Diseño de alcantarilla en HY8 (guia)

Univ.: Hector Quispe Terrazas Civ-235

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?

Hdis cotadis cotae

Hdis 1.5 m (Carga de diseño)

Cotas cotae So L

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

Datos de río aguas abajo:

b 16 m (Ancho de la base del cause aguas abajo)

Z 0.75 (Relación de talud)

nt 0.03 (Rogusidad del río aguas abajo)

Datos de terraplen y plataforma:

Cotap 103 m (Cota de plataforma)

bp 12 m (Ancho de plataforma)

QT 13m

3

s(Caudal total que se desea hacer pasar)

cotae 100 m (Cota terreno en la entrada de la alcantarilla)

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

L 20 m (Longitud de la alcantarilla)

So 0.003m

m(Pendiente de la alcantarilla y del cause aguas abajo, por ser una

planicie de inundación)

nh 0.014(Rogusidad de la alcantarilla de concreto)

DN 60 Pulg (Diámetro nominal de la tubería)

D 1.52 m (Diámetro decalculo de la tubería)


Esquema de la alcantarilla:

Largo de platafomaAguas arriba Aguas abajo

Cota del nivel del agua aguas arriba

Y1 D

L

1

1

Cota terreno salida

D

2

Ancho del terraplen y plataforma

Cota de plaforma

Cota terreno entrada

So


1.- Abrimos el programa HY-8

2.- Serramos la sub ventana que aparece “ Welcome to HY-8”


3.-Cambiamos las unidades al sistema internacional

4.-Ingresamos a “New culvert crossing” en el cual se habilitara una nueva ventana para colocar en ellas

nuestros datos de calculo


5.- En el cuadro de “Name” escribimos el nombre del proyecto, si deseamos

6.-Una vez escrito el nombre del proyecto, en el cuadro de “Desing Flow” y” Maximun Flow” escribimos el

caudal total que se desea hacer cruz por la carretera, el cual está en unidades de [m3/s].


7.- En todo el cuadro de “Tailwater data” se colocaran todos los datos necesarios del cauce aguas abajo

Empezamos seleccionando en el cuadro de “Channel Type” escogemos el tipo dé sección del río aguas

abajo, en este caso por ejemplo trapezoidal.

8.- En “Bottom Width” ponemos el ancho a base del río aguas abajo, en unidades de [m]. En “Side Slope (H:V)” ponemos la relación de talud “Z” En “Channel Slope” ponemos la pendiente del río aguas abajo, en unidades de [m/m]. En “Manning’s n (channel)” el coeficiente de rugosidad de manning del cauce aguas abajo En “Channel Invert Elevation” colocamos la cota 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.


9.-En la parte de: “Crest Length” colocamos 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 Elevation” colocamos cota de plataforma, en [m]. “Top Width” ponemos el ancho de plataforma, en *m+

10.-En todo el campo de “CULVERT DATA” debemos colocar los datos necesarios del conducto En “Shape” escogemos el tipo de conducto, ya sea cuadrada circular etc. En “Material” escogemos el tipo de material del conducto. En “Diameter” Ponemos el diámetro de la alcantarilla en *mm+ En “Manning’s n” colocamos el coeficiente de rugosidad del material del conducto


11.-Para terminar con los datos en:

“Inlet Elevation” se debe colocar la cota de terreno en la entrada de la alcantarilla en [m] “Outlet Station” colocamos la longitud de la alcantarilla en *m+ “Outlet Elevation” colocamos la cota de salida de la alcantarilla “Number of Barrels” ponemos el número de conductos (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 acuerdo a la carga de diseño “Hdis” es decir la carga calculada “Hw”aguas arriba debe ser menor o igual a la carga de diseño (Hw≤Hdis)). Finalmente aceptamos “OK”

12.-Como resultado obtenemos el siguiente esquema. Para ver los resultados vamos a “Run Análisis”


13.-Luego se habilita la siguiente ventana, en donde vamos a “Culvert Summry Table” y en este cuadro se puede ver los resultados que deseamos

14.-Tambien en “wáter Surface Profiles” podemos ver algunos resultados que deseemos.

15.- Para probar con otro número de alcantarillas solo debemos ir nuevamente a ”New culvert

crossing” y en 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

tw QT

Yc Yo HW

Y2

Y1(tirante en salida de

alcantarilla, aunque en este

ejemplo por ser control de salida

llega ser lo mismo que Yc)

Velocidad en salida

de alcantarilla

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