Post on 02-Nov-2014
CALCULO HIDRAULICO DE BOCATOMAS
BOCATOMA QUEWAR
PROYECTO : RIEGO CUYO GRANDE UBICACIÓN
SECTOR : PERCCA DISTRITO : PISAC
PROVINCIA : CALCA
TIPO : BARRAJE DEPARTAMENTO: CUSCO
CARACTERISTICAS : CONCRETO CICLOPEO Y ARMADO
20
0.61
0.0040
0.0200
1. CALCULOS DE LA VENTANA DE CAPTACION COMO "VERTEDOR"
Estimación de la altura de carga sobre el vertedor de captación (h):
Datos de cálculo:
0.0044 + 10% por seguridad
0.10 Umbral predimensionado6.00 Ancho del rio en la zona de emplaze
0.80 Ancho de la cresta vertedora
0.25 Espesor de la cresta
Altura asumida: 0.2300 0.1499 BAD!
Altura de carga:
0.2300
Cálculo de la pérdida de carga por ingreso al bocal de captación (Rejilla):Datos de cálculo:
3 Coeficiente de retención de residuos0.5 Coeficiente en función de los barrotes90 Angulo de inclinación de barrotes
Estimación del número de varillas de reja (N):
Datos de cálculo:
0.9525
0.0095 3/8 Espesor de barrotes
0.0905 Espaciamiento entre barrotes
9.00 Barrotes
Estimación de la relación área obstruida sobre libre (p):0.0947
Estimación de la relación de corrección entre t y e (f):31.0390
0.0239
0.0000
0.0000 pérdidas por entrada con barrotes
0.2300
ANeta (ha) =
MRiego (lt/s) =
Qcap (m³/s) =
Qmáx (m³/s) =
Qd (m³/s) =
e (m) =l (m) =
bcanal (m) =
ev (m) =
Qd (m³/s) =
h (m) =
Kd (m) =Kf (m) =Ø (m) =
eb (m) =
t (m) =
N =
p ( ) =
f ( ) =
Estimación de la altura de velocidad aguas abajo del vertedor de captación (hv):v (m/s) =
hv (m) =
Estimación de la pérdida de carga por ingreso a la rejilla (hf):
hf (m) =
Cálculo de la altura de carga corregida sobre el vertedor (hc):
hc (m) = Altura de la ventana de captación considerado como vertedor
canalb
e
ch
vertedor
2. CALCULO DEL TIRANTE DESPUES DEL BOCAL EN EL CANAL DE CAPTACION:
Datos de cálculo:
0.0044 + 10% por seguridad
0.003
0.014
0
0
0.50
0.29187 0.1500 BAD!
0.2919
0.0302
3. CALCULO DE LA ALTURA DE LA VENTANA DE CAPTACION COMO "ORIFICIO":
Fórmula de orificio:
0.8 Para bordes redondeados
9.81
0.50 Se predimensiona
0.0054
Añadiendo la pérdida por entrada con barrotes 0.0055
0.30 asumido
3.1. CALCULO DE CARGA EN EL RIO:
0.10 Umbral predimensionado
0.25
3.2. VERIFICACION DE AHOGAMIENTO:
Factor de ahogamiento
0.83 1.35 BAD!
4. VERIFICACION DEL CAUDAL MAXIMO:
0.0200
0.015
25 n= 0.04
6
0.856 11.9991 BAD!
0.8563 Tirante del río 0.70.560390245 0.46225093445
0.0039 Velocidad de acercamiento
0.0000 Carga por velocidad
Qcap (m³/s) =
Scanal ( ) =
ncanal ( ) =
zder. ( ) =
zizq. ( ) =
bcanal (m) =
dcanal asumido = Qcap (m³/s) =
dcanal (m) =
vcanal (m/s) =
µ ( ) =
g (m/s2) =
Hazud (m) =
a (m) =
ac (m) =
Para asumir la altura de ventana se toma una decisión entre hc (como vertedor) y ac (como orificio)
a (m) =
e (m) =
h (m) =
c ( ) =
Qmáx (m³/s) =
Srío ( ) =
Krío ( ) =
Brío (m) =
Trío (m) = Qmáx (m³/s) =
Trío (m) =
vacer (m) =
Hvacer (m) =
5.02 huhgbaQ
5.02 canalazudcanal
capt
dHgb
Qa
2
aeHh azud
a
hc
a
canalb
e orificio
>
El caudal máximo se repartira en Q1 (caudal captado) y Q2 (caudal que pasa por encima del azud)
fórmula del orificio
fórmula del vertedor
0.80
0.75
1.239 Tanteando
0.8563 Tanteando 0.2919 Tirante del canal aductor
0.3286
8.4333
8.762 BAD!
0.738 Altura de carga sobre el azud
5. CALCULO DE LA POZA DE AMORTIGUACION: LONGITUD DEL RESALTO Y SOBRE EXCAVACIONAplicando la Ecuación de energía de Bernoulli en la secciones: 0 - 1
Energía antes del azud: Sección 0
1.9032
0.1846
5.1. ASUMIENDO UNA SOBRE EXCAVACION DE:
0.50
1.923
2.0430 Tanteando
0.0241
2.068 1.923 BAD!
