1.- MEMORIA HIDRAULICA2.- MEMORIA ESTRUCTURAL HINCADO DE TUBERIA3.- MEMORIA ESTRUCTURAL DE CAJA RECEPTORAMEM-EST-4 ABR-058DEL CONTRATO No. SGIH-OCPBC-BC-11-CIH-027-RF-ADDESARROLLO REGIONAL ESPECIALIZADO, CONSULTORES ASOCIADOS S.A. DE C.V.COMISION NACIONAL DEL AGUAPROYECTO EJECUTIVO CANAL PRINCIPAL 4 DE ABRIL Y SU ZONA DE RIEGO DISTRITO DE RIEGO 014RIO COLORADO BAJA CALIFORNIA Y SONORAMEMORIA DE CALCULO DE LA ESTRUCTURA DEL CRUCE DE FFCC KM 23+730 DEL CANAL 4 DE ABRILDESARROLLOREGIONALESPECIALIZADOCONSULTORESASOCIADOS S.A. DE 1.- MEMORIA HIDRAULICAMEM-EST-4 ABR-058DEL CONTRATO No. SGIH-OCPBC-BC-11-CIH-027-RF-ADDESARROLLO REGIONAL ESPECIALIZADO, CONSULTORES ASOCIADOS S.A. DE C.V.KM 23+730 DEL CANAL 4 DE ABRILCOMISION NACIONAL DEL AGUAPROYECTO EJECUTIVO CANAL PRINCIPAL 4 DE ABRIL Y SU ZONA DE RIEGO DISTRITO DE RIEGO 014RIO COLORADO BAJA CALIFORNIA Y SONORAMEMORIA DE CALCULO DE LA ESTRUCTURA DEL CRUCE DE FFCC DESARROLLOREGIONALESPECIALIZADOCONSULTORESASOCIADOS S.A. DE CALCULO DE LAS PERDIDAS EN EL SIFON PROPUESTO A BASE DE 4 TUBERIAS DE PRFV CON DIAMETRO DE 2 M Y CON ENCAMISADO DE 4 TUBERIAS DE ACERO CON DIAMETRO D 2.5 M, CANALPRINCIPAL 4 DE ABRIL EN EL DR 014, MEXICALILOCALIZACION DEL KM 23+730 DEL PROPIO CANALCAJA ALIMENTADORAAncho de plantilla del canal b= 3.5 mAltura del canal alimentador h= 3.5 mBordo libre del canal alimentador b.l.= 0.51 mTirante del canal alimentador d= 2.99 mTalud del canal alimentador t= 1.50 adimArea hidraulica del canal A= 23.88 m2Perimetro mojado Pm= 14.28 mRadio hidraulico Rh= 1.67 mPendiente del canal alimentador S= 0.0001 adimRugosidad en el canal n= 0.016 adimVelocidad en el canal de entrada Ve= 0.88 m/sCapacidad del canal alimentador Qcanal= 21.0 m3/sSIFONEntradaElevacion piso de canal El piso canal= 12.158 mElevacion piso de estructura El piso= 12.158 mElevacion espejo de agua cap canal El esp= 15.15 mElevacion de operacinN1= 15.15 mGasto de entrada al sifn Qe= 21019.7 lpsNmero de conductos NC= 4Gasto de entrada al sifn por cada conducto Qe= 5254.9 lpsCANAL DE SALIDAPara que pase un gasto deQs= 21019.7 lpsAncho de plantilla del canal b= 3.5 mTirante del canal de salida d= 2.99 m AUSTAR AL GASTO DE SALIDA Talud del canal alimentador t= 1.50 adimArea hidraulica del canal A= 23.88 m2Perimetro mojado Pm= 14.28 mRadio hidraulico Rh= 1.67 mPendiente del canal alimentador S= 0.00010 adimRugosidad en el canal n= 0.016 adimVelocidad en el canal de salidaVs= 0.88 m/sGasto del canal de salida Qcanal= 21.0 m3/sSalidaElevacion piso de canal El piso canal= 11.852 mElevacion piso de estructura El piso= 11.852 mElevacion de operacinN2= 14.842 mCalculo del diametroDesnivel entre espejos de aguaN1-N2= 0.306 mCota del FFCC (hongo del riel) riel= 14.01Colchon sobre el tubo colchon= 3.13Cota mas baja del sifon N3= 8.8 mPresin de trabajo Pt= 0.63 kg/cm2RD recomendada