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