DISEÑO OBRAS DE DRENAGE
Por : Leandro Fabián Bastidas B
Alcantarilla de Cajón 2.5 * 2.5 m
2012
Ing. Leandro Fabián Bastidas UNIVERSIDAD DEL CAUCA
20/08/2012
DISEÑO DE ALCANTARILLA DE CAJON
Se necesita diseñar una alcantarilla de cajón simple teniendo en cuenta la topografía del terreno entregada y los siguientes datos: Área tributaria de la cuenca: ( A ) 3.5 km2 Coeficiente de escorrentía ( C ) 0.30 Desnivel de la cuenca 105 mts. Longitud de la cuenca 1.9 km Intensidad de las lluvias ( I ) 85 mm/h Coeficiente de rugosidad ( n ) 0.013 1.- Calculo de Caudal de diseño Qd (hidrología) La Pendiente (S) debe estar expresada en m/km
S
S
S = 55.26 m/Km
Q = 69.5 * C * I * *
Q = 69.5 * 0.3 * 85 * *
Qd = 12.36
2.- Calculo de sección hidráulica
Q = V * A
Q = V * B * L
Si: V =
* *
Donde: R = Radio hidráulico de la sección R =
A = Área de la sección hidráulica P = Perímetro mojado
Qd (m3/sg) =
* (
* * A
Para encontrar la sección transversal de la alcantarilla, se calcula el caudal para diferentes valores de pendiente, altura y ancho de la alcantarilla, se compara con el caudal calculado hidrológicamente y se asume el caudal mas aproximado cuidando que el valor de la velocidad no exceda 3 m/sg y que la altura este entre el 50% y el 80% del ancho en la sección transversal de la alcantarilla.
Después de iterar se escoge el ancho L = 2.5 m. y S = 0.21%, entonces se tiene: Altura de la lamina de agua B = 0.7 * L B = 0.7 * 2.5 m. B = 1.75 m Area hidráulica A = B * L
A = 1.75 * 2.5
A = 4.375 Perímetro mojado P = L + 2*B P = 2.5 + 2*1.75 P = 6 m. Radio Hidráulico R = A / P
R =
R = 0.729167
Q m3/sg =
* (
* * 4.375
Q m3/sg = 12.49 > 12.36 O.K.
3.- Diseño del Cajón. Se asume 2.5 m de lado del Box.
Para entrar a las tablas de la secretaría de obras públicas del departamento de Antioquia.se necesita básicamente la sección de la alcantarilla y la altura del terraplén que va a soportar. Entonces para 2.5 mts de lado interno y una altura del terraplén de 2.90mts en el eje se tiene: t = 0.25 m (espesor de muros y losa superior) t1 = 0.30 (espesor de placa inferior del Box.) Se calcula las longitudes del box desde el eje a la izquierda (L1) y a la derecha (L2). Ancho de carril 5.40 mts Pendiente del lleno 1:1.5 Altura del lleno (izquierda) 2.55 mts Altura del lleno (derecha) 3.31 L1 = (2.55 * 1.5) + 5.4 L1 = 9.23 mts L2 = (3.31 * 1.5) + 5.4 L2 = 10.37 mts. La longitud total del Box será LT = L1 + L2 LT = 9.23 + 10.37 LT = 19.6 mts
4.- Diseño de las aletas: De acuerdo con la topografía del terreno, se asume la dirección de las aletas a 45°. El largo de la aleta depende del lado del cajón, para L=2.5mts se tiene una longitud F de la aleta de 2.75 mts. La altura se toma la del box en el extremo adyasante y en la punta, se asume 2 mts. Que es la recomendada para alcantarillas hasta de 3x3 mts. El espesor del muro es de 0.25 mts. Para alcantarillas de 2.5 x 2.5 mts.
5.- Cantidades de Obra Concreto clase D (m3)
Aletas (3+2)/2 x 2.75 x 0.25 x 4 = 6.88
Bordillos 0.20 x 0.25 x 3 x 2 = 0.30
Dentellones 0.55 x 0.25 x 6.40 x 2 = 1.76
Solera (6.40+3)/2 x 1.69 x 0.30 x 2 = 4.76
Cajón 19.60 x 2.90 = 56.84
Disipadores 6.14 x 1.42 x 0.10 = 17.64
TOTAL = 90.18
Concreto clase F (Solado - m3)
Cajon 19.60 x 3.2 x 0.05 = 3.13
Soleras (6.40+3)/2 x 1.69 x 0.05 x 2 = 0.79
TOTAL = 3.92
Acero de refuerzo (Kg)
Aletas 308.60
Bordillos 25.44
Dentellones 76.80
Solera 310.00
Cajón 2391.20
Disipadores 122.43
TOTAL = 3234.40
Excavaciones (m3)
Soleras y Aletas 20.63
Cajón (Secciones de Topo 3) 181.77
TOTAL = 202.40