DISEÑO DE SUBDREN KP 181+660
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MEMORIA DE CALCULODISEÑO DE SUBDRENKP 181+660 ‐ TRAMO 2
CONTENIDO:
‐CARACTERISTICAS GEOMORFOLOGICAS Y GEOTECNICAS.
‐CALCULO DE CAUDAL POR INFILTRACION.
‐CALCULO DE CAUDAL POR ABATIMIENTO DE NIVEL FREATICO.
‐ CALCULO DE CAUDAL DE TALUDES ALEDAÑOS.
‐ DIMENCIONAMIENTO DE LA SECCION TRANSVERSAL DEL FILTRO.
‐DETERMINACION DE LA SECCION DE LA TUBERIA A FLUJOLLENO.
‐ANALISIS DEL CRITERIO DE RETENCION (TAA)
‐ANALISIS DEL CRITERIO DE PERMEABILIDAD
‐CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
‐ANEXOS
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PROYECTO: MANTENIMIENTO DEL DERECHO DE VIA DEL OCP
OLEODUCTO DE CRUDOS PESADOS
CALCULO: RENE TIPAN
FECHA: 08/01/2015
560.15 50.00
LONGITUD DEL SUBDREN (m) = 85.00 0.125
PENDIENTE PROMEDIO DEL TERRENO (%)= 51.60 INFORME GEOLOGO NT 1600
ANCHO PROMEDIO AREA A DRENAR (m) = 45.00 INFORME GEOLOGO 0.46
PERMEABILIDAD DEL SUELO Ks (cm/s) = 0.001 POF 3.10
PENDIENTE DE DRENAJE DEL SUBDREN% = 2.00 0.0034
SUBDREN # Ir (cm/s) B (cm) L (cm) Fi (cm/s) Fr qi (cm3/s)
1 0.0034 4500.00 8500.00 0.00022 0.33333 2833.34
SUBDREN # Nd (cm) Nf (cm) i Aa (cm2) Ks (cm/s) qNf (cm3/s)
1 269880.0000 269500.00 0.0844 3230000 0.00100 272.76
MEMORIA DE CALCULO DE DISEÑO DE SUBDREN KP 181+660
CARACTERISTICAS GEOMORFOLOGICAS Y GEOTECNICAS
CALCULO DE CAUDAL POR INFILTRACION
AREA DRENANTE DE TALUD ALEDAÑO (m2) = TAMAÑO DEL AGREGADO PARA FILTRO (mm)=
D85 (mm)=
TIPO DE GEOTEXTIL
PERMEABILIDAD GEOTEXTIL Kg (cm/s)
PERMITIVIDAD GEOTEXTIL Ψ s^‐1
PRECIPITACION TR 5AÑOS ‐ 5 MIN ( cm/s)
El agua de infiltración proviene de aguas de lluvia, que
se infiltra directamente a través del suelo aledaño al
área a proteger en consideración. El caudal de
infiltración está dado por la siguiente ecuación:
IR : Precipitación máxima para el TR de diseño
B: Ancho promedio del área a drenar.
L: Longitud del subdren.
Fi: Factor de infiltración
FR: Factor de retención
El caudal por abatimiento del nivel freático, está dada
por la siguiente ecuación:
K: Es el coeficiente de permeabilidad de los suelos
adyacentes
I: Es el gradiente hidráulico
Nd: Cota inferior del subdrén
Nf: Cota superior del nivel freático.
B: Ancho promedio del área a drenar
Aa: Es el área efectiva para el caso de abatimiento del
nivel freático
L L it d d l t d d j
CALCULO DE CAUDAL POR ABATIMIENTO DE NIVEL FREATICO
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SUBDREN # A (ha) C I (mm/h) Q(m3/s) qta (cm3/s)
1 0.06 0.55000 121.00 0.0104 10354.995
QT (cm3/s) = 13461.09
QT (m3/s) = 0.0135
SUBDREN # V (m/s) Qt (m3/s) a(m) z (m) A (m2) h(m)
1 0.0146 0.0135 1.00 0.50 0.92 0.685
a h z t A
1.00 0.681 0.50 1.68 0.913
1.00 0.682 0.50 1.68 0.915
1.00 0.683 0.50 1.68 0.916
1.00 0.684 0.50 1.68 0.918
1.00 0.685 0.50 1.69 0.920
1.00 0.686 0.50 1.69 0.921
1.00 0.687 0.50 1.69 0.923
1.00 0.688 0.50 1.69 0.925
1.00 0.689 0.50 1.69 0.926
1.00 0.690 0.50 1.69 0.928
1.00 0.691 0.50 1.69 0.930
1.00 0.692 0.50 1.69 0.931
1.00 0.693 0.50 1.69 0.933
DETERMINACION DE LA SECCION DE LA TUBERIA A FLUJO LLENO
QT: Caudal total calculado.
n: Coeficiente de Manning, para tubería perforada usualmente es
0.013
A: Área del tubo
R: AT/Pt (Área total/Perímetro total) a tubo lleno
S: Pendiente del subdren, promedio igual a 2%.
CALCULO DE CAUDAL DE TALUDES ALEDAÑOS
Q = Caudal máximo (m3/s)
C = Coeficiente de escorrentía según pendiente del terreno
(Rázuri 1984).
A = Áreas drenantes (Ha)
I = Intensidad de la Lluvia de Diseño, con duración igual a una
tormenta de 5min y con frecuencia igual al período de retorno
seleccionado para el diseño TR= 5 años
DIMENCIONAMIENTO DE LA SECCION TRANSVERSAL DEL FILTRO
CALCULO DEL CAUDAL TOTAL
El caudal total, que se tomará en cuenta para el dimensionamiento del subdren vendrá dado por la siguiente expresión:
El caudal generado por la infiltración de agua
de lluvia.
