DISEÑO DE DISIPADOR DE ENERGÍA En muchas circunstancias, los vertidos de las alcantarillas y canales pueden causar problemas de erosión. Para mitigar esta erosión, descargue energía puede disiparse antes de la liberación de aguas abajo. El objetivo de esta circular es proporcionar procedimientos de diseño para los diseños disipador de energía para aplicaciones de carretera. Los primeros seis capítulos de esta circular ofrece información general que se utiliza para apoyar los capítulos restantes de diseño. Capítulo 1 (este capítulo) discute el marco de análisis global que se recomienda y proporciona una matriz de disipadores disponibles y sus limitaciones. Capítulo 2 ofrece una visión general de los riesgos de erosión que existen en ambas entradas y salidas. Capítulo 3 proporciona un enfoque más preciso para el análisis de velocidad de salida que se encuentra en HDS 5. En el capítulo 4 se describen los procedimientos para el cálculo de la profundidad y la velocidad a través de las transiciones. El capítulo 5 proporciona los procedimientos de diseño para calcular el tamaño de los agujeros de erosión en los puntos de la alcantarilla. Capítulo 6 proporciona una visión general de los saltos hidráulicos, que son una parte integral de muchos disipadores. Para algunos sitios, la disipación de energía apropiado se puede lograr mediante el diseño de una transición de flujo (Capítulo 4), anticipando un foso de erosión aceptable (Capítulo 5), y / o permitiendo un salto hidráulico dado suficiente aguas abajo (capítulo 6). Sin embargo, en muchos
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Diseño Hidráulico de Disipadores de Energía Para Alcantarillas y Canales
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DISEÑO DE DISIPADOR DE ENERGÍA
En muchas circunstancias, los vertidos de las alcantarillas y canales pueden
causar problemas de erosión. Para mitigar esta erosión, descargue energía
puede disiparse antes de la liberación de aguas abajo. El objetivo de esta
circular es proporcionar procedimientos de diseño para los diseños disipador de
energía para aplicaciones de carretera. Los primeros seis capítulos de esta
circular ofrece información general que se utiliza para apoyar los capítulos
restantes de diseño. Capítulo 1 (este capítulo) discute el marco de análisis
global que se recomienda y proporciona una matriz de disipadores disponibles
y sus limitaciones. Capítulo 2 ofrece una visión general de los riesgos de
erosión que existen en ambas entradas y salidas. Capítulo 3 proporciona un
enfoque más preciso para el análisis de velocidad de salida que se encuentra
en HDS 5. En el capítulo 4 se describen los procedimientos para el cálculo de
la profundidad y la velocidad a través de las transiciones. El capítulo 5
proporciona los procedimientos de diseño para calcular el tamaño de los
agujeros de erosión en los puntos de la alcantarilla. Capítulo 6 proporciona una
visión general de los saltos hidráulicos, que son una parte integral de muchos
disipadores.
Para algunos sitios, la disipación de energía apropiado se puede lograr
mediante el diseño de una transición de flujo (Capítulo 4), anticipando un foso
de erosión aceptable (Capítulo 5), y / o permitiendo un salto hidráulico dado
suficiente aguas abajo (capítulo 6). Sin embargo, en muchos otros sitios
pueden requerir diseños disipador más involucrados. Estos se agrupan de la
siguiente manera:
Disipadores Internos (Capítulo 7)
• Stilling Cuencas (capítulo 8)
• Streambed Nivel Disipadores (Capítulo 9)
• Riprap Cuencas y Delantales (Capítulo 10)
• estructuras de caída (Capítulo 11)
• Stilling Wells (Capítulo 12)
Los diseños incluidos se detallan en la Tabla 1.1. Los diseñadores
experimentados pueden usar la Tabla 1.1 para determinar el tipo de disipador
de usar e ir directamente al capítulo correspondiente. Diseñadores de primera
vez deben familiarizarse con el procedimiento de diseño de disipador de
energía se recomienda que se trata en este capítulo.