5.2. DETERMINACION DEL NUMERO DE FROUDE:
0.6880
0.1537 1.7 No necesita posa disipadora
µ1 ( ) =
µ2 ( ) =
h' (m) =
h'u (m) =
Q1 (m³/s) =
Q2 (m³/s) =
Qtotal (m³/s) =
Ho (m) =
vo (m/s) =
Hvo (m) =
S (m) = Se asume para contrastar en cálculo de la sobreexcavaxión S AA
Eo (m) =
y1 (m) =
Hv1(m) =
E1 (m) = Eo (m) =
v1 ( ) =
F1 ( ) =
5.011 2 uhhgbaQ
2
322
32
22 222
3
2
g
v
g
vhgQ
oríoo HB
Qv
2
g
vHv o
o 2
2
ooazudo HvHHSE
S
azudH
1y
oHoHv
11Hy
112
o
azud
H
HS0155.01
1
21 yB
Qv
río
1
11
yg
vF
E1= y1+Hv1∗(1+Φ )¿¿ ¿ ¿¿¿¿¿
>
0.0923
-9.7534
-11.7040
10.7287 Se asume 10.00
Condiciones del solado aguas debajo de la sobre excavación:
8.4333 0.015
0 La pendiente lo menor posible
0
25
6
0.841 Tantear 11.6705
-0.7485 0.5000 OK!
Se asume 0.50
6. CALCULO DE LA COMPUERTA DE LIMPIA
0.014 Rugosidad asumida0.95 Varía entre 0.95 y 0.97
3.50 Velocidad no erosionable para f'c=1750.72 Para a/H = 0.8
0.60
0.4
0.5066 Este caudal debe ser mayor 1.5 veces el Qcap
0.0044 < 0.5066 OK!
7. CALCULO DE LA PENDIENTE DEL CANAL DESRIPIADORAplicando la fórmula Manning:
0.24
1.4
0.1714
0.0252 Se asume 2.52
5.3. CALCULO DEL TIRANTE CONJUGADO: y2
y2 (m) =
5.4. CALCULO DE LA LONGITUD DEL RESALTO: Lp
L1 (m) =
L2 (m) =
Lp (m) = Lp (m) =
5.5. CALCULO DE LA SOBRE EXCAVACION: S AA
Q2 (m³/s) = srío AA ( ) =
zder. ( ) =
zizq. ( ) =
Krío ( ) =
Brío (m) =
yn (m) = Q2 (m³/s) =
S AA (m) = S (m) =
S (m) =
n ( ) = k ( ) =
vne (m/s) = c ( ) = Se asume que la tarjeta se
iza por encima de la cresta del perfil creager
blimpia (m) =
h (m) =
Qc (m³/s) =
Qcap (m³/s) =
Ac (m2) =
Pc (m) =
Rc (m) =
sc ( ) = sc (%) =
211 8112
2 Fy
y
hcHbhckQ azudc 62.19
nAA yyS 2
8. CARACTERISTICAS DEL PERFIL CREAGER
0.738
1.000
0.21
0.09
0.39
0.17
0.22
0.39
Absisa H. Ordenada V.X Y
0 0.00 0.001 0.10 0.01 2 0.40 0.123 0.60 0.254 0.80 0.435 1.00 0.65
6 1.30 1.05 1.2650 0.999 OK!
7 1.60 1.54 1.47408 1.90 2.12 Se asume:
9 2.10 2.55 1.510 2.40 3.27
9. PREDIMENSIONAMIENTO DE LA CIMENTACION DEL AZUD Y DELANTALES:
0.50
0.20
0.30
0.25
0.60 0.50
0.90 0.30 1.10
0.300.30
2.35 0.60
9.1. RECORRIDO DE LA FILTRACIONCarga de filtración:
0.9077
5
4.5384 < 6.7167
OK! No esiste tubificacion
2.00 3.7500
2.00 No necesita lloradores!
1000.00
-67.6626
La subpresión es mayor que la presión del agua sobre el delantal!
