Estructuras Hidraúlicas
Maco Carlos JuanRegalado La Torre Martín
Zegarra González Rosa
DATOS DE INICIO:
RESUMEN TOTAL
Tr años
50.00 634.5732 140.6685 0.0771Gumbel Gumbel Gumbel III
634.5732 m³/s (Caudal de diseño)
Ubicación de la Bocatoma:
Caudal de Diseño : 634.57 m3/s En la bocatoma
CALCULO DEL CAUDAL A DERIVAR POR LOS CANALES
CULTIVO CAUDAL Lt/s
Margen derechamenestra 0.94l/s/ha 2100.00 1974
4.044algodón 1.13l/s/ha 1830.00 2069.73
Margen izquierdamaiz 1.00l/s/ha 1790.00 1790
4.034caña de azucar 1.20l/s/ha 1870.00 2244
CALCULO DE "s"
El calculo de la pendiente se ha obtenido en el perfil longitudinal, esta pendiente estácomprendida entre los tramos del kilometraje : 0+000 a
4.22
1080.00
Ancho de plantila (B) = 115.00 m Nota:Talud (Z) = 0 Se tiene un material a los costados del s = 0.00391 rio de tierra compacta
COTA Area (m²) P (m) R.H.^ 2/3 1/n s^ 1/2 97.130097.5000 42.55 115.7400 0.5132 13.514 0.06398.0000 100.05 116.7400 0.9023 13.514 0.06398.5000 157.55 117.7400 1.2143 13.514 0.063
Qmax avenida (m3/s)
Qmed avenida (m3/s)
Qmin avenida (m3/s)
Qmax 50 =
MOD. RIEGO
AREA CULT.
(ha)
Caudal por margen
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99.0000 215.05 118.7400 1.4858 13.514 0.06399.5000 272.55 119.7400 1.7304 13.514 0.063100.0000 330.05 120.7400 1.9550 13.514 0.063100.2800 362.25 121.3000 2.0738 13.514 0.063100.5000 387.55 121.7400 2.1640 13.514 0.063
En la grafica se obtiene el valor del : Q max =hallamos el valor de la cota del espejo de agua (en el canal de conducción de aguas arriba)
RESULTADOS DEL CALCULO HIDRAULICO DEL CANAL DE ENCAUZAMIENTO (AGUAS ARRIBA):
Valor aprox. En el aforo T = 115.00 m.
BL =Yn / 3 =100.28 m.s.n.m. Usar =
BL =
97.13 m.s.n.m. Yn =
B = 115.00 m.
0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0
96.0000
96.5000
97.0000
97.5000
98.0000
98.5000
99.0000
99.5000
100.0000
100.5000
CURVA DE AFORO (cota - caudales)
Caudales
Cotas (m.s.n.m)
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CANAL DE LA MARGEN IZQUIERDA :
DISEÑO DEL CANAL RECTANGULAR DE CAPTACION "CANAL CASTILLA" :
Asumimos un valor de b = 2.80 m.Qderivación = 4.044 m³/s
s = 0.00074n = 0.025A = b*Yn Formula a usar P = b+2*Yn Formula a usar
3.716Iterando se tiene:
Yn : Tirante normal = 1.610 m.
Yn = 1.610 m.
Con este valor remplazamos en las formulas y se calculan:
Area = 6.865Perim = 7.423 m.
Rad H. = 0.925 m.Velocidad = 2.001 m/s
hv = 0.204 m.E = Yn + hv = 1.814 m.
BL = Yn/3 = 0.537 m.
Se asumira: Usar BL = 0.40 m.
Yn + Bl + hv = 2.21 m.
12.50
Canal Rectangular Canal Trapezoidal
Figura Caracteristica de una Transición.
Longitud de transicion. Lt = (T - t)*Ctg 12.5°/2Para α = 12.50
Donde :B = T = 3.00 Canal Trapezoidal (Espejo)
Q*n/(s0.5) = A*(R2/3) = (A5/3)/(P2/3)
= [(b*Yn)5/3] / [(b + 2Yn)2/3]
m2
Bb
Lt
Bb
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b = t = 2.80 Canal RectangularRemplazando y calculando:
Lt = 0.451
Asumimos : Lt = 2.00 m.
DISEÑO DEL CANAL DE CONDUCCION DE SECCION TRAPEZOIDAL.
Adoptamos : Z = 1.250B = 3.000n = 0.025s = 0.000801
Qderivación = 4.044 m³/s
A = (b*Yn) + (Z * Yn²)
P =
3.572
Iterando tenemos :
Yn = 1.044 m.
Con este dato remplazamos en las formulas y tenemos:Area = 4.494 m²
Perimetro = 6.342 mRadio H. = 0.709 mEspejo = 5.610 m
bt = 6.610 mV = 0.900 m/shv = 0.041 m
E = Yn+hv = 1.085 mBL = Yn /3 = 0.348 m.
Asumiremos: BL = 0.40 m.
CANAL DE LA MARGEN DERECHA :
DISEÑO DEL CANAL RECTANGULAR DE CAPTACION "CANAL SAN ISIDRO" :
b+[2*Yn*(1+Z²)0.5]
Q*n/(s0.5) = A*(R2/3)
= (A5/3) / (P2/3)
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Asumimos un valor de b = 2.80 m.Qderivación = 4.034 m³/s
s = 0.00074n = 0.025 Revestimiento de Concreto A = b*Yn Formula a usar P = b+2*Yn Formula a usar
3.707Iterando se tiene:
Yn : Tirante normal = 1.607 m.
Yn = 1.607 m.
Con este valor remplazamos en las formulas y se calculan:
Area = 6.865Perim = 7.423 m.
Rad H. = 0.925 m.Velocidad = 2.001 m/s
hv = 0.204 m.E = Yn + hv = 1.811 m.
BL = Yn/3 = 0.536 m.
Se asumira: Usar BL = 0.40 m.Yn + Bl + hv = 2.21 m.
12.50
Canal Rectangular Canal Trapezoidal
Figura Caracteristica de una Transición.Longitud de transicion. Lt = (T - t)*Ctg 12.5°/2
Para α = 12.50Donde :
B = T = 3.00 Canal Trapezoidal (Espejo)b = t = 2.80 Canal Rectangular
Remplazando y calculando:
Lt = 0.451
Asumimos : Lt = 2.00 m.