RD= 13.5Presin de trabajo recomendada Ptr= 9 kg/cm2P de reventamiento recomendada Prr= 36.1 kg/cm2Longitud del sifon L= 18 mPendiente de energia J= 0.01700 adimCoeficiente de rugosidad HW C= 130 adimDiametro calculado D= 1.108 mDiametro EXTERIOR propuestoD= 80 inDiametro EXTERIOR propuestoD= 2032.0 mmEspesor de las paredes e= 25.4 mmDiametro interior propuesto Dint= 1.981 m OK DIAMETRO ACEPTADODimetro del encamisado Denc.= 2.200 mVelocidad en el conducto Vt= 1.70 m/s OK VELOCIDAD PERMITIDAPrdidas por friccin por cada tubo Hf= 0.018 mPrdidas por friccin total en los conductos Hf= 0.018 mVerificacin de las prdidasa).- Por cambio de direccin:Codos verticales 1 0 0.000 m2 0 0.000 m3 0 0.000 m4 0 0.000 mhf= 0.000 mb).- Por entrada al tubo (transicion)Velocidad en el tubo Vt= 1.70 m/sVelocidad en la caja de entradaVc= 0.45 m/shte= 0.014 mA=90 225 . 02ngVhf54 . 0 63 . 22785 . 0 J D C Q =( )gv vhcr tte21 . 02 2=c).- Por salida del tubo (transicion)Velocidad en el tubo Vt= 1.70 m/sVelocidad en la caja de salida de salida Vs= 0.45 m/shte= 0.028 md).- Por rejillasRejilla de entradaArea bruta de la estructura Ag= 46.55 m2 0.00635ancho de solera bs= 0.0127 malto de solera ds= 3.5 marea de cada solera As= 0.044 m2Nmero de soleras Ns= 90Area libre de rejillas An= 42.550 m2Coef. de prdidas en la estructura K= 0.20 adimvelocidad entre rejillas Vn= 0.49 m/shn= 0.005Suma de prdidas localesa).- Por cambio de direccin: 0.000 mb).- Por entrada al tubo (transicion) 0.014 mc).- Por salida del tubo (transicion) 0.028 md).- Por rejillas 0.005 mPrdidas locales 0.046 mPrdidas por friccin 0.018 mPrdidas totales 0.064 mDiferencia de carga 0.306 mCarga en la salida del sifn 0.242 mGOLPE DE ARIETEDiametro interor de la tubera D= 1.981 mVelocidad en la tubera Vt= 1.70 m/s( )gv vhcr tts22 . 02 2=245 . 0 45 . 1||.|

\|||.|

\| =gngnAAAAKgvK hnn222=Espesor de la pared del tubo e= 0.025 mCota de la compuerta N2= 14.842 mDistancia de la compuerta al inicio L= 18 mRelacion de modulos de Elasticidad K= 5 adimCeleridad de la onda de presinC= 472.88 m/sTiempo de cierre o de maniobra T= 0.08 segSobrepresin de golpe de ariete ha= 8.22 kg/cm2Presion de reventamiento de la tubera Prr= 36.1 kg/cm2SE ACEPTA LA TUBERIATIEMPO DE MANIOBRA PARA EVITAR EL GOLPE DE ARIETECarga esttica de la compuertaN1-N2= 0.031 kg/cm2Sobrepresin mxima permitida Ha= 36.069 kg/cm2Tiempo de maniobra para evitar G.A. Tm= 0.17 segMdulo de elasticidad del agua 1010K0.501.005.004.4018.00SE ACEPTA LA GEOMETRIA DEL SIFON CON 4 CONDUCTOS DE 78" DE DIAMETRO EXTERIOR CADA UNO CON UN ESPESOR DE TUBERIA DE xx mmAsbesto cementoPlsticoRelacin de mdulos de elasticidaddel agua y del material de la tubera.Material de la tuberiaAceroHierro fundifoConcretoeDkC+=3 . 489900CLT2=gCVha =gHaLVTm2=2.