2400
-0.0282 OK! Menor al asumido
Ho (m) =
Z1 (m) =
Xc (m) =
Yc (m) =
R1 (m) =
R2 (m) =
R3 (m) =
R4 (m) =
Xazud (m) =
bazud (m) =
bazud (m) =
S (m) =
ed1 (m) =
ed2 (m) =
H1 (m) =
H2 (m) =
V1 (m) =
V2 (m) =
Bazud (m) =
HZ1-Y2 (m) =
Longitud de Filtración: LF Longitud de percolación: LW
CLane (m) =
LF (m) = LW (m) =
Localización de lloradores apartir del patín de salida del azud: LRP
LRP (m) = LF (m) =
LRP (m) =
Verificación del espesor del delantal aguas abajo: ed2
Sd2 (Kg/m2) =
ðd2 (Kg/m2) =
pec°c° (Kg/m3) =
ed2 estimado (m) =
85.0
85.1
5..0oH
XY
85.0
85.1
5..0oH
XY S
azudH
oH
cX azudX
1Z
cY
2de
azudb
S
azudH
oH
1Z
2de
azudb
azudB
1de
1V
2V
2H1H
9
0.50
0.00
0.25
-9.75 Se asume 4.00
9.3. VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD Momentos en ß
i1 0.25 0.742 0.21 1.003 1.29 0.904 0.60 1.005 2.10 0.746 2.35 0.607 1.008 2.64
CUADRO RESUMEN:
SECCION A W X W*X Y W*Ym2 Kg m Kg-m m Kg-m
1 0.23 540.00 0.13 67.50 0.45 243.002 1.26 3,024.00 1.30 3,931.20 0.30 907.203 0.21 501.59 0.35 177.81 1.10 551.754 0.65 1,549.21 0.89 1,377.76 0.93 1,445.93
Sumatoria 1-4 5,614.79 5,554.27 3,147.87
5 0.15 154.34 0.35 54.71 2.27 350.246 3.34 3,336.22 1.10 3,684.85 1.47 4,901.747 0.44 443.10 2.05 908.35 0.97 429.47
Sumatoria 5-7 3,933.66 4,647.92 5,681.46
Sumatoria 1-7 9,548.46 10,202.19 8,829.33
9.3.1. ESTABILIDAD DEL AZUD CUANDO ESTA VACIA
0.990.78 0.99 1.57 OK!
0.560.63 0.56 1.27 0
9.3.2. ESTABILIDAD DEL AZUD CUANDO ESTA LLENA EN MAX. AVENIDA
1.070.78 1.07 1.57 OK!
0.920.88 0.92 1.76 OK!
9.2. LONGITUD DE PROTECCION DE LECHO DESPUES DEL DELANTAL AGUAS ABAJO: Lz
CB (m) =
Hazud (m) =
qu (m3/s/m) =
LT (m) =
Lz (m) =
Xi Yi
XCG (m) = X6/3 < XCG < 2X6/3
YCG (m) = Y8/3 < YCG < 2Y8/3
X'CG (m) = X6/3 < XCG < 2X6/3
Y'CG (m) = Y8/3 < YCG < 2Y8/3
2Y8Y
3Y
1Y
4Y
5Y
6Y
7Y
1X 2X 3X 4X
5X
6X
1 2
3
4
5
6
7
9.3.3. ESTABILIDAD DEL AZUD CUANDO SE PRODUCE SISMO
0.0142
0.0280
1.0173 <= 1.1750 OK!
-0.1577
9.3.4. SUBPRESION TOTAL Y PUNTO DE APLICACIÓN
SecciónSp S'p Asp Xp Mp
Kg/m m Kg-m/m1.00 2,638.50 1,767.80 2,107.47 1.18 2,476.282.00 1,338.50 896.79 1,023.43 0.78 801.68
Sumatoria: 3,130.89 3,277.96
1.05
3130.89 0.78 1.05 1.57 OK!
9.3.5. ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO Y AL VOLTEO
Coeficiente de estabilidad al deslizamiento:Empuje Hidrostático:
3208.150
0.7720.75 Se Asume
Peso propio: 1.50 1.5 OK!
9548
1.07 Coeficiente de estabilidad al volteo:
Subpresión:
3130.89
1.05 1.77 1.5 OK!