DISEÑO DEL CANAL DE CONDUCCION DE SECCION TRAPEZOIDAL. (Revestimiento de Concreto).
Adoptamos : Z = 1.000B = 3.000n = 0.025s = 0.00076
Qderivación = 4.034 m³/s
Q*n/(s0.5) = A*(R2/3) = (A5/3)/(P2/3)
= [(b*Yn)5/3] / [(b + 2Yn)2/3]
m2
Bb
Lt
Bb
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A = (b*Yn) + (Z * Yn²)
P =
3.658
Iterando tenemos :
Yn = 1.096 m.
Con este dato remplazamos en las formulas y tenemos:Area = 4.488 m²
Perimetro = 6.099 mRadio H. = 0.736 mEspejo = 5.192 m
bt = 5.992 mV = 0.899 m/shv = 0.041 m
E = Yn+hv = 1.137 mBL = Yn /3 = 0.365 m.
Asumiremos: BL = 0.40 m.
DISEÑO DE LA VENTANA DE CAPTACION MARGEN IZQUIERDA.
Qvc = Qder = 4.044
Donde:C = 0.600
Avc = Ancho de la ventana de captacion = 2.800 m.Hvc = Altura de la vantana de captacion = 1.610 m.Arvc = Area de la ventana de captacion = Avc*Hvc = 4.507 m.
Qvc = Qder Qvc = 11.979*h^0.5Qder = 2.892*(K-h)
b+[2*Yn*(1+Z²)0.5]
Q*n/(s0.5) = A*(R2/3)
= (A5/3) / (P2/3)
Q = C*A*raiz(2*g*haho)
m3/seg.
h
Hsed
YNCR
Qvc
HvcH = P
Fondo de rio
canal rectangular. b = 2.80 m.
K
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5.12 m.Ecuacion: 11.98*h^0.5 + 2.892*h - 14.807 = 0
h Y = 0Solucion : 0.9929 0.000
Qvc = 11.936
Qder = 11.936
Reemplazando haho = 0.993 m.vc = La velocidad en la ventana de captacion será = Q/Arvc = 2.648 m/seg.
Se Recomienda Derivar el caudal excedente o controlar el ingreso mediante compuerta.
Qvc = Qder= 4.044hvc = 0.29 Qvc = 2.158*h^0.5
Arvc = 0.812 Qder = 2.892*(K-h)
Ecuacion: 2.158*h^0.5 + 2.892*h - 14.807 = 0h Y = 0
Solucion : 3.687 0.000
Qvc = 4.144
Qder = 4.144
Reemplazando haho = 3.687 m.vc = La velocidad en la ventana de captacion será = Q/Arvc = 5.103 m/seg.
RESUMEN : Avc = 2.800Hvc = 1.610
DISEÑO DE BOCATOMA - DISEÑO HIDRAULICO
Calculo de la rugosidad del rio :n
a) Valor Basico de n: Cauce en Grava Fina (Arenoso) = 0.0140b) Grado de irregularidad: Poco Irregular = 0.0100c) Cambio de dimensiones y de forma de las secciones transversales: Ocasionales = 0.0050d) Obstrucciones formadas por arrastre,raices, etc.: de efecto Apresiable = 0.0300e) Tomar en cuenta la vegetación: De efecto medio= 0.0150
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f) Aumento tuortosidad del cauce Longitud de Meandros similar a la de tramos Rectos
Lm / Lr de 1,00---1,2 Usar: 1,00 n = 0,000 Lr= Longitud del tramo recto (m) 0.0000
Lm= Longitud del tramo con meandros(m) 0.0000ns =a+b+c+d+e n = 0.0740
Diseño del Barraje fijo.
Calculo de la cota en B Tomando en cuenta la toma en el margen izquierdo.
Cota B = CFC + Yn + hv + 0.20
Donde:CFC: Cota de fondo del canalCFR: Cota de fondo del rio = 97.13
Hsed: Altura de sedimentos = 1.000Yncr: Tirante Normal del canal de captacion = 1.610
hvcr: Carga de Velocidad en Canal de captacion = 0.357Pt: Perdidas por transicion, cambio de direccion, etc. = 0.200
Calculando CFC: CFC = CFR + Hsed = 98.130 msnmCalculando la cota en B:Cota en B = CFC + hvcr + Yncr + Pt = 100.297 msnm
100.297
98.487
98.130
Cota B
BLcr
Yncr
Hsed
CFR
CFC
CFC =
Cota en B =
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97.1300
Calculo de la cota en B Tomando en cuenta la toma en el margen derecho.
Cota B = CFC + Yn + hv + 0.20
Donde:CFC: Cota de fondo del canalCFR: Cota de fondo del rio = 97.13
Hsed: Altura de sedimentos = 1.00Yncr: Tirante Normal del canal de captacion = 1.607
hvcr: Carga de velocidad de Canal de captacion = 0.357Pt: Perdidas por transicion, cambio de direccion, etc. = 0.200
Calculando CFC: CFC = CFR + Hsed = 98.130 msnmCalculando la cota en B:Cota en B = CCR + hvcr + Yncr + Pt = 100.294 msnm
100.294
99.737
98.130
97.1300
Calculo de altura de barraje tomando en cuenta el margen Izquierdo:
CASO 01: criterio de la ventana de captacion.
P = altura de sedimentos + Ycanal de captacion + desnivel de la ventana de captacion (h)
Hsed = altura de sedimentos = 1.000 m.Yncr = 1.610 m.
desnivel de la ventana de capatacion = 0.993 m.
CFR =
haho
Hsed
YNCR
Qvc
HvcH = P
Fondo de rio
Cota B
BLcr
Yncr
Hsed
CFR
CFC
CFR =
CFC =
Cota en B =
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P = 3.603 m.
CASO 02 Criterio de la cota en B.
P = cota en B - CFR
Remplazando :
P = 3.167 m
Resumen de PCaso 01 3.603 m. Analisis Criterio de la ventana de captacionCaso 02 3.167 m. Analisis Criterio de la cota B
Se asume un P = 5.120 m.
