solera) [m], S: pendiente longitudinal [m/m], Ts: ancho anegadocon pendiente transversal S x [m].

Reemplazando (3.17), (3.18) y (3.19) en (3.16):

( ) ( )[ ]( ) ( )[ ] ( ) 667.2xs

x

667.2xs

667.2x

w

667.2xs

667.2x

w0

STS1STaST

S1

STaSTS1

E+−+

−+= (3.20)

Simplificando:

( )

( ) ( )

1

67.2xs

67.2x

67.2xs

w

0STaST

STSxS

1E

−

⎥

⎥

⎥

⎥

⎦

⎤

⎢

⎢

⎢

⎢

⎣

⎡

−++= (3.21)

Por otra parte:

waSS xw += (3.22)

( )xw SSwa −= (3.23)

WTTs −= (3.24)

Reemplazando (3.23) y (3.24) en (3.21) y operando:

1

667.2

xw

xw0

11

WT

SS1

SS1E

−

⎪⎪

⎪

⎪

⎪

⎭

⎪⎪

⎪⎪

⎪

⎬

⎫

⎪⎪

⎪

⎪

⎪

⎩

⎪⎪

⎪⎪

⎪

⎨

⎧

−

⎥⎥

⎥

⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎢

⎢

⎣

⎡

−+

+= (3.25)

La Figura Nº 3.8 muestra la variación de Eo en función de W/T para distintas relacionesSw/Sx.


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3.13

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Figura Nº 3.8: Relaciones Qw/Q para distintas razones Sw/Sx.

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

W/T

E o =

Q w

/ Q

Sw/Sx = 1.0 Sw/Sx = 2.0 Sw/Sx = 4.0 Sw/Sx = 6.0 Sw/Sx = 8.0

Se observa que a medida que aumenta el cociente Sw/Sx, es mayor la fracción del caudal totalque escurre por el ancho W.

Por otra parte, de (3.12) y (3.13) se tiene:

( )0sE1

QQ−

= (3.26)

De (3.25) se obtiene:

1

375.0

0

xw

xw 1

11

E1

SS1

SSTW

−

⎪

⎪

⎪

⎪

⎪

⎪

⎭

⎪⎪⎪

⎪

⎪

⎪

⎬

⎫

⎪

⎪

⎪

⎪

⎪

⎪

⎩

⎪⎪⎪

⎪

⎪

⎪

⎨

⎧

+

−

⎥

⎥

⎥

⎥

⎥

⎦

⎤

⎢

⎢

⎢

⎢

⎢

⎣

⎡

⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜

⎝

⎛ −

+

= (3.27)

Si se conocen W y el cociente W/T, el ancho anegado se calcula:

( )TWW

T = (3.28)


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3.14

Dr. Raúl Pedraza

De la Figura Nº 3.7 se tiene:

Wa5.0ST5.0 A x2 += (3.29)

A: área mojada [m2].

Finalmente, la velocidad media y el tirante contra el cordón se calculan:

Wa5.0ST5.0QV

x2 +

= (3.30)

aSTy x += (3.31)

V: velocidad media del flujo en el cordón cuneta [m/s], y: tirante contra el cordón [m].

Problema: Calcular Q a partir de un T dado.

Incógnita: Q

Datos: W, a, S, S x , n y T.

Procedimiento:

i) Calcular Ts (3.24).ii) Calcular Qs con Ts (3.7).iii) Calcular Sw (3.22).

iv) Calcular E0 (3.25).v) Calcular Q (3.26).

Ejemplo Nº 3.3: Calcular Q a partir de un T dado, con los siguientes datos.

W = 0.6 ma = 0.05 mS = 0.01 m/mSx = 0.02 m/mn = 0.016T = 2.5 m


Ts = 1.9 mQs = 0.019 m3/sSw = 0.10 m/mEo = 0.70Q = 0.064 m3/s


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3.15

Dr. Raúl Pedraza

Problema: Calcular y a partir de un Q dado (procedimiento de aproximación).

