EJEMPLO METODO RACIONAL EJEMPLO 17-11-21 (2).pptx

método racional para el calculo de una carretera

1. METODO RACIONAL

2. EN ESTE METODO SE UTILIZA LA SIGUIENTE FORMULA: Q= 0.278*C*I*A EN DONDE: Q= GASTO DE DISEÑO (M3/SEG) C= COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO I= INTENSIDAD DE LLUVIA DE DISEÑO(MM/HR) A= AREA DE LA CUENCA (KM2) 0.278 FACTOR DE CONVERSION.

3. EJEMPLO DE CALCULO HIDROLOGICO CALCULAR EL GASTO HIDROLOGICO DE UNA CUENCA QUE TIENE DE SUPERFICIE 5.5 KM2 PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 100 AÑOS . LA CUENCA TIENE UN CAUSE PRINCIPAL DE 2120 ML , CON UNA PENDIENTE DE ESCURRIMIENTO DEL 4.0 % SOBRE TERRENOS ARBUSTOS Y PASTO ABUNDANTE

4. SOLUCION: PASO No 1 CALCULAR EL TIEMPO DE CONCENTRACION DE ACUERDO AL PERIODO DE RETORNO QUE SE TIENE PARA CONOCER LA INTENSIDAD DE LLUVIA QUE SE DEBE DE SUSTITUIR EN LA FORMULA GENERAL. DONDE: Tc= 0.0662 Tc= TIEMPO DE CONCENTRACION M. L= LONGITUD DEL CAUSE EN KM S= PENDIENTE L 0.77 S 0.385

5. SUSTITUYENDO EN LA FORMULA PARA CALCULAR EL TIEMPO DE CONCENTRACION DE LA CUENCA TENEMOS LOS SIGUIENTE: Tc= 0.0662 ( 2.12 0.77 / 0.04 .385 ) Tc= 0.0662( 1.78 / 0.29 ) Tc= 0.40 HR POR LO TANTO SE DEBERA DE CONVERTIR EL TIEMPO DE CONCENTRACION DE HORAS A MINUTOS. TENEMOS ENTONCES: Tc= ( 0.40 *60 MIN )*1 Tc= 24 MIN

6. PASO N o 2 buscar en las tablas de isoyetas para EL PINITO ZACATECAS El tiempo de concentración para el periodo de retorno de 100 años.

7. TENEMOS EN LA TABLA DE ISOYETAS DE PR 100 AÑOS PARA EL PINITO ZACATECAS UNA PRECIPITACION A LOS 24.0 MINUTOS DE 138.2 MM. PARA UN PR DE 100 AÑOS Y UNA PRECIPITACION A LOS 90 Y 120 MIN. 20 151 10 32 30 119 4.0 12.8 TENEMOS ENTONCES 151-12.8 = 138.2 DE TC 10 32

8. PASO N o 3 SUSTITUCION DE VALORES EN LA FORMULA GENERAL Q= 0.278*C*I*A Q= 0.278 * ( 0.050 ) * ( 138.2 ) * ( 5.5 ) Q= 10.56 M3/SEG CONCLUSION: EL GASTO HIDROLOGICO DE LA CUENCA ES DE 10.56M3/SEG. POR LO QUE SE DEBERA DE PROPONER UNA OBRA HIDRAULICA QUE SEA CAPAZ DE SOLVENTAR ESE GASTO.

9. CALCULO HIDRAULICO FORMULAS A UTILIZAR: DONDE: Q = A * V Q= GASTO HIDRAULICO M3/SEG A= AREA DE LA OBRA (M2) V= VELOCIDAD ( M/SEG) V = R 2/3 S 1/2 DONDE: I N V= VELOCIDAD M3/SEG N= COEFICIENTE DE RUGOSIDAD ADIMENSIONAL R= RADIO HIDRAULICO M. S= PENDIENTE ADIMENSIONAL

10. CALCULAR EL GASTO HIDRAULICO Y PROPONER UNA OBRA DE DRENAJE DE TUBO DE 1.20 DE DIAMETRO DE CONCRETO HIDRAULICO (RUGOSIDAD DEL CONCRETO 0.011 ) CON UNA PENDIENTE DE 10 % QUE PUEDA SOPORTAR UN GASTO HIDROLOGICO DE 10.56 M3/SEG . SOLUCION: PASO No 1. PROPONER LA OBRA DE DRENAJE, PARA ESTE CASO SE PROPONE UNA OBRA DE 1.20 M DE DIAMETRO. PASO No 2. CALCULAR LA VELOCIDAD QUE PASARA EL AGUA DEL ESCURRIMIENTO CON LA FORMULA DE MANNING

11. SUSTITUYENDO LOS VALORES TENEMOS: V= 1/ N ( R ) 2/3 ( S ) ½ EL RADIO HIDRAULICO ES EL CALCULADO EN EL TUBO DE 1.20 DE DIAMETRO, EL CUAL DEBE DE CONSIDERARSE EL 20 % LIBRE DE LA ALTURA DEL TIRANTE DEL AGUA QUE PASARA. POR LO TANTO TENEMOS LO SIGUIENTE: V=1/ 0.011 ( ( 0.365 )2/3 (( 0.10 )1/2 ) V= 91.0 ( 0.51) ( 0.31) V= 14.38 M/SEG

12. PASO No 2. SUSTITUIR EN LA FORMULA GENERAL PARA CONOCER EL GASTO QUE PASARA POR DICHA OBRA HIDRAULICA. Q= A * V Q=( 0.9699) * 14.38 Q = 13.94 M3/SEG CONCLUSION: SE TIENE UN GASTO HIDROLOGICO DE 10.56 M3/SEG. QUE ES MENOR A LA OBRA PROPUESTA QUE PUEDE SOPORTAR QUE PASEN 13.94 M3/SEG. OK