Calculo de altura de barraje tomando en cuenta el margen Derecho:CASO 01: criterio de la ventana de captacion.
P = altura de sedimentos + Ycanal de captacion + desnivel de la ventana de captacion (h)
Hsed = altura de sedimentos = 1.000 m.Yncr = 1.607 m.
desnivel de la ventana de capatacion = 0.993 m.
P = 3.600 m.
CASO 02 Criterio de la cota en B.
P = cota en B - CFR
Remplazando :
P = 3.164 m
Resumen de PCaso 01 3.600 m. Analisis Criterio de la ventana de captacionCaso 02 3.164 m. Analisis Criterio de la cota B
Se asume un P = 5.120 m.
Calculo del nivel de estiaje y maxima avenida por curva de aforo.
Cota Area Perime. Radio h. Pendi. Rugosi.(m2) (m) (m) S n
97.1300
97.5000 42.55 115.7400 0.36763 0.00391 0.074
98.0000 100.05 116.7400 0.85703 0.00391 0.074
haho
Hsed
YNCR
Qvc
HvcH = P
Fondo de rio
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98.5000 157.55 117.7400 1.33812 0.00391 0.074
99.0000 215.05 118.7400 1.81110 0.00391 0.074
99.5000 272.55 119.7400 2.27618 0.00391 0.074
100.0000 330.05 120.7400 2.73356 0.00391 0.074
100.2800 362.25 121.3000 2.98640 0.00391 0.074
Datos de bocatoma.Tirantes P = 5.120
Medio Max. Ave. Lbo = 115.000Por Curva: 1.9410 3.869 Sbo = 0.00391
nrio = 0.07400
Calculo de la Longitud del barraje fijo y del barraje movil
Predimensionamiento:
longitud barraje movil:longitud barraje Fijo:
lbf = lbo - #P*ep - 2*ee - lbm
Ademas se tiene que:
Predimensionamiento del espesor del Pilar (ep)
ep = espesor del pilar = 0.6 m.#p = numero de pilares = 2.00 unidad.Longitud de bocatoma = 115.00 m.
Predimensionamiento del espesor del estribo (ee)
ee = espesor del estribo = 0.40 m.
El area hidraulica del canal de limpia tiene una relacion de 1/10 del area obstruida por el aliviadero, teniendose:
A1 = A2 /10 ecuacion 01
A1 = Area del barraje movil A1 = P*Lbm
A2 = Area del barraje fijo A2 = P*lbf
0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0
96.0000
96.5000
97.0000
97.5000
98.0000
98.5000
99.0000
99.5000
100.0000
100.5000
CURVA DE AFORO (cota - caudales)
Caudales
Cotas (m.s.n.m)
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Reemplazando la ecuacion 04, 03 y 02 en 01 se despeja lbm:
lbm = 12 m.# de compuertas = 2.000 m.
longitud de cada compuerta = 5.000 m.
Entonces: lbm = 11.50 m.Lbf = 103.50 m.
Longitud de la bocatoma = 115.00 m.
Verificando el espesor del Pilar (ep)Longitud entre compuertas del Barrage Movil: Lcd
Lcd = 1.63 m.ep' = Lcd /4 = 0.41 m.
ep = 0.45 m. Cumple ep' < ep
Calculo la Carga Hidraulica "H":
Descarga sobre la cresta del cimacio (barraje fijo).
Qmax = Qcanal de limpia + Qaliviadero demasias
Qbf : Descarga del aliviaderoE : Coeficiente de reduccionC : coeficiente de descargaL : Longitud efectiva de la crestaH : Carga sobre la cresta incluyendo hvL1 : Longitud bruta de la cresta = 103.50 m.N : # de pilares que atraviesa el aliviadero = 2.00Kp : Coeficiente de contraccion de pilares = 0.010Ka : Coeficiente de contraccion de estribos = 0.00
Se seguirá un proceso Iterativo:Para un H= 1.450 m Asumido hasta que el Qmax sea igual a:
Calculo de Longitud efectiva de la cresta (L):
L = 103.442 m.
Calculo del Coeficiente de descarga variable (C) :
C = Co * K1 * K2 * K3 * K4
* Por efecto de la profundidad de llegada (Co):P/H = 3.531
En la fig.3 (DBI), pag307 (MPG-T) tenemos que :Co = 3.95
* Por efecto de las cargas diferentes a la del proyecto (K1):
he = Hhe/H = 1.00
Qbf = 0.55*C*L*H3/2
L = L1 - 2(N*Kp + Ka)*H
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En la fig. 4 (DBI), pag307,(MPG-T) tenemos que.
C/Co = K1 = 3.95
* Por efecto del talud paramento aguas arriba (K2):
K2 = 1.00
*
P = hd = 5.12
(hd + H)/H = 4.53
En la fig 7 (DBI), pag 310 (MPG-T) tenemos que:K3 = 1.00
* Por efecto de la interferencia del agua de descarga:
hd = 2*H/3 = 1.134
hd/he = 0.667En la fig.8 (DBI), pag 311 (MPG-T) tenemos:
K4 = 1.00
Remplazando tenemos que.
C = 3.89
Calculando Qbf:Qbf = 386.42
Descarga en la compuerta de limpia (barraje movil).
Se considera que cada compuerta funciona como vertedero cuya altura P = 0.Para ello seguieremos iterando, igual que anteriormente asumiendo un valor de h, para ello usaremos la siguiente formula:
Qbm : Descarga del aliviaderoE : Coeficiente de reduccionC . coeficiente de descarga
Lbm : Longitud efectiva de la compuerta (barraje movil).H' : Altura total del agua.
Longitud bruta de la cresta = 11.50 m.N : # de pilares que atraviesa el aliviadero = 2.00Kp : Coeficiente de contraccion de pilares = 0.01Ka : Coeficiente de contraccion de estribos = 0.00
H' = Altura total del agua = P + H = 6.57
Calculo de Longitud efectiva de la cresta (L):
L = 11.24 m.