Incógnita: y

Datos: W, a, S, S x , n y Q.Procedimiento:

a) Proponer un valor inicial de Qs, igual al producto de Q por un coeficienteα = 0.10 (α < 1).b) Calcular Qw (3.12).c) Calcular E0 (3.13).d) Calcular Sw (3.22).e) Calcular (W/T) (3.27).f) Calcular T (3.28).g) Calcular Ts (3.24).h) Calcular Qs con Ts (3.7).i) Comparar Qs asumido inicial con Qs calculado. Si difieren, adoptar un nuevo Qs

(incrementando α en 0.1) y repetir los pasos a) a h) hasta que el error relativo sea ε ≤ 1%).

j) Calcular y (3.31).

Ejemplo Nº 3.4: Calcular el tirante y a partir de un caudal Q dado, con los siguientes datos.

W = 0.6 ma = 0.05 mS = 0.01 m/mSx = 0.02 m/m

N = 0.016Q = 0.120 m3/s


Aprox. 1 2 3 4 5 6α = 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.45Qs = 0.012 0.024 0.036 0.048 0.060 0.054 m3/sQw = 0.108 0.096 0.084 0.072 0.060 0.066 m3/sEo = 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.55Sw = 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 m/mW/T = 0.39 0.30 0.24 0.20 0.16 0.18T = 1.55 2.03 2.51 3.07 3.77 3.40 mTs = 0.95 1.43 1.91 2.47 3.17 2.80 mQs = 0.003 0.009 0.019 0.038 0.075 0.054 m3/sError -74.7 -62.7 -46.0 -20.0 24.6 -0.9 %y = 0.12 m

La Figura Nº 3.9 muestra las relaciones caudal – ancho anegado para dos seccionestransversales de un cordón cuneta de baja pendiente (S = 0.002 m/m) y n = 0.016: a) unasección uniforme (Sx = 0.020 m/m) y b) una sección compuesta (S x = 0.020 m/m, W = 0.6 my a = 0.05 m).


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3.16

Dr. Raúl Pedraza

Figura Nº 3.9: Relaciones caudal – ancho anegado para dos secciones transversales de uncordón cuneta de baja pendiente

RELACIONES CAUDAL - ANCHO ANEGADO

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160CAUDAL [m3/s]

T [ m ]

Sección uniforme: S = 0.002 m/m, Sx = 0.020 m/m

Sección compuesta: S = 0.002 m/m, Sx = 0.020 m/m, W = 0.6 m, a = 0.05 m Se observa que la depresión continua aumenta la capacidad de conducción del cordóncuneta. La Tabla Nº 3.2 muestra los caudales conducidos para cada sección transversal y elaumento de capacidad [%] introducido por la depresión continua, para distintos anchosanegados.

Tabla Nº 3.2T Qsu Qsc ∆Q

[m] [m3/s] [m3/s] [%]2.0 0.010 0.020 1053.0 0.029 0.041 434.0 0.062 0.076 235.0 0.112 0.129 15

T: ancho anegado, Qsu: caudal con sección transversal uniforme, Qsc: caudal con seccióntransversal compuesta, ∆Q : aumento del caudal incorporado por la depresión continua.

Sección tipo V (badenes)

La Figura Nº 3.10 muestra el perfil transversal de una cuneta de sección tipo V.


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3.17

Dr. Raúl Pedraza

Figura Nº 3.10: Cuneta de sección tipo V.

En este caso, el caudal, ancho anegado y el tirante se calculan con las ecuaciones (3.7),(3.8) y (3.10), considerando una pendiente transversal equivalente:

21

21

xx

xxx SS

SSS

+= (3.32)

3.4.3 Capacidad de conducción admisible de una calle para la lluvia mayor

De manera similar a lo visto para la lluvia menor, la determinación de la capacidad deconducción de una calle para la lluvia mayor se basa en dos pasos:

i) Calcular la capacidad de conducción teórica, en base a la geometría y rugosidad, para laprofundidad o ancho anegado máximos admisibles (Tabla Nº 3.1).

ii) Aplicar un coeficiente reductor empírico a la capacidad teórica para contemplar lascondiciones reales (Figura Nº 3.4).

