Calculo Estructural de Sumideros y Drenajes Pluviales.pdf

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TERMINAL FLUVIAL DE DESTILADO - ALMACENAMIENTO Y BOMBEO

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MEMORIA DE CALCULO

2152013

SUMIDEROS Y DRENAJES PLUVIALES

0 A

26/04/13 03/12/12

REV

FECHA

PARA CONSTRUCCION (DSO) PARA APROBACIÓN DESCRIPCION

AAP AAP

PSZ PSZ

TOM TOM

EJECUTO

REVISO

APROBÓ

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MEMORIA DE CALCULO Indice 1. INTRODUCCION. ............................................................................................... 3 2. RELEVAMIENTOS PLANIALTIMETRICOS. .................................................................... 3 3. TRAZA DE LOS DESAGUES . ..................................................................................... 4 4. CALCULOS HIDRAULICOS . ....................................................................................... 4 5. CORTE TRANSVERSAL DE LAS ZANJAS. .................................................................... 6 5.1. Normas y especificaciones técnicas. ................................................................ 7

5.1.1. Documentación auxiliar. ........................................................................................ 7 5.1.2. Especificaciones Técnicas. .................................................................................... 7

6. CUENCAS DE APORTE Y DIVISORIAS DE AGUAS . ........................................................ 8 7. DESCRIPCIÓN DEL METODO DE CÁLCULO . ................................................................ 8 7.1. Consideraciones generales. ............................................................................. 8 7.2. Consideraciones para el cálculo del coeficiente de escorrentía. ...................... 8 7.3. Consideraciones para el cálculo de la Intensidad de Lluvia. ............................ 9 7.3.1. Calculo del Tiempo de Concentración (Tc min). .................................................... 9 Calculo de la intensidad media de precipitación. ........................................................... 10

7.4. Consideraciones sobre el dimensionamiento. ................................................ 10 7.4.1. Dimensionamiento de las secciones del canal..................................................... 10 7.4.2. Dimensionamiento de caños. .............................................................................. 10

La velocidad de escurrimiento para tuberías estará entre: .................................... 11 8. CALCULO DE CAUDALES DE CADA TRAMO DE CALLE. ............................ 12 9. DIMENSIONADO DE LOS DESAGUES. CALCULO DE SECCIONES. ........... 15 10. VERIFICACION DE TUBERIAS DE DRENAJES EN RECINTOS . ........................................ 18

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MEMORIA DE CALCULO PROYECTO DE DESAGUES PLUVIALES. ET RIO SANTIAGO.

1.

INTRODUCCION.

El presente trabajo tiene por objeto proveer de un Proyecto de Desagües Pluviales para un sector de la Isla de Rio Santiago, en el Partido de La Plata y frente a la ciudad de Ensenada, donde funcionará la Estación de Descarga de Combustible para la Central Termoeléctrica de Ensenada. Dicha Estación consta de un muelle de amarre de las embarcaciones que transportan el combustible para el funcionamiento de la Central, y un sector de tanques, en el que se almacena. El sector, lindero y ubicado dentro del predio de la Escuela Naval Militar, se completa con las obras viales de acceso, y los desagües pluviales correspondientes, lo que incluye los rellenos necesarios para poner a resguardo de las máximas crecidas por sudestada. Desde el punto de vista hidráulico, la fracción se encuentra ubicada dentro del sector de Islas que se ubican en el Rio de la Plata, frente al sector continental de las ciudades de Berisso y Ensenada. Sus márgenes y los terrenos internos, se encuentran expuestos a las variaciones de nivel en el rio, que en esta zona tiene sus fluctuaciones de marea, y de crecidas provocadas por vientos de sudestada. Para ello, se ha previsto el desarrollo conjunto de la infraestructura de obras y servicios, entre lo que se requiere la resolución de sus desagües pluviales. La obra propuesta resultaría la captación y conducción de los excedentes pluviales superficiales. Se han determinado las obras necesarias, lo que significa la resolución de los drenajes y escurrimientos a través de zanjas, cunetas y alcantarillas, con el propósito de ordenar y orientar los excedentes superficiales, evitando anegamientos de agua dentro del predio. Además de ello, se ha dispuesto un esquema de rellenos, hasta alcanzar la cota mínima establecida por Decreto 7394/74 reglamentario de la ley 6254, que asegure el completo saneamiento hidráulico y la no inundabilidad de los terrenos. El entorno y el sector del proyecto, se trata de una zona despoblada con una profusa vegetación natural, y suelos que conservan su capacidad de absorción. Las edificaciones existentes son de tipo residencial y del Establecimiento educativo, con baja proporción de uso del suelo, que no afecta las condiciones del proyecto.