Calculo del Coeficiente de descarga variable (C) :
C = Co * K1 * K2 * K3 * K4
Por efecto de la interferencia del lavadero aguas abajo y de la sumergencia (K3):
m3/seg.
Qbm = 0.55*C*Lbm*H'3/2
Lbm = L2 - 2(N*Kp + Ka)*H
L2 :
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* Por efecto de la profundidad de llegada (Co):P/H = 3.531
En la fig.3 (DBI), pag307 (MPG-T) tenemos que :Co = 3.95
* Por efecto de las cargas diferentes a la del proyecto (K1):
he = Hhe/H = 1.00
En la fig. 4 (DBI), pag307,(MPG-T) tenemos que.
C/Co = K1 = 1.00
* Por efecto del talud paramento aguas arriba (K2):
K2 = 1.00
*
H' = Hd = 3.50d = 0.00
(Hd + d)/H' = 1.00
En la fig 7 (DBI), pag 310 (MPG-T) tenemos que:K3 = 0.77
* Por efecto de la interferencia del agua de descarga:
hd = 2*H/3 = 2.334
hd/he = 0.667En la fig.8 (DBI), pag 311 (MPG-T) tenemos:
K4 = 1.00
Remplazando tenemos que.
C = 2.387
Calculando Qbm:Qbm = 248.440
Calculando Qmax:
Qmax = Qbm + Qbf
Qbm = 248.440Qbf = 386.421Qmax = 634.861
Se itero hasta que el Qmax = 634.573
ReumenLbm = 11.500 m.Lbf = 103.500 m.ep = 0.400 m.ee = 0.400 m.
Lbo = 115.000 m.P = 5.120 m.H = 1.450 m.
Por efecto de la interferencia del lavadero aguas abajo y de la sumergencia (K3):
m3/seg.
m3/seg.m3/seg.m3/seg.
m3/seg.
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H' = 6.570 m.Qbm = 248.440Qbf = 386.421Qmax = 634.861
Calculo de la cresta, cimacio, Azud o Perfil.
De la figura Observamos, de acuerdo a la posiciónde los ejes que pasan por encima de la cresta la porción quequeda aguas arriba del origen se define como una curva circular compuesta y una tangente.
Con el valor de hv/H = 0.0114Se va a los monogramas pag 305 (MPG-T) y se calcula Zc, Yc, R1 y R2.
H = 1.450 m. Carga hidraulica del barraje fijoQ bf = 386.421 m³/s Caudal del barraje fijoLbf = 103.500 m. Longitud del barraje fijoP+H = 6.570 m.
q = Qbf/Lbf = 3.734 m²/s Caudal unitario o especificoV = q/(P+H) = 0.568 m/shv = V²/2g = 0.016 m.
Xc/H = 0.214Yc/H = 0.047
0.460
0.227Xc = 0.310 m.Yc = 18.162 m.
47.610 m.
1.491 m.
49.101 m.
Con la relacion de hv/H = 0.0114 se calcula k y n.
Del Abaco N° 01 (DBI), pag 304 (MPG-T) obtenemos los valores de :
k = 0.530n = 1.793
Remplazando en la ecuacion general tenemos:
m3/seg.m3/seg.m3/seg.
Calculo de los valores Xc, Yc, R1 y R2.
Datos De Monogramas 2:3
R1/H =
R2/H =
R1 =
R2 =
R1-R2 =
P
hv
hoH
Xc
R1R2
X
Y
Yc
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1.793Y/Ho = -0.5300 *( X/Ho)
1.793Y = -0.3947 * X
X = 1.6794
Calculo del punto de tangencia (Pt)
Derivando la ecuacion de Creager en :-0.793
tg a = dy/dx = tg45 = 1 = -0.708 * X
Despejando este valor tenemos que:X = 0.647 m Puntos de Tangencia.Y = -0.181 m
Punto X (m) Y (m)1 0.00 0.0002 0.10 -0.0063 0.20 -0.0224 0.30 -0.0465 0.40 -0.0766 0.50 -0.1147 0.60 -0.1588 0.70 -0.2089 0.80 -0.26510 0.90 -0.32711 1.00 -0.39512 1.10 -0.46813 1.20 -0.54714 1.30 -0.63215 1.40 -0.72216 1.50 -0.81717 1.60 -0.91718 1.70 -1.02219 1.80 -1.13220 1.90 -1.24821 2.00 -1.36822 2.10 -1.49323 2.20 -1.62324 2.30 -1.75725 2.40 -1.89726 2.50 -2.04127 2.60 -2.19028 2.70 -2.34329 2.80 -2.50130 2.90 -2.66331 3.00 -2.83032 3.10 -3.00133 3.20 -3.17734 3.30 -3.35735 3.40 -3.54236 3.50 -3.73137 3.60 -3.92438 3.70 -4.12239 3.80 -4.32440 3.90 -4.53041 4.00 -4.74042 4.10 -4.95543 4.175 -5.12
*(Y1/1.793)
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Aplicando la Ecuacion de Bernoully entre los puntos 1 y 2:
Tenemos:P + H = d1 + h1 ...................... 1
h1 = V1² / ( 2 x g) Qbf = 386.42 m³/s
Lbf = 103.50 m.
V1 = Qbf / (d1 x Lbf )
Remplazando el valor de V1 en h1 y luego en la formula 1
Se tiene:P + H = d1 + [ ( Qbf / (d1 x Lal ) )² / 2g ]
la suguiente ecuación:
Calculo de los tirantes Conjugados (y1, y2).
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00
-5.00
-4.50
-4.00
-3.50
-3.00
-2.50
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
Geometria del Aliviadero.
Horizontal (m).
Vertical (m).
H
epd
P
Y1
10
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1 d1³ - 128.9 d1² + 13.94 = 0
Tanteo debe cumplir = 0
d1
0.15
0.20
0.25
0.30
0.329
0.35
0.40
0.45
V1 =
hV1 =
Calculo de tirante conjugado (d2) :
N°F°=V1 / [ g * d1 ]^0.5 = 6.31
d2 / d1 = 0.5 * [ (1 + 8F²)^0.5 - 1] = 8.437
d2 = 0.33 m. x 8.437 = 2.78 m.V2 = 1.344 m/s
Datos:Lbf = 103.500 m.
