Cálculo de Cunetas y Alcantarillado ¡Conoce el proceso!

Aquí les compartimos un proyecto de diseño que contiene el cálculo de cunetas y alcantarillado, fue realizado para una localidad de Venezuela. Seguramente nos será de gran utilidad.

Memoria Descriptiva

Obra: Construcción de cunetas y alcantarillas en el tramo comprendido entre el punto 3 y el punto B de la tercera rasante y el movimiento de tierra en el tramo comprendido entre el punto 4 y el punto C de la misma tercera rasante.

Situación: En la zona limítrofe entre el estado Vargas y los municipios Sucre y Plaza del estado Miranda.

Velocidad del proyecto: 80 ^Km/_h.

Pendiente longitudinal de la vía: 7%.

Alcantarillas calculadas: Dos alcantarillas en el tramo descrito anteriormente.

Movimiento de tierra: Se realizó un perfil transversal cada cien (100) metros a lo largo del tramo especificado anteriormente.

Metodología

Cunetas – Basado en la Fórmula de Manning

1. Nomogramas: Triangulares, trapeciales.
2. Gráficos: Triangulares de diferentes dimensiones.
3. Cálculo:

Q = V x A ^m3/_seg.

V = n^-1 x ³√R² x √S

Donde:

V = Velocidad

R = Radio hidráulico R = A/P

S = Pendiente longitudinal del canal.

A = Área de la sección.

P = Perímetro mojado.

n = Número de Manning.

Q_t = n^-1 x ³√A⁵ x √S / ³√P²

Q_r = C x I x A

1. Se calcula el gasto teórico (Q_t).
2. Se calcula el gasto real (Q_r).

• Si Q_t > Q_r: Usar cuneta.
• Si Q_t < Q_r: Se rediseña la cuneta.
• Si Q_t = Q_r: A criterio (preferiblemente rediseñar la cuneta).

Alcantarillas

Gasto: Se obtiene por métodos hidráulicos, método racional para cuencas menores de 500 Has.

Q = C x I x A

Donde:

Q = Gasto de diseño.

C = Coeficiente de escorrentía.

I = Intensidad.

A = Área de la cuenca a drenar.

Coeficiente de escorrentía: Se obtiene mediante el promedio aritmético ponderado y depende del tipo de suelo, tipo de pendiente y tipo de vegetación.

Intensidad: Se obtiene a través del atlas del manual del Ministerio de Obras Públicas (MOP) o de la editorial de drenaje de Jacob Carciente.

Duración de la lluvia: Es igual al tiempo de concentración, por nomograma o fórmula, y la frecuencia.

Área de la cuenca: Por planímetro o papel milimetrado transparente en escala.

Movimiento de tierra – Basado en el método del volumen del prisma, el cual se obtiene por la siguiente ecuación:

V = (A₁ + A₂) x L/2.

Características de la Carretera

El tipo de carretera será:

Por clasificación general: Ramal.

Por sistema político – administrativo: Regional.

Por carpeta de rodamiento: Con asfaltado.

La carretera tendrá una calzada de cinco metros de ancho por sentido de la vía.

La carretera tendrá un canal por sentido más un hombrillo a cada lado de la vía, el cual está incluido en la distancia total de ancho de la calzada.

Distancias Utilizadas

Para cunetas y alcantarillas: Tramo 3 – B = 7480 m

Para movimiento de tierra: Tramo 4 – C = 2580 m

Cálculos

• Cuenca: Área igual a 47,5 Has²

Q = C x I x A

Tc = 0,0195 (L³/H)^0,385 = 0,0195 {(1000 m)³/740 m}^0,385 = 4,47 min. @ 5 min

f = 10 años

I = 575 ^lts/_seg/_Ha.

Vegetación ligera, suelo semipermeable, pendiente alta C = 0,50.

Q = 0,50 x 575 ^lts/_seg/_Ha. x 47,5 Has² = 13656,25 ^lts/_seg = 13,66 ^m3/_seg

• Cuneta: Q = C x I x A = 0,95 x 575 ^lts/_seg/_Ha. x 7,48 Has² = 4085,95 ^lts/_seg/75 = 0,05 ^m3/_seg

Q_t = n^-1 x ³√A⁵ x √S / ³√P²

Canal tipo B S = 0,02 Q_t = 300 ^lts/_seg = 0,3 ^m3/_seg

• Alcantarillas:
  • Control a la entrada: Q = 13,66 ^m3/_seg/2 = 6,83 ^m3/_seg/4 =      1,71 ^m3/_seg

f = 36” = 91 cm.

HE/D = 1,36 Þ HE = 0,91 m x 1,36 = 1,34 m

H = HE + 0,40 m = 1,34 m + 0,40 m = 1,74 m

• Control a la salida: HE = H + ho – SL

H = 0,59 m

ho = (f + dc)/2 = (0,91 m + 0,76 m)/2 = 0,84 m

HE = 0,59 m + 0,84 m – (0,02 x 15 m) = 1,13 m

HE_ENT > HE_SAL El control está a la entrada.

Vp = 4,4 ^m/_seg          Qp = 2,8 ^m3/_seg

Q/Qp = 1,71 ^m3/_seg/2,8 ^m3/_seg = 0,611 = 61,1%

Z = V/Vp Þ V = 1,06 x 4,4 ^m/_seg = 4,66 ^m/_seg

Se revestirá con pavimento de concreto.

• Movimiento de tierra:

A₁ = 5 x 5 x 2/2 = 25 m² = A_1B

A_1A = {(5 x 1)/2} + {(5 x 2,5)/2} = 2,5 + 6,25 = 8,75 m² = A_1F

A_1C = 5 x 2,5 x 2/2 = 12,5 m²  

A_1D = {(5 x 5)/2} + {(5 x 1,5)/2} = 12,5 + 3,75 = 16,25 m² = A_1E

A_1G = 5 x 1 x 2/2 = 5 m²

A_1H = 5 x 2,5/2 = 6,25 m² =A_1I =A_1J

A_1K = 5 x 1,5/2 = 3,75 m² =A_1L =A_1M =A_1’

Vp_{1 – 1A} = (25 m² + 8,75 m²) x 100 m/2 = 1687,5 m³ = Vp_{1A – 1B}       

Vp_{1B – 1C} = (25 m² + 12,5 m²) x 100 m/2 = 1875 m³

Vp_{1C – 1D} = (12,5 m² + 16,25 m²) x 100 m/2 = 1437,5 m³

Vp_{1D – 1E} = 16,25 m² x 2 x 100 m/2 = 1625 m³

Vp_{1E – 1F} = (16,25 m² + 8,75 m²) x 100 m/2 = 1250 m³

Vp_{1F – 1G} = (8,75 m² + 5 m²) x 100 m/2 = 687,5 m³

Vp_{1G – 1H} = (5 m² + 6,25 m²) x 100 m/2 = 562,5 m³

Vp_{1H – 1I} =  6,25 m² x 2 x 100 m/2 = 625 m³ = Vp_{1I – 1J}

Vp_{1J – 1K} = (6,25 m² + 3,75 m²) x 100 m/2 = 500 m³

Vp_{1K – 1L} =  3,75 m² x 2 x 100 m/2 = 375 m³ = Vp_{1L – 1M} = Vp_{1M – 1’}

Diagrama de Aasas – Método de Brunker

En este artículo podrán encontrar más información relacionada con Drenaje superficial en carreteras y sus objetivos.