- MEMORIA ESTRUCTURAL HINCADO DE TUBERIAMEM-EST-4 ABR-058DEL CONTRATO No. SGIH-OCPBC-BC-11-CIH-027-RF-ADDESARROLLO REGIONAL ESPECIALIZADO, CONSULTORES ASOCIADOS S.A. DE C.V.KM 23+730 DEL CANAL 4 DE ABRILCOMISION NACIONAL DEL AGUAPROYECTO EJECUTIVO CANAL PRINCIPAL 4 DE ABRIL Y SU ZONA DE RIEGO DISTRITO DE RIEGO 014RIO COLORADO BAJA CALIFORNIA Y SONORAMEMORIA DE CALCULO DE LA ESTRUCTURA DEL CRUCE DE FFCC DESARROLLOREGIONALESPECIALIZADOCONSULTORESASOCIADOS S.A. DE MEMORIA DE CALCULO PARA LA ESTRUCTURA CRUCE DE FFCC EN EL KM 23+730 Determinacion de cargas para el diseoPeso del riel, durmientes y accesorios 600 kg/m2Peso de Balasto400 kg/m2Distancia del patin del riel al lomo superior del tubo 3.15 mPeso especifico del terreno 1875 kg/m3Longitud de durmientes 2.44 mPeso del riel, durmientes y accesorios 600 Kg/m2Peso de Balasto400 Kg/m2Peso del terreno 5906 Kg/m2Total W1= 6906 Kg 67750.3Si se toma una longitud unitaria para el analisis tenemos lo siguiente:Determinacion de las cargas vivasSe considera para este caso la carga COOPER E 80 80000 Lb/pieCOOPER E 80 36320 KgCarga transferida a la profundidad del tubo = 3.15m 110000 Newton/m11216.9 Kg La longitud del tubo de encamisado en donde se reparten las cargas es:L1= 3.7Carga viva W2= 3032 Kg/mCarga por Impacto% de impacto= 100(W2 / (W2 + W1))= 30.5%Aplicando este porcentaje a W2 tenemos:W3= 925 Kg/mCarga total= 10863 Kg/mArea en donde se reparten las cargas = diam. Tubo x longitud L1= 8.14 m2Carga Total P= 4938 Kg/mDiseo del tubo del encamisado:La carga viva se transmite en el terraplen uniformemente en una zona limitada por dos planos inclinados con talud 1/5:1Datos del tubo propuesto:Diametro interior 220 cmDiametro nominal 220 cmMaterial Acero al carbon NORMAAPI-51-Gr BFy= 2460 kg/cm2EspesorAPI-51-Gr BCarga total 4938 Kg/mRadio del tubo 1.1 mEspesor propuesto 2.54 cmCalculo del Momento FlectorPor fmula= M= (PR^2)/4= 1494 kg -mConsiderando un esfuerzo de flexin permisible (Fs)= 0.6 Fy= 1476 kg/cm2Por otro lado se debera cumplir que Fs= 6M/e^2Despejando el espesor se tiene:e= 2.46 cmREVISION DEL ESPESOR PROPUESTO PARA EL TUBO DE ENCAMISADOCarga viva por trnsito de ferrocarril en la superficieDiametro interior de tubo de encamisado: 2.2 mEspesor del tubo del encamisado: 25.4 mmPH =50,000 Pa (tabla AASHTO)WL = (50,000) (2.20) =110,000 N/mDeterminacin de la deflexin vertical y pandeoDeterminacion de cargas para el diseo600 kg/m2400 kg/m23.15 m1960 kg/m32.44 m600 Kg/m2400 Kg/m26174 Kg/m27174 Kg/m70377 Newton/m110,000 Newton/mPara el cruce con la va de ferrocarril en el Kilmetro, 23+730, se calcular la carga sobre una camisa de acero de 2.20 m de dimetro interior y 25.4 mm de espesor.La altura del relleno es de 3.15 m. La carga es la producida por una locomotora COOPER E-80 es de 50,000 Pa, segn los valores propuestos pos la AASHTO, por lo que:La tubera al cruzar la va de ferrocarril utiliza una camisa