P : Altura de la aliviadero fijo = 5.120 m.H : Carga hidraulica sobre el aliviadero = 1.450 m.
Qbf = 386.4214 m3/seg.
Tomando Bernaulli entre la seccion de control que se localiza sobre la cresta y al pie de la cortina, tal como se muestraen la figura:
Donde :
0.00 Perdidas de descarga dentro del tramo.P + H = 6.570 m.
Qbf = 386.421 m³/s
0.329 m.P + H = 6.88 Cumple
11.339 m/seg.
Asumiendo un espesor del colchon amortiguador:
epd = 0.65 m.
Z = P+epd = 5.770 m.Qbf = 386.421 m³/slbf = 103.500 m.
Calculando Y1 (forma 01):
P + H = Y1 + (V1²/2g) + S perdidas
S perdidas =
hv1 = V12/(2*g) = q2/(2*g*Y1
2) : perdidas de carga por velocidad.
Y1 =
V1 =
Calculando Y1 (forma 02):
0 2 4 6 8 10 12
0
2
4
6
8
10
12
y
d1
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1.124 m.Abf = Yc*Lbf = 116.358Vc = Qbf/Abf = 3.321 m/s.hv = Vc²/2g = 0.562 m.
0.000 Perdidas de descarga dentro del tramo.
Remplazando estos valores en la ecuacion tenemos que:
7.46 m.
Conjugando estas dos ultimas ecuaciones tenemos la ecuacion:
0.7105 7.461Y1^3 - 7Y1^2 + 0.7105= 0
Iterando tenemos que:
0.315a = 0.000
11.837
Resumen
0.329 m 11.339
0.315 m 11.837
0.329 m 11.837
2.907
1.284
RESUMEN:
0.329 m.
2.907 m.
11.837 m/seg
1.344 m/seg.
Calculo del Numero de Froude.
6.587 Caso = 4.00
Profundidad de la cuenca o de la poza de disipacion.
0.412 m.Se asume S = 0.900 m.
Radio de la curva al pie del Azud
1.646 m.
Longitud del estanque amortiguador o poza de disipacion
Yc = [Qbf²/(Lbf²*g)]1/3 =m2
S perdidas =
Y1 + (V1²/2g) = Z + Yc + hv - Sperdidas.
Y1 + (V1²/2g) =
V1 = Qbf/(Lbf*Y1)
Y1 + / Y1² =
Y1 =
V1 = Qbf/(lbf*Y1) =
Caso 01: Y1 = Caso 01: V1 =
Caso 02: Y1 = Caso 02: V1 =
Y1 = V1 =
Calculo de Y2:
Y2 = -Y1/2+[(2Y1*V1²/g) + (Y1²/4)]0.5
Y2 = Tirante conjugado en 2 =
V2 = Velocidad en 2 =
Y1 =
Y2 =
V1 =
V2 =
F1 = V1/raiz(g*Y1)
F1 =
S = 1.25*Y1 =
R = 5*Y1 =
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Según Lind Quist:
Lpd = 12.887 m.
Según Safranez:
Lpd = 13.012 m.
Según Pavloski:
Lpd = 12.984 m.
Según Torres Herrera:
Lpd = 18.042 m.
Longitud promedio de la poza de disipacion = 18.04
Se asume una Lpd = 20.00
Calculo del espesor del enrrocado:
Donde:e = espesor de enrocado.
q = Caudal unitario o especifico = 3.734 m³/s/mHt = Carga hidraulica total = H + P = 6.570 m.
Reemplazando valores tenemos:e = 1.282 m.
e = 1.300 m.
Calculo de la longitud del enrocado:
Donde:
6.570q = Caudal unitario o especifico = 3.734
Material del cauce CLimo o arena muy fino 18
Arena fina 15Arena de grano grueso 12
Grava y arena 4--9Cascajo con grava y arena 4--6
Reemplazando valores tenemos:
Le = 24.164 m.
Usar Le = 25.000 m.
Calculo de la longitud del solado delantero (Lsd):
Lsd = 5*H Lsd = 7.25 m.
SE asume = 10.00 m.
Lpd = 5*(Y2-Y1)
Lpd = 6*Y1*V1/(g*Y1)1/2 = 6*Y1*F1
Lpd = 2.50*(1.90*Y2-Y1)
Lpd = 7.00*(Y2-Y1)
e = 0.6*q1/2/(Ht/g)1/4
Le = C*raiz(H)*(0.642*q1/2-0.612)
H = Carga de agua para maxima avenida o carga hiraulica total = H + P =
C = Coeficiente de filtracion de Blight que depende de la clase de material del lecho del rio =
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Calculo de los muros de encauzamiento.
Calculo de la longitud del muro de encuzamiento.
Aguas arriba = 10.000 m. Depende de la topografia.Cimacio : ld + d = 4.175 m.
Aguas abajo = 30.00 m. Depende de la topografia.Estanques = 45.000 m.
Longitud de muro total = 89.175 m.Se asume un valor de lme = 84.200 m.
Calculo de la altura del muro de encauzamiento:
Hm = 1.25*(H+P)
Hm = 8.213 m.
Hm = 8.300 m.
0.25*(H+P) = 1.64
Verificacion de espesor de poza de disipa epd
Determinacion del espesor del colchon o poza según Krochin:
emin = 0.30 m.Factor de Seguridad (1.10-1.35) = 1.35
epd = 0.41 m.
0.65 m.Se asume un valor de epd = 0.60 m.
Verificando el valor de "e"
Donde:q = Caudal unitario o espesifico = 3.734 m³/s
6.241 m.
0.611 m.epd > e1, Cumple
Usar epd= 0.65 m.
Predimensionado de los dentellones delanteros y posteriores.
Para el calculo de Y1 (forma 02) se considero por predimensionado un valor de epd =
e1 = 0.20*q1/2*z1/4
z = P + H - Y1 =
e1 =
lut
epd
add
ldp
adp
aut
poza de disipacion
dentellon delantero dentellon Posterior
umbral terminal
Df
t2
t1
hz
hm
s/c
hp
b2b1
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Dentellon delantero.
add = 2.000 m.Determinacion de la longitud del dentellon.