La mayor parte de la información presentada se ha tomado de la literatura y
adaptado, en caso necesario, para satisfacer las necesidades de autopista. Los
recientes resultados de investigación han sido incorporados, siempre que sea
posible, y un estudio de campo se realizó para determinar la práctica actual y la
experiencia de los Estados.
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE DISIPADOR ENERGÍA
El diseñador debe tratar a la alcantarilla, disipador de energía y diseños de
protección de canal como un sistema integrado. Disipadores de energía
pueden cambiar el rendimiento de la alcantarilla y los requisitos de protección
del canal. Algunas estructuras de control de los desechos representan pérdidas
normalmente no considerados en el procedimiento de diseño alcantarilla. La
velocidad puede ser aumentada o reducida por los cambios en el diseño de la
alcantarilla. Condiciones del canal aguas abajo (velocidad, profundidad y
estabilidad canal) son consideraciones importantes en el diseño de disipador
de energía. Una combinación de disipador y de protección de canal puede ser
utilizado para resolver problemas específicos.
Chapter Dissipator Type
Froude Number7
(Fr)
Allowable Debris 1
Tailwater(TW)
Silt/ Sand
Boulders Floating
4 Flow transitions na H H H Desirable5 Scour hole na H H H Desirable6 Hydraulic jump > 1 H H H Required7 Tumbling flow2 > 1 M L L Not needed7 Increased resistance3 na M L L Not needed
7USBR Type IX baffled apron
< 1 M L L Not needed
7 Broken-back culvert > 1 M L L Desirable7 Outlet weir 2 to 7 M L M Not needed7 Outlet drop/weir 3.5 to 6 M L M Not needed
8USBR Type III stilling basin
4.5 to 17 M L M Required
8USBR Type IV stilling basin
2.5 to 4.5 M L M Required
8 SAF stilling basin 1.7 to 17 M L M Required
9CSU rigid boundary basin
< 3 M L M Not needed
9 Contra Costa basin < 3 H M M < 0.5D9 Hook basin 1.8 to 3 H M M Not needed
9USBR Type VI impact basin4 na M L L Desirable
10 Riprap basin < 3 H H H Not needed10 Riprap apron8 na H H H Not needed11 Straight drop structure5 < 1 H L M Required11 Box inlet drop structure6 < 1 H L M Required12 USACE stilling well na M L N Desirable
Table 1.1. Energy Dissipators and Limitations
1Debris notes: N = none, L = low, M = moderate, H = heavy
1Debris señala: N = ninguno, L = bajo, M = moderado, H = pesada pendiente 2Bed debe estar en el rango de 4% <S0 <25%
3Ver cabecera de control de salida 4Discharge, Q <11 m3 / s (400 ft3 / s) y la velocidad, V <15 m/s (50 ft/s) 5Drop <4,6 m (15 ft)6Drop <3,7 m (12 ft) de punto de liberación 7En de alcantarilla o canal 8Culvert suba inferior o igual a 1.500 mm (60 en)
na = no aplicable
El procedimiento de diseño disipador de energía, que se ilustra en la Figura
1.1, muestra los pasos de diseño recomendadas. El diseñador debe aplicar el
siguiente procedimiento de diseño de un canal de drenaje / alcantarilla y su
estructura asociada a la vez.
Paso 1. Identificar y recopilar datos de diseño. Disipadores de energía deben
ser consideradas como parte de un sistema de diseño más amplio que incluye
una alcantarilla o una rampa, los requisitos de protección del canal (tanto aguas
arriba y aguas abajo), y puede incluir una estructura de control escombros.
Gran parte de los datos de entrada estarán disponibles para la fase de diseño
de disipador de energía a partir de los esfuerzos de diseño anteriores.
a. Alcantarilla de datos: El diseño alcantarilla debe proporcionar: tipo (RCB,