5407-39-LE14-14B03-MEM-EXT-A

C O N T E N I D O

SERVIU VIII REGION, MEJORAMIENTO SISTEMA DE AGUAS LLUVIASLA PAMPA CON LA CANDELARIA, COMUNA DE CHILLN

SERVIU VIII REGION, MEJORAMIENTO SISTEMA DE AGUAS LLUVIASLA PAMPA CON LA CANDELARIA, COMUNA DE CHILLN

SERVIU VIII REGIN

MEJORAMIENTO SISTEMA DE AGUAS LLUVIAS LA PAMPA CON CANDELARIACOMUNA DE CHILLN

MEMORIA DE CLCULO

RevisinA

Fecha16 de Enero de 2015

DetalleSe emite para revisin

RealizElias Aguiar Fuentes

RevisIvn Monje Kinzel

ENERO 2015

INDICE1.INTRODUCCIN22.ANTECEDENTES23.BASES DE CLCULO23.1.Situacin Actual23.2.Solucin34.CLCULO34.1.Tiempo de concentracin34.2.Curva IDF44.3.Superficies aportantes y coeficientes de escorrenta64.4.Clculo de caudales64.5.Capacidad de los Sumideros74.6.Capacidad de las Calles y Pasajes94.7.Diseo Red de Tuberas.104.8.Capacidad Colector Primario Existente11ANEXO N1 : PLANOS DE PROYECTO13ANEXO N2 : PLANO MODIFICACIN DE OTROS SERVICIOS14ANEXO N3 : PRESUPUESTO ESTIMATIVO DE OBRAS15ANEXO N4 : ESPECIFICACIONES TCNICAS GENERALES16ANEXO N5 : ESPECIFICACIONES TCNICAS ESPECIALES17ANEXO N6 : CARTA GANTT DE CONSTRUCCIN18ANEXO N7 : EVALUCIN ECONMICA19ANEXO N8 : INFORME EJECUTIVO20

MEJORAMIENTO SISTEMA DE AGUAS LLUVIASLA PAMPA CON LA CANDELARIACOMUNA DE CHILLN

MEMORIA DE CLCULO

INTRODUCCINLa presente memoria se refiere al proyecto de Mejoramiento del sistema de Aguas lluvias, La Pampa con La Candelaria, Comuna de Chilln, contratado por el SERVIU VIII Regin a AYM Ingenieros por medio de Licitacin Pblica.

Esta Memoria se complementa con los planos del proyecto y define a nivel de ingeniera de detalle las caractersticas tcnicas de las obras involucradas en el proyecto de Aguas Lluvias.

ANTECEDENTESPara la elaboracin del proyecto se han considerado los siguientes antecedentes: Topografa del Sector Plan Maestro de Aguas Lluvia de Concepcin Manual de Pavimentacin y Aguas Lluvia de SERVIU. Gua de Diseo, Tcnicas Alternativas para las soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos.

BASES DE CLCULOSituacin ActualEl presente proyecto se enmarca en el sector de la poblacin Sarita Gajardo de la Comuna de Chilln, y tiene por objetivo dar solucin al problema de anegamientos en la interseccin de las Calles La Pampa con Candelaria.

En la interseccin de calle La Pampa con Candelaria, as como tambin en Pasaje Andacollo con La Pampa, existen en total 6 sumideros, los cuales se encuentran funcionando pero no logran evacuar las aguas lluvia debido a una deficiencia en la proyeccin del colector existente, estando las salidas de las tuberas de algunos sumideros a una cota menor que el punto de descarga. Adems de lo anterior, existe embancamiento en algunos elementos del sistema. SolucinSe propone una solucin que posibilite la captacin de las aguas lluvia que se acumulan en cada uno de los sectores mencionados anteriormente y el transporte de las mismas hacia puntos de descarga factibles.

Se considera mantener los puntos de captacin de aguas lluvia existente pero cambia el punto de descarga por uno que presenta una cota ms baja y permite de esta manera el correcto escurrimiento gravitacional. As, el agua es captada en la interseccin de la calle La Pampa con Candelaria y es conducida a travs de un colector de HDPE de 600mm de dimetro en el tramo que avanza por calle La Pampa. Luego, en la interseccin de Andacollo con La Pampa, se capta las aguas de dicha interseccin, el colector contina aguas abajo con la misma materialidad y dimetro, avanzando por pasaje Andacollo y posteriormente por Avenida Alonso de Ercilla.