13.712
2.742
Se asume un valor de ldd = 2.750
Dentellon posterior.adp = 2.000 m.ldp = 2.000 m.
Umbral terminal.aut = 0.600 m.lut = 0.700 m.
Calculo de la posicion de los lloradores.
Valores del coeficiente de Filtracio "C"Materiales Bligh Lane
Arena fina y limosas 15--18 7--8.50Arena muy fina Arenas comunes 9--12 5--6Arena de grano grueso Canto rodado, grava y arena 4--9 2.5--4Suelos arcillosos 6--7 1.6--3
Cascajo con grava y arena 6--4 1.6--3
Calculo de la Longitud de filtracion necesaria "L"Lfn = C*H
C = Valor del coeficiente de filtracion = 5.00 Según komoyH = 1.450 m.
Lfn = C*H = 7.250 m.Lcomp = lv + lh/3
Donde:lh = ldd + d
Por lo tanto: Lcomp = lv + (ldd + d)/3 Igualando: Lcomp = Lnec, se pocede a calcular d:
d = 3*(Lnec - lv) - lddDespejando se obtiene:
ldd = 2.75 m.lv = 2.65 m.d = 11.05 m.
Determinacion de la altura del dentellon delantero: (mayor informacion en MPG-T))
Carga total de agua = P + H + V12/(2*g) =
El espesor minimo: ldd = 0.20*(H + P + V12/(2*g)) =
Según Lfn < Lcomp, significa que la longitud de filtracion necesaria < la longitud de filtracion compensada en posicion "d" de los lloradores o filtros:
aut
ldd
add
epd
d
ldd
ldp
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Se asume un valor de d = 11.10 m.
Calculo de los pilares
Calculo del espesor pilar (ep)
ep = 0.282*H = 0.409 m.Se asume un valor de ep = 0.500 m.
Calculo del radio de tajamar ( rp ).
rp = epd/2 =se asume un radio de tajamar = 0.325 m.
Calculo de la longitud del pilar (lp)
Tajamar = 0.325 m.Cimancio = 4.175 m.Estanque = 20.000 m.
24.500 m.Se asume un valor de lp = 20.00 m.
Calculo de la altura inicial del pilar.
Aguas Arriba:Tirante maximo = H + P = 6.570 m.Altura de la compuerta = 2.000 m.
api = 8.570 m.
Aguas Abajo:Borde libre = 0.500 m.
Tirante maximo = 2.907 m.api = 3.407 m.
Diseño estructural del Aliviadero demasias.
Informacion general:* Peso volumetrico del concreto = 2400.00
* Resistencia a la compresión del concreto F´c = 210.001.40
1200.00* Peso específico de agua infiltrada = 1000.00
Analisis de la estabilidad del aliviadero para agua a nivel de cresta.
La longitud del pilar debe abarcar el cimnacio, estanque amortiguador y el tajamar por lo tanto:
La altura inicial del pilar se proyectara teniendo en cuenta que el borde inferior de la compuerta a de llegar a mayor altura que el maximo nivel aguas arriba del tirante en funcion del tirante aguas abajo
Se puede replantear dichos valores dependiendo de la topografia y de la correcta ubicación de la bocatoma
* Resistencia del terreno st =* Peso específico de agua con sedimentos (gwcs)=
P=ZSv
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Fuerzas Actuantes:Ew = Fuerza hidrostatica o empuje del agua.Sp = Resultante del diagrama de subpresiones.
Sh = Componente horizontal de la fuerza sísmica.Sv = Componete vertical de la fuerza sísmica.
Calculo de la Fuerza Hidrostatica.
Ew = 0.5*gw*Z²*b
Z = 1.80 mgwcs = 1200.00 kg/m³
b = 1.00 m.
Ew = 1944.000 Kg
Punto de aplicación:Yh = Z/3 = 0.600 m.
Calculo de la Fuerza de subpresión.
Sx = (Hx - H*Lx/Lfn)*gw
Donde:H = 1.800 m
lfn = 5.103 mH/lfn = 0.35 m.
Analizando en los puntos indicados
Para el punto 02 se tiene:
Hx = H + P + epd + add = 4.600 m.lh = 0.000 m.
lv = (1-2) = 2.800 m.lx = 2.800 m.
Reemplazando se tiene:
4334.185
W1 = Peso de la estructura.
Sx = S2 = kg/m2
O4
32
1
Fsp1
Yh
P=Z
Ew
Sv
Sh1
W1
Sv
Sh2
W2
Sv
Sh3
W3
ld d
O
+-Fsp2
Fsp1
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Para el punto 03 se tiene:
Hx = H + P + epd + add = 4.600 m.lh = (2-3) = 1.500 m.lv = (1-2) = 2.800 m.
lx = 3.300 m.
Reemplazando se tiene:
3500.000
Para el punto 04 se tiene:
Hx = H + P + epd = 2.200 m.lh = (2-3) = 1.500 m.
lv = (1-2) + (3-4) = 4.800 m.lx = 5.300 m.
Reemplazando se tiene:
433.334
Para el punto p se tiene:
Hx = H + P + epd = 2.200 m.lh = (2-3) + (4-p) = 5.500 m.lv = (1-2) + (3-4) = 4.800 m.
lx = 6.633 m.
Reemplazando se tiene:
-11.110
Donde los momentos de subpresion son los siguientes:
Formulas: brazo 1 = ldd*0.5 + d
brazo 2 = d*0.5Los momentos son con repsecto al punto "p".
Sp Brazo (m) Momento (kg*m)1 5876.11 4.75 27911.5232 844.45 2.00 1688.890
Calculo del peso de la estructura.