2.

RELEVAMIENTOS PLANIALTIMETRICOS.

Se relevaron los niveles altimétricos del terreno y su entorno, considerando los hechos existentes, con el objeto de verificar la situación del entorno y establecer los escurrimientos superficiales en el área de proyecto.

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MEMORIA DE CALCULO Dichas mediciones fueron vinculadas al sistema de referencia del Instituto Geográfico Militar. Se constataron los sentidos de escurrimiento en el terreno, verificando la delimitación del área de aportes.

3.

TRAZA DE LOS DESAGUES.

Se ha tomado en consideración la traza de apertura de calles que obra en los Planos, y la implantación de los macizos donde se encuentran los tanques de combustible, así como el muelle de embarcaciones. Cada calle cuenta con un sector o subcuenca de aporte, lo que permite la estimación de caudales de tramo, y el dimensionado del desagüe, consistente en zanjas laterales a modo de cunetas. A su vez, se han considerado los rellenos interiores, de modo de imponer sentidos de escurrimiento que permitan orientar las excedencias pluviales hasta los colectores correspondientes.

4.

CALCULOS HIDRAULICOS.

El sistema de desagües proyectado, ha sido calculado con el Método Racional, siguiendo los lineamientos de las Normas provinciales que regulan la presentación de Proyectos de Desagües. Para la determinación de la intensidad de precipitación, se utilizó el registro pluviométrico de la Estación de Villa Ortúzar, adoptando una recurrencia de 2 años de acuerdo con los requerimientos de la Dirección Provincial de Saneamiento y Obras Hidráulicas, para obras de esta característica. De ello resulta una expresión: I = 33 tc-0.66 Estos son valores adimensionales que han sido determinados para una recurrencia de dos años y surgen de una elaboración estadística de los registros de la referida estación, que se resume en la Tabla siguiente:

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ANALISIS ESTADISTICO DE LAS PRECIPITACIONES INTENSAS RECURRENCIA EN AÑOS (Precipitación neta en mm) DURACION en hs 2 añs ! añs "# añs 2# añs !# añs

1

34,1

46,0

53,8

61,4

71,1

3

51,2

68,8

80,4

91,6

106,0

6

62,1

83,1

97,0

110,3

127,6

12

73,7

103,1

122,7

141,4

165,6

24

78,7

114,6

138,4

161,2

190,7

PERIODO: 1919 - 1988. ESTUDIO DEL IARH - CFI: “La I!"!#a$%&!' '! '( A)'a *'+)&&(%+a!a #'( )a! "'!& A%)'/.

La discretización se efectuó considerando ingresos de aporte por cada cuadra de la obra, los que actúan como subramales, de manera de obtener resultados de tramo, y verificar la capacidad de la calzada y su zanja lateral en relación al aporte de cada subcuenca. Para ello, se han seleccionado tres Ramales principales, que reciben la conexión de los subramales correspondientes a las restantes calles o sectores internos. El Ramal 1 desemboca al zanjón existente, ubicado al norte del predio, y capta fundamentalmente el aporte del sector A1 ext., y los excedentes internos del área que corresponden al sector oeste y norte. El Ramal 2 capta los excedentes internos del área central norte del predio, y desemboca en el río frente al muelle. El Ramal 3 capta fundamentalmente el aporte del sector C1-2 ext., y los excedentes internos del área central sur, y desemboca al rio al costado del muelle. A fin de seleccionar el ingreso de aporte de cada subcuenca, en cada tramo se ha impuesto la colocación de cunetas, cañerías bajo pavimentos, y alcantarillas de caño de hormigón premoldeado, que orientan el sentido de escurrimiento, y demarcan las subcuencas.