10. DISEÑO DE MUROS DE ENCAUZAMIENTOCálculo de empujes horizontales:Hidrostático:
0.77
1.31
Suelo saturado:
1.80 debajo del delantal aguas arriba
0.32
0.20
Cálculo del centro de gravedad del muro:
1.70 Peso específico del terreno
2.40 Peso específico del concreto
0.25 espesor superior de muro
1.05 espesor inferior de muro0.30 borde libre interior
0.60 altura del cimiento del muro apartir de la base del azud hacia abajo
1.40 altura lateral exterior de muro apartir del nivel de la cimentacion0.20 borde libre exterior0.30 altura de la losa bajo el azud
0.84 altura del lateral exterior de muro(arriba)
0.74 altura de carga de agua sobre el azud
0.50 altura del azud ya asumido
2.44 altura total de muro
Momentando en X6/2
ex (m) =
mx (m) =
XR (m) =
eR (m) =
Kg/m2 Kg/m2
Xp (m) = X6/3 < XCG < 2X6/3
Sp (Kg/m) =
E1 (Kg-m) =
Y1 (m) =f ( ) =
Cd ( ) =
W2 (Kg-m) =
X2 (m) =
S3 (Kg-m) =
X3 (m) = Kv ( ) =
Eo (Tn) =
Yo (m) =
ðs (Tn/m3) =
E1 (Tn) =
Y1 (m) =
ðns (Tn/m3) =
ðc (Tn/m3) =
Em (m) =
EM (m) =Bli (m) =
HC (m) =
HB (m) =Ble (m) =S (m) =
HA (m) =
Ho (m) =
Hazud (m) =
HM (m) =
1
32
E
fSWCd
3311
22
XSYE
XWKv
>
>
Sección Area W X W*X Y W*Y
Tn m Tn-m m Tn-m1 0.15 0.36 1.18 0.42 0.30 0.112 0.61 1.46 0.93 1.35 1.22 1.783 1.12 2.69 0.40 1.08 0.70 1.884 0.42 1.00 0.53 0.53 1.68 1.675 0.34 0.57 0.27 0.15 1.96 1.12
Sumatorias 6.08 3.54 6.56
0.58
1.08
Verificación del coeficiente de seguridad al deslizamiento:0.6
3.34 1.5 OK!
Verificación del coeficiente de seguridad al volteo:
3.54
1.07
3.30 1.5 OK!
Em
BleBli
5
HaHo
4
2
SHb 3
1 Hc
EM
m2
XCG (m) =
YCG (m) =
f ( ) =
Cd ( ) =
Me (Tn-m) =
Mv (Tn-m) =
Cv ( ) =
Hazud
>
>
CUADROS RESUMENES
DATOS DE ENTRADA
20.00
0.610
0.004
0.020
0.004
0.015
25.000
6.000
0.856
0.329
8.433
VENTANA DE CAPTACION Y LIMPIA
0.500.300.10
0.50
0.25
0.00950.0905
9.00
0.003
0.014
0.29
2.52
0.60
ALTURA DE TIRANTES
0.738
2.043
0.092
0.841
CARACTERISTICAS DEL PERFIL CREAGER
0.74
1.00
0.209
0.093
0.391
0.173
0.219
0.391
GEOMETRIA DE LA CURVA DEL AZUD
Absisa H. Ordenada V.X Y
0.00 0.00
0.10 0.010.40 0.12
0.60 0.250.80 0.43
1.00 0.651.30 1.05
1.60 1.54
ANeta (há) =
MRiego (l/s) =
Qcap (m³/s) =
Qmáx (m³/s) =
Qd (m³/s) =
Srío ( ) =
Krío ( ) =
Brío (m) =
Trío (m) =
Q1 (m³/s) =
Q2 (m³/s) =
Hazud (m) = a (m) =e (m) =
bcanal (m) =
ev (m) =
eb (m) = t (m) =N =
Scanal ( ) =
ncanal ( ) =
dcanal (m) =
sc (%) =
blimpia (m) =
Ho (m) =
y1 (m) =
y2 (m) =
yn (m) =
Ho (m) =
Z1 (m) =
Xc (m) =
Yc (m) =
R1 (m) =
R2 (m) =
R3 (m) =
R4 (m) =
GEOMETRIA DE LA CIMENTACION DEL AZUD
1.500.50
0.20
0.30
0.25
0.60
0.60
0.30
2.35
6
10.00
4.00
DISEÑO DE MUROS DE ENCAUZAMIENTO
0.25
1.050.30
0.60
1.400.200.30
0.84
0.74
0.50
2.44
bazud (m) =S (m) =
ed1 (m) =
ed2 (m) =
H1 (m) =
H2 (m) =
V1 (m) =
V2 (m) =
Bazud (m) =
Brío (m) =
Lp (m) =
Lz (m) =
Em (m) =
EM (m) =Bli (m) =
HC (m) =
HB (m) =Ble (m) =
S (m) =
HA (m) =
Ho (m) =
Hazud (m) =
HM (m) =