Sx = S3 = kg/m2
Sx = S4 = kg/m2
Sx = Sp = kg/m2
Fsp1 = (Sp2 + Sp3)*add*0.5*1
Fsp2 = (Sp4 + Sp)*d*0.5*1
El valor de W1 puede calcularse integrando las areas parciales de las franjas verticales trapezoidales, en que se puede dividir la estructura, refirinedole a ejes coordenados
Y
X
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A = (a+b)*h/2Xc = h*(2*a+b)/(3*(a+b))
Yc = ((a+b)2-a*b)/(3*(a+b))
Donde.b = base mayora = base menor
P/10 = 0.350
a b h(acum) h Area1 3.501 3.501 2.565 0.142 1.2262 3.152 3.501 2.423 0.149 1.1643 2.801 3.151 2.274 0.158 1.0424 2.451 2.801 2.116 0.169 0.9195 2.101 2.451 1.947 0.183 0.7976 1.750 2.101 1.764 0.200 0.6747 1.400 1.751 1.564 0.225 0.5528 1.050 1.400 1.339 0.263 0.4299 0.700 1.050 1.076 0.336 0.30610 0.350 0.700 0.740 1.076 0.184
Totales 7.293
Xacum X(acu)*Area Yacum0.0709 0.0869 2.14600.2152 0.2505 1.93820.3661 0.3815 1.5520 X = 3.3930.5263 0.4837 1.20870.6979 0.5562 0.9083 Y = 1.2740.8839 0.5957 0.65081.0893 0.6013 0.43631.3231 0.5676 0.26461.6052 0.4912 0.13592.2401 0.4122 0.0501
4.4268 9.291 Totales
Volumen = Area*1.00Volumen = 7.293 m³Peso de la estructura = Volumen*2400 = 17503.00
10560.00 kg.
Donde:
2.750 m.
7200.00 kg.
Donde:
4.750 m.
Calculo de la fuerza de sismo.
Calculo del peso W2, tenemos (espesor del azud)
W2 =
Xc2 =
Calculo del peso W3, tenemos (espesor del azud)
W3 =
Xc3 =
Componente horizontal: Sh = 0.10*Wi:
X
h
Lc
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1750.300 Kg.
Donde:
1.274 m.
1056.000 Kg.
Donde:
0.400 m.
720.000 Kg.
Donde:
1.800 m.
Componente Vertical: Sv = 0.03*Wi:
525.090 Kg.
Donde:
3.393 m.
316.800 Kg.
Donde:
2.750 m.
216.000 Kg.
Donde:
4.750 m.
Analisis de estabilidad de agua.Ubicación de la Resultante (Xr)
Tomando momento respecto al punto "p" (ubicación de los lloradores)
Fuerza (kg) Brazo (m). Mom. (kg-m)Ew = 1944.00 0.60 -1166.40
5876.11 4.75 -27911.53
844.45 2.00 -1688.89
Para W1:
Sh1 =
Yc1 =
Para W2:
Sh2 =
Yc2 =
Para W3:
Sh3 =
Yc3 =
Para W1:
Sv1 =
Xc1 =
Para W2:
Sv2 =
Xc2 =
Para W3:
Sv3 =
Xc3 =
Sp1 =
Sp2 =
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17503.00 3.39 59387.24
10560.00 2.75 29040.00
7200.00 4.75 34200.00
1750.30 1.27 -2229.70
1056.00 0.40 422.40 SFh =
720.00 1.80 1296.00 SFv =
525.09 3.39 -1781.62
316.80 2.75 -871.20 SM(+) =
216.00 4.75 -1026.00 SM(-) =
Hallando el punto de aplicación propiamente dicho:
Xc = (SM(+)-SM(-))/SFv = 2.037 m.
Calculo de la excentricidad.
e = Xc-1.15/2 = 0.713 m.e' = (ld + d)/6 = 0.9170 m.
Cumple e < e'
Factor de seguridad al volteo.
FSV = SM(+)/SM(-) > 2.00
FS = 3.390 Cumple FSV > 2.00
Factor de seguridad al deslizamiento.
Fuerza resistente: Fr = u*SFv
Donde.
varia de 0-1.0.700 35.00°
Sfv = 43041.44Fr = 30129.01
Cumple
FSD = SFV/SFH > 2.00FSD = 7.868
Cumple, FSD > 2.00
Estabilidad a los esfuerzos excesivos, esfuerzos de compresion en la base.La falla por esfuerzos excesivos deben ser menores que los admisibles.
Esfuerzo = (SFv/(b*(d+ld)*(1+-(6*e)/(l+ld))
Reemplazando:
Esfuerzo 1 = 1.391 Cumple OkEsfuerzo 2 = 0.174 Cumple Ok
W1 =
W2 =
W3 =
Sh1 =
Sh2 =
Sh3 =
Sv1 =
Sv2 =
Sv3 =
u = coeficiente de fricción entre el suelo y el aliviadero.
u = =tag(f) f =
Como la fuerza resultante Fr > fuerza actuante horizontal entonces no es necesario el diseño del dentellón.
Kg/cm2.Kg/cm2.
t1s/c
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Datos de inicio.1700.00 kg/m³28.00°
F'c = 210.00
1.400.55
h = 4.500 m.
s/c = 100.00df = 1.50 m.
Determinacion de Ka:
0.361
Pre dimensionamiento:
Asumiendo hz = 0.600 m.Altura de pantalla hp = h + df - hz = 5.400 m.
0.500
0.059 m.
Donde:Ka =
hp =h' =
Calculando E =
Yo = hp*(hp + 3*h')/(3*(hp + 2*h'))
Calculando Yo = 1.819 m.
Momento E*Yo = 16633.919 kg*m.Momento ultimo: 1.65*E*Yo = 27445.966 kg*m.
b = 1.000 m.
Fy = 4200.000
F'c = 210.0000.002
gs = peso especifico del terreno =f = coeficiente de friccion del terreno =
kg/cm2
st = capacidad portante del terreno = kg/cm2
u = coeficiente de rugosidad =
kg/m2
Ka = tag2(45-f/2) =
t1 = ancho de corona = m. El minimo es 0.30 m. Considerar que ya al inicio se predimensiono el estribo.
h' = s/c/gs =
Determinando t2:
E =0.5*Ka*gs*hp*(hp+2*h')
gs =
Mu = 0.90*b*d2*Fy*r*(1-0.59*r*Fy/F'c)
kg/cm2
kg/cm2
r minimo =
h'
=
P = gs*hp*Ka
Df
t2
hz
Hes
hhp
b2b1
Estructuras Hidraúlicas
Maco Carlos JuanRegalado La Torre Martín
Zegarra González Rosa
Despejando y calculando d = 60.977 cms
rec = 7.500 cm.Ø = 1/2 "
68.727 cm.