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MEMORIA DE CALCULO En esas condiciones se obtuvieron los tramos de cálculo y subcuencas que se trazaron en el plano respectivo, y cuya superficie, escorrentía y tiempo de concentración respectivas se indica en la tabla de datos. El tiempo de concentración de las subcuencas se determinó considerando un retardo inicial de 3 minutos, y escorrentía de tramos encauzados por calle sin pavimentar actuando como sección de escurrimiento. Los resultados por subcuenca se obtuvieron considerando los desniveles y longitudes de cuadras de calle. Dada la uniformidad apreciada en el desarrollo, y la escala del mismo, se adoptó un coeficiente de escorrentía uniforme de un valor C = 0.40, representativo del grado de ocupación proyectado para la zona, con excepción de las cuencas exteriores, en las que se conserva el estado de suelo natural. Con la aplicación del Método Racional y la ecuación de la lluvia para dos años de recurrencia, se calcularon los caudales de cada tramo de calle. Con las características geométricas de la cuneta y la pendiente de tramo, se verificó su capacidad para conducir encauzadamente y sin desborde la excedencia superficial. La numeración de los ramales se ha efectuado con el criterio abajo detallado: Ramal 1. La numeración se inicia con el colector principal o interceptor en el sentido del flujo desde la cota más elevada (1) hasta la cota más baja (6), en el zanjón existente. Además cada tramo recibe su numeración T1 a T5. Luego se enumeran el ingreso de aporte de cada subcuenca en orden correlativo. Ramal 2. La numeración se inicia con el colector principal o interceptor en el sentido del flujo desde la cota más elevada (1) hasta la cota más baja (6), en el rio frente al muelle. Además cada tramo recibe su numeración T1 a T5. Luego se enumeran el ingreso de aporte de cada subcuenca en orden correlativo. Ramal 3. La numeración se inicia con el colector principal o interceptor en el sentido del flujo desde la cota más elevada (1) hasta la cota más baja (7), en el rio al costado del muelle. Además cada tramo recibe su numeración T1 a T6. Luego se enumeran el ingreso de aporte de cada subcuenca en orden correlativo.

5.

CORTE TRANSVERSAL DE LAS ZANJAS.

La presente memoria de cálculo contiene el dimensionado de las zanjas para la planta de la Estación de Transferencia de Rio Santiago, en Ensenada. Provincia de Buenos Aires. La zanja debe evacuar el agua que proviene de cada cuenca de aporte. En la figura siguiente vemos un corte transversal típico de la zanja con la nomenclatura utilizada

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Donde:

b = ancho de la solera de la zanja y = Altura del tirante z = pendiente transversal del talud de la zanja Se adoptó como mínimo un ancho de solera de 0.30m en los casos de sección trapecial tipica para facilitar la limpieza de la misma. En los puntos donde el ancho de solera “b” sea cero la sección será triangular. La pendiente transversal se adoptó como mínimo igual a z = 1 para las zanjas trapeciales tipicas. Esto tiene como objetivo reducir el área afectada, dentro de una limpieza cómoda y fuera de los posibles efectos de erosión en el talud de la zanja. La presente memoria contiene también el dimensionamiento de los caños. Estos caños serán de hormigón premoldeado, salvo que durante el desarrollo de la construcción se especifique lo contrario y se justifique su utilización.

5.1. NORMAS Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS. Los documentos y especificaciones técnicas que rigen el presente cálculo son: 5.1.1. DOCUMENTACIÓN AUXILIAR . CTEB-109-INGE-C-LO-0900 - IMPLANTACION GENERAL CTEB-109-ING-C-IT-0020 - INFORME TOPOTRAFICO

5.1.2. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS. CTEB-109-INGE-C-ET-0004-0 ESPECIFICACION TECNICA DE HORMIGON ARMADO

CTEB-109-INGE-C-ET-0003-0 ESPECIFICACION TECNICA DE MOVIMIENTO DE SUELOS

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CUENCAS DE APORTE Y DIVISORIAS DE AGUAS.

Para estudiar las cuencas de aporte se tomó información de los documentos: • CTEB-109-ING-C-IT-0020 – INFORME TOPOGRAFICO En la figura 1 se muestra un esquema con las áreas de las cuencas de aporte y los nodos para los cuales se dimensiona la sección transversal de la zanja: Para ver las áreas de las cuencas de aporte: Ver documentos: CTEB-109-ING-C-CN-0001 – SUMIDEROS Y DRENAJES PLUVIALES PLANO GENERAL. HOJA 1 CTEB-109-ING-C-CN-0001 – SUMIDEROS Y DRENAJES PLUVIALES RAMAL 1. HOJA 2 CTEB-109-ING-C-CN-0001 – SUMIDEROS Y DRENAJES PLUVIALES RAMAL 2. HOJA 3 CTEB-109-ING-C-CN-0001 – SUMIDEROS Y DRENAJES PLUVIALES RAMAL 3. HOJA 4

7.

DESCRIPCIÓN DEL METODO DE CÁLCULO.

