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• Camilo Mancipe

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UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CÍVIL INGENIERÍA DE VÍAS

DRENAJE VIAL Diseño de una cuneta

Elaborado por Garzón Robinson 1102911 Olarte Laura Valentina 1103051 Peláez Parra Santiago 1103055

Docente Ing. Diego Correal

Bogotá, DC 2019

Objetivo: Se desea conocer el caudal de escorrentía aportado a la cuneta del tramo de carretera (primaria) que se aprecia en la fotografía.

Intensidad de la lluvia: ●

De acuerdo con los registros de la estación IDEAM cercana, la intensidad de la lluvia

es de 35 mm/hr. ●

Ancho de cada carril: 3.65 m

●

Ancho de cada berma: 0.20 m

●

Ancho de la vía: 7.7 m

●

Pendiente de la vía: 3%

1. ●

Estimación el tramo aportador de la vía y el talud adyacente: El tramo aportador tiene una longitud de: 50 m

A continuación, se calcula el área sobre la cual cae lluvia en la vía:

𝐴𝑣í𝑎 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣í𝑎 ∗ 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 𝐴𝑣í𝑎 = 7.7𝑚 ∗ 50𝑚 𝐴𝑣í𝑎 = 385𝑚2

●

La superficie aportadora de las laderas aledañas es:

Altura del talud:20 m Ángulo de inclinación del talud: 85° 𝛽=

𝑪𝒂𝒕𝒆𝒕𝒐 𝑶𝒑𝒖𝒆𝒔𝒕𝒐 𝑪𝒂𝒕𝒆𝒕𝒐 𝑨𝒅𝒚𝒂𝒄𝒆𝒏𝒕𝒆

𝑪𝒂𝒕𝒆𝒕𝒐 𝑨𝒅𝒚𝒂𝒄𝒆𝒏𝒕𝒆 =

𝑪𝒂𝒕𝒆𝒕𝒐 𝑶𝒑𝒖𝒆𝒔𝒕𝒐 𝒕𝒂𝒏 𝜷

𝑪𝒂𝒕𝒆𝒕𝒐 𝑨𝒅𝒚𝒂𝒄𝒆𝒏𝒕𝒆 =

𝟐𝟎 𝒎 𝒕𝒂𝒏 (𝟖𝟓°)

𝑪𝒂𝒕𝒆𝒕𝒐 𝑨𝒅𝒚𝒂𝒄𝒆𝒏𝒕𝒆 = 𝟏. 𝟕𝟓 𝒎 𝑪𝒂𝒕𝒆𝒕𝒐 𝑨𝒅𝒚𝒂𝒄𝒆𝒏𝒕𝒆 = 𝑨𝒏𝒄𝒉𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒔𝒆𝒄𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆𝒍 𝒕𝒂𝒍𝒖𝒅 𝒔𝒐𝒃𝒓𝒆 𝒍𝒂 𝒄𝒖𝒂𝒍 𝒄𝒂𝒆 𝒂𝒈𝒖𝒂 A continuación, se calcula el área sobre la cual cae lluvia en el talud:

𝐴𝑡𝑎𝑙𝑢𝑑 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑡𝑎𝑙𝑢𝑑 ∗ 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 𝐴𝑡𝑎𝑙𝑢𝑑 = 1.75 𝑚 ∗ 50𝑚 𝐴𝑡𝑎𝑙𝑢𝑑 = 87.5 𝑚2 2. ●

Obtención de los coeficientes de escorrentía respectivos: Coeficiente escorrentía de la vía (Tabla 1):

Ya que la vía tiene una superficie de pavimento asfáltico y se ve parcialmente en buen estado, se asume un coeficiente de escorrentía para la vía de 0.85

●

Coeficiente escorrentía del terreno (Tabla 2) :

1.

Relieve del terreno. K=40

2.

Permeabilidad del suelo. K=10

3.

Vegetación. K=10

4.

Capacidad de almacenaje de agua. K=15

De acuerdo a los valores estimados, entonces: Valor de K= 75 ---> Valor de C talud= 0.65

3.

Cálculo del caudal de la cuneta y sumidero:

Cálculo del coeficiente de escorrentía 𝑐′

=

𝐶 𝑣í𝑎 ∗ 𝐴 𝑣í𝑎 + 𝐶 𝑡𝑎𝑙𝑢𝑑 ∗ 𝐴 𝑡𝑎𝑙𝑢𝑑 𝐴 𝑣í𝑎 + 𝐴 𝑡𝑎𝑙𝑢𝑑

Donde: ●

𝐶 𝑣í𝑎 = 0.85

●

𝐶 𝑡𝑎𝑙𝑢𝑑 = 0.65

●

𝐴 𝑣í𝑎 = 385 𝑚2

●

𝐴 𝑡𝑎𝑙𝑢𝑑 = 87.5 𝑚2

0.85 ∗ 385 𝑚2 + 0.65 ∗ 87.5 𝑚2 𝑐′ = 385𝑚2 + 87.5𝑚2 𝑐′ = 0.81

Cálculo caudal 𝑄 = 𝑐’ ∗ 𝑖 ∗ 𝐴𝑡 Donde:

●

𝑐’ = 0.81

●

𝑖 = 0.035 𝑚/ℎ𝑟

●

𝐴𝑡 = 𝐴 𝑣í𝑎 + 𝐴 𝑡𝑎𝑙𝑢𝑑 = 385𝑚² + 87.5𝑚² = 472.5 𝑚²

Reemplazando los valores se tiene que el caudal es:

𝑄 = 0.81 ∗ 0.035 𝑚/ℎ𝑟 ∗ 472.5 𝑚² 𝑄 = 13.4 𝑚³/ℎ𝑟 Al realizar la conversión se obtiene: 13.4 𝑚³/ℎ𝑟 ∗ 1000 𝐿/1𝑚³ ∗ 1 ℎ𝑟/3600𝑠𝑒𝑔 = 3.72 𝐿/𝑠 𝑄 = 3.72 𝐿/𝑠 4.

Diseño de la sección transversal de la cuneta:

La sección triangular de la cuneta es triangular con relación 4a1 y 2a1.

●

Material de revestimiento de la cuneta: Por tratarse de una vía de primer orden el

revestimiento debe ser necesario. Se elige el concreto. Por lo cual, la velocidad admisible de es de 4.5 m/seg.

5.

Altura de la lámina de agua y su velocidad:

A partir de la sección transversal elegida de la cuneta, se determina la altura de la lámina de agua y su velocidad por medio de la siguiente gráfica: Nota: usar Manning = 0.014

La línea negra representa el caudal obtenido respectivamente 3.72 L/s, teniendo una pendiente aproximada del 3 % representada además con la curva amarilla, el corte entre la curva amarilla y la fucsia representa que la altura de la lámina de agua es de 0.1 m, finalmente obtenemos la velocidad del corte de la curva amarilla y la línea negra por lo que es de 0.23 m/s.