de acero, API-51-Gr B de dimetro interior 2.20 m y espesor 25.4 mm y a una profundidad por encima de la camisa de 3.15 m. A esto corresponde una carga del suelo, riel y balastro de 70,377 N/m, y una carga viva del ferrocarril de 110,000 N/m, el mdulo de reaccin del suelo es de 95.63 kg/cm2, o 9.4 MPa.Peso del riel, durmientes y accesoriosPeso de Balasto Distancia del patin del riel al lomo superior del tuboPeso especifico del terrenoLongitud de durmientesPeso del riel, durmientes y accesoriosPeso de Balasto Peso del terrenoTotal W1=Total W2=ed x PH WL =a) Determinacin de la deflexin Datos:D1 = 1.25 (factor de retardo) 1.25K = 0.1 (constante de apoyo) 0.1E = 9.38 MPa 9.4 Mpade = 2.20 m = 2200 mmWc = 70,377 + 110,000 =180 Newton/mmr = 2.20/2 =1100 mmI = t3/12 =1366 mm4/mmE =205.94 MPa39.39 mmLa deflexin en la camisa al cruzar el FFCC es de 21.17 mmb) PandeoDatos:Pv = 0 (presin interna del tubo mayor que la atmosfrica)0w hw = (nivel de aguas freticas a esa profundidad) 9810 NewtonRw = 1WC = 70,377 N/mWL =110,000 N/mde =2.2 m91.800 Pa0.092 Mpapara el cruce del FFCCc) Criterios lmites de aceptacinDeflexin permisible = 5 % d = 0.05x2.20 = 110 mm > 39.39 mm (camisa)Carga de pandeo permisible = qa=+= A331' 061 . 0 r E EIr KW Dcc=+= A331' 061 . 0 r E EIr KW DccaeLecw h w vqdWdWR Pws + + + = + + +2 . 2000 . 1102 . 2750 . 671 810 . 9 02 / 13' ' 321((

=ewadEI E B RFSqRw = 1H= 3.15B'= 0.3286hr/de= 1.43< 2 FS= 3qa= 0.54 MPa0.092 MPa < 0.54 MPaPor conclusin el espesor propuesto en el tubo de encamisado es correcto.a). Determinacin de la fuerza de hincado.Ffr= K0 W tan UW= (WC + WL )/DeDatos:Ffr= Fuerza de friccin, N/m2K0=0.6 coeficiente de empuje de tierras para arenas semicompactasU= 2/3 =20.00= 30W= Carga total sobre la tubera, Nm2Wc= 70,377 N/mWL= 110,000 N/mde= 2.2 mW= 81,990 PaFfr= 17,905 PaConsiderando una longitud de camisa de 6 m, la fuerza de hincado ser:Determinacin de la fuerza requerida para el hincado de la tubera, el esfuerzo crtico de arrugamiento y el esfuerzo por hincado.2 / 13' ' 321((

=ewadEI E B RFSq( )heB2133 . 04 11'+=Fh = (L) (de)() (Ffr)Datos:Fh = Fuerza de hincado, NL =6 m, longitud de la camisaDe = 2.2m, dimetro exterior de la camisaFfr = 17,905fuerza de friccinFh =742.512 Nb) Esfuerzo crtico de arrugamientoDe la teora de pandeo de recipientes cilndricos de acero, se obtiene la siguiente expresion:Datos:fc =Esfuerzo crtico de arrugamiento, MPaE = 205.94 MPa, (modulo de elasticidad del acero)t =25.4 mm, (espesor de pared de la camisa)r =1100 mm, (radio de la tubera)fc =741.83 Mpac) Esfuerzo por hincadoDatos:fh =Esfuerzo por hincado, MPade =2200 mm, (dimetro exterior de la camisa)t =25.4 mm, (espesor de pared de la camisa)Fh = 742.512N, (fuerza de hincado)fh = 4.230 MPaDatos:Dado que el esfuerzo por hincado es mucho menor que el esfuerzo crtico por arrugamiento, fh