El caudal generado por el abatimiento del
nivel de agua subterránea.
El caudal proveniente de taludes aledaños.
QT = C audal total
V = Velocidad de flujo, la cual depende de la pendiente
longitudinal y del tamaño del
agregado usado en el subdrén.
i = G radiente hidráulico que para el caso de subdrenajes es =
1.
A = Área de la sección transversal del subdrén, normalmente
se fija el ancho y se despeja su altura.
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SUBDREN # n φ tubo (m) At (m2) Pt (m) R^2/3 S^1/2 Q (m3/s) Qt (m3/s) φ OPTIMO (m)
1 0.013 0.1251 0.01229 0.39 0.09927 0.14 0.01327 0.0135
1 0.013 0.1252 0.01231 0.39 0.09932 0.14 0.01330 0.0135
1 0.013 0.1253 0.01233 0.39 0.09937 0.14 0.01333 0.0135
1 0.013 0.1254 0.01235 0.39 0.09942 0.14 0.01336 0.0135
1 0.013 0.1255 0.01237 0.39 0.09948 0.14 0.01339 0.0135
1 0.013 0.1256 0.01239 0.39 0.09953 0.14 0.01342 0.0135
1 0.013 0.1257 0.01241 0.39 0.09958 0.14 0.01344 0.0135
1 0.013 0.1258 0.01243 0.40 0.09964 0.14 0.01347 0.0135
1 0.013 0.1259 0.01245 0.40 0.09969 0.14 0.01350 0.0135 OK
1 0.013 0.1260 0.01247 0.40 0.09974 0.14 0.01353 0.0135
1 0.013 0.1261 0.01249 0.40 0.09979 0.14 0.01356 0.0135
1 0.013 0.1262 0.01251 0.40 0.09985 0.14 0.01359 0.0135
125.9 mm 4.96 pulgadas
150.00 mm 6.00 pulgadas
TAA = 0.250 mm
D85 = 0.125 mm
B = 2.00
TAA = 0.180 mm
D85 = 0.125 mm
B = 2.00
Ks = 0.001 cm/s
kg = 0.410 cm/s
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
1. Se muestra que de acuerdo al calculo la pendiente en el fondo del subdren debe mantener condiciones geomorfológicas parecidas en cuanto a tipo
de suelo y gradiente hidráulico con una pendiente del 2%.
2. De acuerdo al calculo se recomienda utilizar un geotextil con un tamaño de apertura aparente (TAA) de 0.180 mm correspondiente a una
especificación NT 1800.
3. El calculo de la sección del filtro esta dado por un núcleo de material granular de 2" aproximadamente en forma trapezoidal, este puede ser variado
a la combinación entre trapezoidal y un espaldón rectangular ubicado al lado drenante de la ladera procurando que se respete el área efectiva
drenante Aa.
4. El traslape del geotextil debe estar entre 0.25m y 0.35 m para asegurar el anclaje del mismo, además este debe ser realizado en la parte superior del
filtro de material granular.
5. De acuerdo al calculo se recomienda un diámetro de tubería flexible perforada PVC igual a 0.125 mm, en el mercado no se encuentra este tipo de
diámetros, por lo que se recomienda utilizar un diámetro comercial de 6" correspondiente a 150mm.
NO CUMPLE
GEOTEXTIL NT 1800 PAVCO
D85*B = 0.250
DIAMETRO DE TUBERIA OPTIMO:
DIAMETRO COMERCIAL :
ANALISIS DEL CRITERIO DE RETENCION (TAA)
Este criterio asegura que las aberturas sean lo suficientemente pequeñas para evitar la migración del suelo hacia el medio drenante (filtro) o hacia donde se dirige el
flujo.
10* ks 0.010 OK
OK
ANALISIS DEL CRITERIO DE PERMEABILIDAD
El coeficiente de permeabilidad es la propiedad hidráulica por medio de la cual el geotextil permite un adecuadopaso de flujo perpendicular al plano del mismo, para
revisar la permeabilidad del geotextil se debe tener en cuenta lo siguiente:
kg = Permeabilidad del geotextil
ks = Permeabilidad del suelo
Para condiciones de flujo crítico, altos gradientes hidráulicos
y buscando un correcto desempeño a largo plazo reduciendo
riesgo, colmatación se recomienda usar el criterio de Carroll
(1983); Chistopher y Holtz (1985):
En estas condiciones también se recomienda colocar una
capa de arena media a gruesa
GEOTEXTIL NT 1800 PAVCO
TAA = T amaño de abertura aparente, dato suministrado por
el fabricante. Corresponde a la abertura de los espacios libres
(en milímetros). Se obtiene tamizando unas esferas de vidrio
de diámetros conocidos, cuando el 5% de un tamaño
determinado de
esferas pasa a través del geotextil, se define el TAA . Ensayo
ASTM D4751, INV E‐907.
D85 = T amaño de partículas (en milímetros) que corresponde
al 85% del suelo que pasa
al ser tamizado. Este dato se obtiene de la curva
granulométrica del suelo en consideración.
B = Coeficiente que varía entre 1 y 3. Depende del tipo de
suelo a filtrar, de las condiciones de flujo y del tipo del
geotextil.
D85*B = 0.250
GEOTEXTIL NT 1600 PAVCO
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ANEXOS
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