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Diseño de Alcantarillas con el programa HY-8 EJEMPLO: Se va a construir una alcantarilla multicelda para pasar 13 m3/s debajo de una carretera de terraplén bajo, que cruza una planicie de inundación. El nivel del terreno (cota) en la entrada de la alcantarilla es de 100 m y se espera que el nivel ag...

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Diseño de Alcantarillas con el programa HY-8

EJEMPLO: Se va a construir una alcantarilla multicelda para pasar 13 m3/s debajo de una carretera de terraplén bajo, que cruza una planicie de inundación. El nivel del terreno (cota) en la entrada de la alcantarilla es de 100 m y se espera que el nivel agua (carga de diseño) correspondiente a este caudal no supere la cota 101.5m. El ancho de terraplén y plataforma es 12m y una cota 103 m. La longitud de la alcantarilla es de 20 m. La pendiente del terreno es de 0.3%. Las condiciones topográficas de la planicie de inundación permite implementar la alcantarilla multicelda; La sección del cauce aguas abajo puede considerarse de sección trapecial con ancho de base de 16 m, taludes 1:0.75 y una rugosidad de (n=0.030). En la obra se dispone con el siguiente tipo de tubería de concreto reforzado: 1)DN 60" (152cm) (n=0.014) La entrada tendrá aleros y muro cabezal con bordes cuadrados (tabla 15.3: Circular concrete Square edge w/headwall) ¿Determinar el número de alcantarillas necesarias para hacer pasar el caudal de diseño sin causar ningún incremento en el nivel de la carga de diseño, para los dos tipos de tubería? 3

QT

m

13

cot ae

(Caudal total que se desea hacer pasar)

s

100

m

(Cota terreno en la entrada de la alcantarilla)

cot adis

101.5 m (Cota del nivel del agua aguas arriba (cota admisible o de diseño))

L

m

20

(Longitud de la alcantarilla) m

(Pendiente de la alcantarilla y del cause aguas abajo, por ser una planicie de inundación)

So

0.003

nh

0.014

(Rogusidad de la alcantarilla de concreto)

DN

60 Pulg

(Diámetro nominal de la tubería)

D

m

m

1.52

Hdis

cot adis

Hdis

1.5

m

(Diámetro decalculo de la tubería) cot ae (Carga de diseño)

Cot as

cot ae

So L

Cot as

99.94 m (Cota terreno en la salida de la alcantarilla)

Datos de río aguas abajo: m

(Ancho de la base del cause aguas abajo)

b

16

Z

0.75

(Relación de talud)

nt

0.03

(Rogusidad del río aguas abajo)

Datos de terraplen y plataform a: Cot ap bp

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103 m (Cota de plataf orma)

12 m

(Ancho de plataf orma)

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Esquema de la alcantarilla:

Ancho del terraplen y plataforma

Cota de plaforma

Cota del nivel del agua aguas arriba

1

2 D

Y1 Cota terreno entrada

Cota terreno salida

D

1

So

L

Aguas arriba

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Largo de platafoma

Aguas abajo

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1.- Abrimos el programa HY-8

2.- “e a os la su

e ta a ue apa e e Wel o e to HY-8

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3.-Cambiamos las unidades al sistema internacional

4.-I g esa os a Ne ul e t ossi g e el ual se ha ilita a u a ue a e ta a pa a olo a e ellas nuestros datos de calculo

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5.- E el uad o de Na e es i i os el o

e del p o e to, si deseamos

6.-Una vez escrito el nombre del proyecto, e el uad o de Desi g Flo Ma i u Flo caudal total que se desea hacer cruz por la carretera, el cual está en unidades de [m3/s].

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es i i os el

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7.- En todo el cuadro de Tail ate data se olo a a todos los datos e esa ios del au e aguas a ajo Empezamos seleccionando en el cuadro de Cha abajo, en este caso por ejemplo trapezoidal.

el T pe es oge os el tipo dé se ió del ío aguas

8.- E Botto Width ponemos el ancho a base del río aguas abajo, en unidades de [m]. E “ide “lope H:V po e os la ela ió de talud ) E Cha el “lope po e os la pe die te del ío aguas a ajo, en unidades de [m/m]. E Ma i g’s ha el el oefi ie te de ugosidad de a i g del cauce aguas abajo E Cha el I e t Ele atio olo a os la ota de inicio del río aguas abajo en [m], en este caso como la topografía es planicie de inundación, la cota de inicio del río aguas abajo llegaría a ser la misma cota de salida de la alcantarilla.

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9.-En la parte de: C est Le gth olocamos la longitud de la cresta en [m]. Este dato no se nos da en el ejemplo, pero es lógico que debamos dar una distancia mayor que la base del río aguas abajo, de todos modos dar una distancia del doble o triple no influye en los cálculos Crest Ele atio colocamos cota de plataforma, en [m]. Top Width po e os el a ho de platafo a, e

10.-E todo el a po de CULVERT DATA de e os olo a los datos e esa ios del o du to E “hape es oge os el tipo de o du to, a sea uad ada i ula et . E Mate ial es oge os el tipo de ate ial del o du to. E Dia ete Po e os el diá et o de la al a ta illa e E Ma i g’s olo a os el oefi iente de rugosidad del material del conducto

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11.-Para terminar con los datos en: I let Ele atio se de e olo a la ota de te e o e la e t ada de la al a ta illa en [m] Outlet “tatio olo a os la lo gitud de la al a ta illa e Outlet Ele atio olo a os la ota de salida de la al a ta illa Nu e of Ba els po e os el ú e o de o du tos En este ejemplo como se pide diseñar una alcantarilla multicelda, es decir calcular el número de alcantarillas necesarias para hacer cruzar el caudal total, se debe probar tentativamente con distintos números de alcantarillas, hasta obtener la mas optima de a uerdo a la arga de diseño Hdis es de ir la arga al ulada Hw aguas arri a de e ser e or o igual a la carga de diseño Hw≤Hdis . Fi al e te a epta os OK

12.-Como resultado obtenemos el siguiente esquema. Pa a e los esultados a os a Ru A álisis

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13.-Luego se habilita la siguiente ventana, en donde a os a Cul e t “u puede ver los resultados que deseamos

QT

Ta le

e este uadro se

tw HW

Yo

Yc

Velocidad en salida de alcantarilla

Y1(tirante en salida de alcantarilla, aunque en este ejemplo por ser control de salida llega ser lo mismo que Yc)

14.-Tambien en

áte “u fa e P ofiles pode os e algu os esultados ue desee os.

Y2

15.- Para probar con otro número de alcantarillas solo debemos ir nuevamente a Ne ul e t ossi g e ella cambiar solo el número de alcantarillas aceptar y nuevamente ir la ventana anterior de resultados En este ejemplo: HW ≤ Hdis (se debe cumplir esta condición) Hdis= 1.5m (Carga de diseño) Hw= 1.31m (Carga calculado aguas arriba) Como: Hw < Hdis OK Univ.: Hector Quispe Terrazas

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