La capacidad de conducción teórica de la calle se calcula con la ecuación de Manning:

ASRn1Q 2132= (3.33)

n: coeficiente de rugosidad para flujo en la calle, R: radio hidráulico de la sección transversal de la callecomprendida entre las líneas de edificación, S: pendiente longitudinal, A : área mojada.

Si es necesario, se descompone la sección transversal total en subsecciones de distintarugosidad, se aplica la ecuación (3.33) a cada una de ellas y luego se calcula el caudal total

como suma de los caudales parciales.

3.5 DISEÑO DE INTERSECCIONES

Los distintos criterios presentados para anegamientos y flujos transversales admisibles encalles se aplican combinados para el diseño de intersecciones, en un procedimiento quefinalmente determina el número, tipo y tamaño de bocas de tormenta requeridas.

En intersecciones de calles principales y secundarias, no debe interrumpirse la pendiente de lacalle principal, si es posible.


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Dr. Raúl Pedraza

Las cunetas opuestas de una calle en general se diseñan con un desnivel nulo de las cotas defondo. En áreas con pendientes pronunciadas y particularmente en intersecciones, puede sernecesario implementar un desnivel no nulo. La Figura Nº 3.11 muestra la construcción de unaintersección típica de una calle local y una principal, cuando existe un desnivel entre las cotas

de fondo de las cunetas opuestas.Figura Nº 3.11

La figura asume que la pendiente longitudinal de la calle principal es del 6%, la máximapendiente transversal permitida es del 4%, la mínima pendiente transversal permitida es del1% y el coronamiento de la calle secundaria debe mantenerse dentro de ¼ del ancho de lacalle. Para que el flujo en el badén no sea significativo, se incorpora una reducción gradual dela capacidad de conducción de la cuneta superior. Se debe notar que la cuneta superior puedellenarse rápidamente, como consecuencia de su ubicación del lado de la calle que recibe lacontribución de las áreas adyacentes y de la reducción de su capacidad. En estas condiciones,el escurrimiento pasa el coronamiento de la calle en dirección de la cuneta más baja.

En calles secundarias esto es aceptable. Sin embargo, en calles principales la interferencia altránsito originada por el flujo transversal sobre las sendas de rodamiento es inaceptable.


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Dr. Raúl Pedraza

Para evitar que pequeños flujos atraviesen las sendas de tránsito se debe mantener unacapacidad adecuada para la cuneta superior. Para preservar esta capacidad, la cresta debeser mantenida dentro de los límites de un cuarto del ancho de la calle, como se muestra en lasección BB de la figura anterior.

En las calles locales, donde el desnivel transversal es necesario debido a la topografíaexistente, pueden ubicarse bocas de tormenta en el cordón más bajo y cortar la cima endeterminadas ubicaciones para facilitar que la cuneta superior alcance las bocas.

Cuando un sistema de conductos va a ser ubicado debajo de una intersección, las bocas detormenta deben ser ubicadas y dimensionadas de tal manera que el anegamiento sobre laintersección sea equivalente al permitido sobre la calle para la lluvia de diseño (Figura Nº3.11).

Figura Nº 3.11: Posibles ubicaciones de bocas típicas para varios tipos de intersecciones(Urban Drainage and Flood Control District, 1984).

a) intersección de una calle local con otra calle local, b) intersección de una calle local con unacalle principal, c) intersección de una calle principal con otra calle principal, donde semantienen los coronamientos y d) intersección de una calle principal con otra calle principal,con un solo coronamiento continuo.

Los ejemplos de la figura muestran las bocas requeridas mínimas. Pueden ser necesariasbocas adicionales de acuerdo a la capacidad de conducción admisible de las cunetas.

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Diseño de Calles e Intersecciones