Capacidad de las Cunetas

Se rige por dos limites:

a) Caudal que transita con la cuneta llena

b) Caudal que produce la velocidad máxima admisible.

Caudal de Diseño de Manning

Q =

Q=

A=

Radio hidráulico(área de la sección entre el perímetro mojado).

S= Pendiente del fondo (m/m).

n= Coeficiente de rugosidad de manning.

Método Racional

Q=C . I .A

36

Q=

C= Coeficiente de escorrenria ponderado

C=

Ancho de la mitad de la plataforma

Distancia entre la plaforma y la cuneta

l= Ancho medio de la cuenca adyacente

I= Intensidad lluvia, cuya duracion es igual al tiempo de concentracion (mm/hr).

A=

Para calcular las cunetas se utilizará el principio de flujo en canales abiertos usando la ecuacion de manning:

A . V= A . Rh2/3 . S1/2 / n

Caudal en m3/seg.

Area de la seccion en m2.

Rh=

Caudal de diseño en m3/seg.

( L1.C1 + L2.C2 + lc3 ) / ( L1 + L2 + l )

L1=

L2=

Area de la cuenca (Km2).

Tiempo de Concentración

Fórmulas

1) Tc =

Tc= Tiempo de concentracion

S= Pendiente longitudinal de la cuneta

S´= Pendiente transversal de la cuneta

Tiempo de penetracion

L= Longitud cuenca S= Pendiente cuenca

Tiempo de conducion

Longitud del elemento de desague (m) Velocidad de descarga (m/min)

Carretera pavimentada

Talud

Suelo desnudo, gramíneas

Si se considera el Coeficiente de Strickler (K) como 1/n se obtiene:

Valores de K mas usados:

Cunetas excavadas en el terreno: K= 33

Cunetas en roca: K= 25

Cunetas en hormigón : K= 67

( 0.0192 ( L1 + l )1.155 ) / ( S.L + S´.xl ) 0.385

2) Tc= Tp + Tc

Tp= Tp= 0.03(L/√S)0.64

Tc=

Tc= Lt/Vt

Lt= Vt=

Los coeficientes de escorrentia para cuencas hasta 10 Hectáreas son los siguientes, según la tabla 3.1, pag. 31 del M-019, SEOPC.

C1= 0.95

C2= 0.80

C3= 0.80

Tabla 7

Valores de n más usados

Tipo de superficie Valor de n

Roca, lisos y uniformes 0.03

Roca, asperos e irregulares 0.04

Excavados en tierra 0.03

Revestidos de concreto en condiciones buenas 0.02

Revestidos de concreto en condiciones medias 0.13

Tabla 8

Velocidades Límites Admisibles

Tipo de superficie Velocidad Límite (m/seg.)

Arena fina arcillosa o limo arcilloso 0.75

Limo o arcilla arenosa (arena < 50%) 0.90

Arcilla compacta 1.10

Grava, arena y limo 1.50

Grava, piedras medias 1.80

Cuneta encachada rocosa 3.50

Pendiente Minima de Cunetas y Zanjas

Se dispone de dos fórmulas para elcálculo del radio hidraulico.

Rh= Rh=

La sección mojada es:

ea de cuenca :

La pendiente minima es de 0.30% igual a 3 mm/metro. Para cunetas triangulares, se consideran taludes de 2:1 y 1:2

( H * 51/2 ) / 6 ( n . V / √S )3/2

A =5H2 / 4

L1 + L2

n : coeficiente de maning S : pendiente en m/m

K : coeficiente de stricker = 1/n Q : capacidad en m3/seg

V : velocidad admisible

1° Se elige una altura H, que sea menor a 0.60 m.

2° Se calcula el radio hidraulico con la primera fórmula del radio hidráulico

3° Se calcula el área de la sección mojada

4°

1° Se calcula el radio hidráulico con la segunda fórmula del radio hidraulico

2° Se elige una altura H, que sea menor a 0.60 m.

3° Calcular el área de la sección mojada.

4°

Diseño de las Cunetas

Tramo: 0 + 125 a 0 + 126

l: Longitud cuenca= 190 ml

Cota A= 79.26 ml Cota B= 120 ml

Pendiente cuenca= 0.214 m/m

Ancho cuenca = 150 ml

L: Longitud cuneta= 150 ml

Ancho media plataforma= 4.05 ml

0.80 0.95 0.80

1er Procedimiento de calculo usando la 1era fórmula de Rh:

Calcular el caudal con la fórmula de manning, y si QManning > Qde aporte, entonces el diseño está terminado. Si ocurre lo contrario, debemos volver al paso 1 y elegir otra altura de cuneta (H).

