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Box culvert (alcantarilla de cajón)

Dimensiona un box culvert por el caudal de diseño con la ecuación de Manning: obtén el tirante, la velocidad, el régimen, la capacidad a sección llena y el número de celdas, con verificación de borde libre y velocidad.

Ejemplos:
Caudal y geometría del cajón
Rugosidad y pendiente

1 celda(s) de 2×2 m · Q = 5 m³/s

y = 0.684 m (34% del alto)

V = 3.66 m/s · Supercrítico (Fr 1.41) · capacidad a sección llena ≈ 20.35 m³/s

✓

Capacidad (≤ 80% lleno)

✓

V ≥ 0.75 m/s

✓

V ≤ 6 m/s

Sección del cajón

1 × (2 × 2 m) · y = 0.684 m

Tirante y

0.684 m

Q por celda

5 m³/s

y crítico

0.86 m

Cap. total

20.35 m³/s

Procedimiento

  1. 11 celda(s) de 2×2 m. Caudal por celda = 5 m³/s.
  2. 2Capacidad de una celda a sección llena (Manning, y=H) = 20.35 m³/s (total 20.35 m³/s).
  3. 3Tirante normal y = 0.684 m (34% del alto). Borde libre = 1.316 m.
  4. 4Velocidad V = 3.66 m/s (Froude 1.41, Supercrítico). Tirante crítico y_c = 0.86 m.

Dimensionamiento hidráulico como canal rectangular (Manning), flujo parcialmente lleno. Para caudales que llenan el cajón se requiere el análisis de control de entrada/salida (HW, nomogramas HY-8). No incluye el diseño estructural del cajón ni la protección contra socavación. Resultado referencial.

¿Cómo se dimensiona?

Con flujo parcialmente lleno, el cajón se comporta como un canal rectangular: se reparte el caudal entre las celdas y se calcula el tirante normal por Manning. Se verifica que quede borde libre (tirante ≤ ~80% del alto) y que la velocidad esté en un rango seguro (no sedimenta ni erosiona). Si el caudal llena el cajón, este trabaja a presión y se requiere el análisis de control de entrada/salida.

Alcance

Es un dimensionamiento hidráulico. No incluye el diseño estructural del cajón (losas y muros de concreto armado), la carga hidráulica (HW) detallada por nomogramas (HY-8), ni la protección contra socavación a la salida.

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