En la interseccin de Avenida Alonso de Ercilla con Calle Galvarino, el colector proyectado se empalma con un colector primario de 800mm de dimetro.

El diseo considera dar solucin a las aguas lluvia para un periodo de retorno de T=2 aos

CLCULOTiempo de concentracinSegn lo indicado en las bases de diseo, el tiempo de concentracin ser calculado segn las ecuaciones de Federal Aviation Agency, de Kerby, y la de Kirpich, las cuales son aplicables al tipo de reas consideradas en este proyecto.

Aun as, se debe tener en cuenta que segn la literatura especializada, se recomienda como mnimo para el tiempo de concentracin un valor igual a 10 minutos. De esta manera, si las ecuaciones mostradas entregaran un valor menor, se considerar que el tiempo de concentracin es de 10 minutos.

A continuacin se muestran los valores de las variables consideradas para cada una de las ecuaciones indicadas, asociadas a las reas aportantes definidas ms adelante en la seccin 4.3.

Los valores entregados para la intensidad de la Lluvia y para el tiempo de concentracin, se obtuvieron iterando, considerando periodos de retorno de T=2 aos.

Tabla N1.- Variables consideradas y resultado obtenido a travs de la ecuacin de Federal Aviation Agency

AREA A1AREA A2

Longitud Cauce (pies)10861227

Pendiente del Cauce (%)0,20,2

Coeficiente racional de escorrenta0,650,65

T Concentracin para T=2 aos45,4048,25

Tabla N2.- Variables consideradas y resultado obtenido a travs de la ecuacin de Kerby

AREA A1AREA A2

Coeficiente de Retardo0,020,02

Longitud Cauce (m)331374

Pendiente del Cauce (m/m)0,0020,002


Tabla N3.- Variables consideradas y resultado obtenido a travs de la ecuacin de Kirpich

AREA A1AREA A2

Longitud Cauce (pies)10861227

Pendiente del Cauce (m/m)0,0020,002


Tabla N4.- Valores de tiempo de concentracin promedio

AREA A1AREA A2


Curva IDFLas curvas IDF de Diseo que se utilizaron en la iteracin de la seccin anterior, son las que se encuentran definidas en el Plan Maestro de Aguas Lluvia de Chilln y Chilln Viejo, para duraciones de entre 10 minutos a 2 horas, las cuales se presentan a continuacin:

Figura 1. Curvas IDF de Diseo, con duraciones entre 10 minutos y 2 horas

Los valores de tiempo de concentracin e intensidad que se utilizarn para cada una de las reas son los ms conservadores obtenidos en la seccin anterior los cuales se resumen en la siguiente tabla:

Tabla N3.- Tiempos de Concentracin e Intensidades de Aguas lluvia considerados para cada rea.

AREA A1AREA A2

Perodo de Retorno (aos)22

Tiempo de Concentracin (min)26,2828.13

Intensidad de la Lluvia (mm/hr)22.422

Superficies aportantes y coeficientes de escorrentaEl terreno sobre el cual se desarrolla el proyecto se ha dividido en reas aportantes de acuerdo al coeficiente de escorrenta de cada una de ellas y de acuerdo al punto donde descargan. Dichas reas se muestran en la Figura 2.

Los coeficientes de escorrenta que se consideran para cada una de estas reas en el plan Maestro de Aguas Lluvia, son los siguientes:

Tabla N4.- Coeficientes de Escorrenta por rea

COEFICIENTE DE ESCORRENTA

AREA A10,65

AREA A20,65

Figura 2. reas Aportantes

Clculo de caudalesConsiderando la intensidad de lluvia para cada sector, presentada en la seccin 4.2, y los coeficientes de escorrenta por rea presentados en la seccin 4.3, el clculo de caudales se obtiene mediante el mtodo racional presentado a continuacin:

Donde:

= Coeficiente de escorrenta del sector n.

= rea asociada al sector n, en m2.

= Coeficiente de escorrenta equivalente.