2do Procedimiento de calculo usando la 2da fórmula de Rh:

Calcular el caudal con la fórmula de Manning, y si QManning > Qde aporte, entonces el diseño está terminado. Si ocurre lo contrario, debemos volver al paso 2 y elegir otra altura de cuneta (H).

Ctalud = Casfalto = Cponderado =

Periodo de retorno lluvia= 2 años

Velocidad de descarga= 210 m/min = 3.50 m/seg.

Tp = 14.25 min Tc: tiempo conducción = 0.714

Tiempo concentración = 14.97

I: Intensidad lluvia = 3.75 pulg/hora = 95.25 mm/hr

A= 57769.5 m² = 0.05777 Km²

Q= 1.228 m³/s

Cuneta Triangular (taludes 2/1, 1/2)

2 2

1 1

Figura 3 . Sección de Cuneta Trapezoidal.

n = 0.013 H = 0.60 m Pendiente cuneta= S = 0.008 m/m

B = 0.80 m b = 0.20 m

Qh= A .V = A . Rh2/3 . S1/2 / n

H £ 0.60m

b 0.25 H

B

( b + z.y ) * y 0.291335

Qh > Q. Ok.

A= ( b + z.y ) * y A= 0.8400 m²

Sustituyendo los valores : 2.5399 m³/s

B = 0.800 m

0.30 m 0.30 m

H = 0.60 m

0.20 m

Figura 4 . Sección de Cuneta Trapezoidal.

Rh=Rh=

b + 2y ( 1 + z² )½

Qh =

1

22

1

Diseño de las Cunetas

Tramo: 0 + 125 a 0 + 126

l: Longitud cuenca= 190 ml

Cota A= 79.26 ml Cota B= 120 ml

Pendiente cuenca= 0.214 m/m

Ancho cuenca = 150 ml

L: Longitud cuneta= 150 ml

Ancho media plataforma= 4.05 ml

0.80 0.95 0.80

Periodo de retorno lluvia= 2 años

Velocidad de descarga= 210 m/min = 3.50 m/seg.

Tp = 14.25 min Tc: tiempo conducción = 0.714

Tiempo concentración = 14.97

I: Intensidad lluvia = 3.75 pulg/hora = 95.25 mm/hr

A= 57769.5 m² = 0.05777 Km²

Q= 1.228 m³/s

Cuneta Triangular (taludes 2/1, 1/2)

Figura 5 . Sección de Cuneta Triangular.

Ctalud = Casfalto = Cponderado =

1

12

H £ 0.60m

0.5H 2H

B= 2.5h

2

n = 0.013 H = 0.70 m Pendiente cuneta= S = 0.008 m/m

V = 3.50 m/seg B = 1.75 m

0.261

Qh > Q. Ok.

A= A= 0.6125 m²

Sustituyendo los valores : 1.7205 m³/s

B = 1.750 m

0.350 m 1.400 m

H = 0.70 m

Figura 6 . Sección de Cuneta Triangular.

Qh= A .V = A . Rh2/3 . S1/2 / n

Rh= 51/2H / 6 Rh=

5 H2 / 4

Qh =

1

12

2

Diseño de las Cunetas

Tramo: 0 + 125 a 0 + 126

l: Longitud cuenca= 190 ml

Cota A= 79.26 ml Cota B= 120 ml

Pendiente cuenca= 0.214 m/m

Ancho cuenca = 150 ml

L: Longitud cuneta= 150 ml

Ancho media plataforma= 4.05 ml

0.80 0.95 0.80

Periodo de retorno lluvia= 2 años

Velocidad de descarga= 210 m/min = 3.50 m/seg.

Tp = 14.25 min Tc: tiempo conducción = 0.714

Tiempo concentración = 14.97

I: Intensidad lluvia = 3.75 pulg/hora = 95.25 mm/hr

A= 57769.5 m² = 0.05777 Km²

Q= 1.228 m³/s

Cuneta Triangular (taludes 2/1, 1/2)

Figura 5 . Sección de Cuneta Triangular.

Ctalud = Casfalto = Cponderado =

1

12

H £ 0.60m

0.5H 2H

B= 2.5h

2

n = 0.013 H = 0.70 m Pendiente cuneta= S = 0.008 m/m

V = 3.50 m/seg B = 1.75 m

0.261

Qh > Q. Ok.

A= A= 0.6125 m²

Sustituyendo los valores : 1.7205 m³/s

B = 1.750 m

0.350 m 1.400 m

H = 0.70 m

Figura 6 . Sección de Cuneta Triangular.

Qh= A .V = A . Rh2/3 . S1/2 / n

Rh= 51/2H / 6 Rh=

5 H2 / 4

Qh =

1

12

2