7.1. CONSIDERACIONES GENERALES. Para el cálculo del escurrimiento superficial se utiliza el método racional. Se determina el caudal pico según la expresión: Qnec = E * I * A Donde: Qnec: caudal necesario[m3 / seg] E: coeficiente de escorrentía. I : intensidad de lluvia [mm/h] A: área de la cuenca [m2] 7.2. CONSIDERACIONES PARA EL CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA. Se determina en función de las pendientes y del tipo de cobertura de los diferentes sectores que constituyen el área a desaguar obteniéndose así un coeficiente de escorrentía ponderado. Los valores de escorrentía se escogen de la siguiente tabla:

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Pendiente del terreno Llano 0 a 1% Ondulado 1 a 3.5% Colinas 3.5 a 5.5% Montañoso > 5%

Tipo de suelo Permeable No permeable Permeable No permeable Permeable No permeable

Cubierta vegetal Bosque Pradera Cultivado 0.15 a 0.20 0.15 a 0.20 0.15 a 0.20 0.15 a 0.20 0.15 a 0.25 0.25 a 0.30 0.70 a 0.80

0.20 a 0.25 0.25 a 0.35 0.30 a 0.40 0.35 a 0.45 0.35 a 0.45 0.45 a 0.55

0.25 a 0.35 0.30 a 0.40 0.45 a 0.65 0.50 a 0.70 0.60 a 0.70 0.70 a 0.85

Techos y pavimentos

0.80 a 0.90

Como se adelanto ut supra, dada la uniformidad apreciada en el desarrollo, y la escala del mismo, se adoptó un coeficiente de escorrentía uniforme de un valor C = 0.40, representativo del grado de ocupación proyectado para la zona, con excepción de las cuencas exteriores, en las que se conserva el estado de suelo natural.

7.3. CONSIDERACIONES PARA EL CÁLCULO DE LA INTENSIDAD DE LLUVIA. 7.3.1.

CALCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN (TC MIN). Es el tiempo necesario para que el agua caída en el punto más alejado de la cuenca llegue al punto de descarga Las velocidades medias de escurrimiento en los diferentes sectores que recorre el agua hasta el punto de descarga se obtienen de la siguiente tabla en m/seg:

P)&'#%& #' '(&$%#a#' #' '$"))%%'!+& ' a)a $a($"(a) '( +%'& #' $&!$'!+)a$%! P'!#%'!+' #'( +'))'!& & $&!#"$$%! T%& #' E$"))%%'!+& D'$)%$%! 0 a 3  3 a 7  7 a 11  11 a 15  &"' 0,30 0,60 0,90 1,10 P)a#')a 0,40 0,90 1,20 1,40 S%! $&!$'!+)a) C"(+%& 0,60 1,20 1,50 1,80 Pa%'!+& 1,50 3,70 4,70 Ca!a(' !a+")a(' 0,30 0,90 1,50 2,50 &$& #'%!%#& C&!$'!+)a#a Ca!a(' !a+")a(' Ua) (a F&)"(a #' *a!!%! %'! #'%!%#&

Se tomará como mínimo un Tc de 10 minutos.

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MEMORIA DE CALCULO

CALCULO DE LA INTENSIDAD MEDIA DE PRECIPITACIÓN .

Como se adelanto ut supra, para la determinación de la intensidad de precipitación, se utilizó el registro pluviométrico de la Estación de Villa Ortúzar, adoptando una recurrencia de 2 años de acuerdo con los requerimientos de la Dirección Provincial de Saneamiento y Obras Hidráulicas, para obras de esta característica. De ello resulta una expresión: I = 33 tc-0.66

7.4. CONSIDERACIONES SOBRE EL DIMENSIONAMIENTO. 7.4.1. DIMENSIONAMIENTO DE LAS SECCIONES DEL CANAL . Para el dimensionamiento de las sección del canal se utiliza la ecuación para flujo uniforme laminar: Q cál = 1/n A R 2/3 i ½ V = Q / A Q cál: caudal de cálculo [m3 / seg] n = rugosidad de Manning, se adopta 0.025 para canales naturales, rectos en buenas condiciones A: área del canal [m2] = (b +  zy ) y

R: radio hidráulico [m] =

(b +  zy ) y

b + 2 y 1 +  z 2

,

i: pendiente del flujo laminar V: velocidad del flujo laminar [m/seg]. Para evitar sedimentación o erosión de la zanja se trata de cumplir: 0,30 m/seg < V < Vmax Para cunetas interiores a la planta: Vmax = 1,00 m/seg Para cunetas exteriores a la planta: Vmax = 1,40m/seg Pa)a (a $"!'+a ' a#&+a); "!a '!#%'!+' (&!%+"#%!a( 