= rea total considerada en el clculo del caudal, en m2.De esta manera, los caudales de diseo obtenidos para cada rea se detallan en la tabla que se muestra a continuacin:

Tabla N5.- Caudales de diseo por rea

reaSuperficie (m2)Coeficiente de Escorrenta (C )Intensidad (mm/hr)Caudal (lt/seg)

A143743,00,6525197,45

A226377,00,6522104,78

Capacidad de los SumiderosUtilizando las relaciones propuestas en el Instructivo para la revisin de Proyectos de Aguas Lluvias de SERVIU, se tiene que la capacidad de los sumideros horizontales est definida por:

Donde:

Q: caudal en m3/s.L: longitud rejilla sumidero en m.b: ancho rejilla sumidero en m.h: altura de agua del escurrimiento en m.A: rea de cobertura de la rejilla en m2.

Por otra parte, la capacidad de los sumideros laterales queda definida por la siguiente expresin:

Donde:

Q: caudal en m3/s.L: longitud rejilla sumidero en m.h: altura de agua del escurrimiento en m.

Actualmente existen 4 sumideros en la interseccin de La Pampa con Candelaria, de los cuales 2 son con rejilla horizontal y 2 con captacin lateral. Debido a su configuracin los sumideros de rejilla lateral son sumideros de respaldo por lo que se analizar la capacidad de captacin slo de los sumideros con rejilla horizontal.Por su parte, en la interseccin de las calles Andacollo con La Pampa, existen 2 sumideros con rejilla horizontal.Las alturas de escurrimiento para cada esquina y para cada periodo de retorno considerado, se muestran en la siguiente tabla:Tabla N6.- Altura de escurrimiento para caudal requerido a captar por sumidero, para periodo de retorno de T=2 aos

Caudal por sumideroAltura de

Sumideros(m3/s)Escurrimiento

generada (m)

Interseccin Calle Candelaria con Calle La Pampa0,0990,11

Interseccin Pasaje Andacollo con Calle La Pampa0,0520,072

De esta manera, con las alturas de escurrimiento indicadas en las tablas anteriores, cada sumidero puede captar el caudal indicado.Capacidad de las Calles y PasajesHacialos puntos de captacin del rea 1, las aguas llegan principalmente por la Calle La Pampa, la mitad del caudal desde el Sur-Oriente y la otra mitad desde el Nor-Poniente. De esta manera se verificar la capacidad de la Calle La Pampa desde las dos direcciones mencionadas.Por su parte, el caudal generado en el rea 2, llega a los puntos de captacin principalmente por el pasaje Andacollo, el cual se verificar desde la direccin Nor-Oriente.Las pendientes longitudinales y transversales de las calles mencionadas se muestran resumidas en la siguiente tabla:

Tabla N7.- Pendientes longitudinales y Transversales de Calle La Pampa

Calle o PasajePendientePendiente

Longitudinal (m/m)Transversal (m/m)

Calle La Pampa Nor-Poniente0,00300,041

Calle La Pampa Sur-Oriente0.00550,029

Pasaje Andacollo Nor-Oriente0,00940.031

Si se considera que la capacidad de escurrimiento de las calles est dada en el mismo instante en que el agua cubre el ancho completo de la calle. De esta manera se tiene que la mxima altura de escurrimiento para cada una de las calles est dada segn se muestra en la Tabla N8. En la misma tabla, se muestra la capacidad de la calle y el caudal requerido a portear

Tabla N8.- Capacidad Calles y Pasajes

Calle o PasajeAltura mxima de esc. a Capacidad (m)

Capacidad (m3/s)

Caudal Requeridode Porteo, T=2 aos (m3/s)

Calle La Pampa Nor-Poniente0,140,2700.099

Calle La Pampa Sur-Oriente0.100.2140.099

Pasaje Andacollo Nor-Oriente0,070,1020.052

De esta manera, se puede observar que las calles cuentan con la capacidad para portear el caudal requerido por el proyecto.

Diseo Red de Tuberas.Para determinar la capacidad de los colectores de aguas lluvias, se utiliz la ecuacin de Manning, expresada de la siguiente manera:

Donde:

= Gasto considerado para el clculo del ancho de inundacin.n= Coeficiente de Manning.

= rea de la Seccin.R= Radio Hidrulico.i= Pendiente Longitudinal.

En las Tablas que se muestran a continuacin se detallan todos los trazados proyectados para cada alternativa, verificando si cada tramo cumple con lo requerido para transportar el caudal del proyecto:

Tabla N9.- Verificacin de capacidad de colector proyectado.

TRAMOMaterialidadDIMETROManningCaudalCondics. Diseo

PUNTO INICIALPUNTO FINAL(mm)n(l/seg)pend. (%) V (m/seg)H/D

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