80.000 cm.Por lotanto el nuevo valor de d = 71.865 cm.
Verificacion por corte: seccion critica a una distancia "d".
Vd = 0.5*Ka*gs*(hp-d)*((hp-d)+2*h'))
hp =d =h' =
Ka =
Calculcando Vd =Vud = 1.65*Vd =
Cortante tomado por el concreto:Vc = 0.53*raiz(F'c)*b*d Vc = 55195.408 kg.
Ø*Vc = 46916.097 kg.Cumple ØVc > Vud
Dimensionamineto del muro.
reza = 7.500 cm.hz = 87.500 cm.
Se asume un valor de hz = 80.000 cm.
Altura total del muro: hp = h + df - hz = 5.200 m.
si se tiene que:
H = hp +hz = 6.000 m.FSD = 1.500
Ka = 0.3611700.000 kg/m³2400.000 kg/m³
u = 0.550
2.092 m.
0.500 m.
0.800 m.
2.742 m.
2.750 m.
t2 = d + rec + Ø/2
t2 =
Se asume un t2 =
Altura de la zapata: hz = t2 + reza
Valores de b1 y b2:
b1/H > FSD*(Ka*gs)/(2*gm*u)
gs =gm =
Calculando b1 =
Pero se usara un valor de b1 = b1 + (t1+t2)*.5
t1 =
t2 =
El nuevo valor de b1 =
Se asume un valor de b1 =
b2 = (u*FSV/(3*FSD) - b1/(2*u))*H
hp-d
h'
P = gs*hp*Ka
Estructuras Hidraúlicas
Maco Carlos JuanRegalado La Torre Martín
Zegarra González Rosa
FSV = 1.750
-0.092
0.800 m.
0.800 m.
Verificacion de la estabilidad.
Ka = 0.3611700.000 kg/m³
H = Hes = 6.000 m.h' = 0.059 m.
E = 11264.309 kg.
Yo = H*(H + 3*h')/(3*(H+2*h'))
Yo = 2.019 m
Determinacion de fuerzas y momentos resistentes.
2.750 m.
0.800 m.
2.350 m. lze =1700.000 kg/m³
hz = 0.800 m. hp =
22365.000 kg.
6240.000 kg.
1872.000 kg.
6816.000 kg.37293.000 kg.
Momentos
53116.875 kg*m.
4056.000 kg*m.
1872.000 kg*m.
12098.400 kg*m.71143.275 kg.
Chequeo por deslizamineto.
b2 =
b2 = hz (como minimo) =
Por lo tanto b2 =
E = 0.5*Ka*gs*H*(H+2*h')
gs =
b1 = t1 =
b2 = t2 =
lzi = b1 - t2*0.50 =gs = gca =
P1 = gs*(lzi*(hp+h') + (t2-t1)*hp*0.50 + (t2-t1)*h') = Y1 = lzi*0.50 + t
P2 = t1*hp*gca = Y2 = lze + t
P3 = (t2-t1)*hp*0.50*gca = Y3 = lze + t
P4 = (b1+ b2)*hz*gca = Y4 = (b1 + b2)/2 =S P =
M1 =
M2 =
M3 =
M4 =S M =
Yo
h'
O
P3
P1 P2
P4
E
lzi
lzeDf
t1
hz
Hes
hhp
b2b1
Estructuras Hidraúlicas
Maco Carlos JuanRegalado La Torre Martín
Zegarra González Rosa
1.821 Si cumle FSD > 1.50, no se necesita uña
Chequeo por volteo.
Momento actuante: E*Yo = 22745.240 kg*m.Momento resistente = 71143.275 kg*m.
FSV = Mr/Ma = 3.128 Cumple FSV > 1.75
Posicion de la resultante y excentricidad
1.908 m.
3.550 m. e = L*0.50 - (X - Z) = 1.0991.232 m.
Presiones en la superficie de contactoA = L*b = 3.550 m.
9066.099 0.907
-2720.009 -0.272
Diseño de la pantalla.Momento en la base de la pantalla Mu = 27445.966 kg*m. Ø mininmo:
80.000 m. A =
71.865 m.b = 100.000 m.
F'c = 210.000
Fy = 4200.000Asmin = 0.0018*b*hf = 12.94
Smin = 9.79 cm.Sasum = 12.50 cm.Asmin = Ø 0.5 @ 12.5
a = 3.04Mumin = 3440799.05Mumin = 34.41 tn*m.
tn*mMto b(cm) d(cm) a27.45 100.00 71.87 18.86 80.17 0.0120
Determinacion del refuerzo en la pantalla.La distribucion se realiza por tercios de acuerdo a la altura de pantalla.
Donde:Ka =
hp - d =h' =
Calculando E =
Yo = hp*(hp + 3*h')/(3*(hp + 2*h'))
Calculando Yo = 1.580 m.
10890.087 kg*m.
FSD = S P*u/E =
X = S M/S P =
L = b1 + b2 =Z = E*Yo/S P =
s1 = (E/A)*(1 + 6*e/(L) = kg/cm2 = tn/m2
s2 = (E/A)*(1 - 6*e/(L) = kg/cm2 = tn/m2
t2 =
d2 =
kg/cm2
kg/cm2
As (cm2) r=As/(b*d)
E =0.5*Ka*gs*hp*(hp+2*h')
gs =
Momento M3 = E*Yo =
hp-d
h'
P = gs*hp*Ka
Y3
E3
Estructuras Hidraúlicas
Maco Carlos JuanRegalado La Torre Martín
Zegarra González Rosa
17968.643 kg*m.
0.770 m.rec = 0.040 m.
Ø = 1/2 "b = 1.00 m.
0.724 cm.
13.027Smin = 9.72 cm.
Sasum = 12.50 cm.Asmin = Ø 0.5 @ 12.5
a = 3.07Mumin = 3489538.58 kg*cmMumin = 34.90 tn*m.
tn*mMto b(cm) d(cm) a
17.97 100.00 72.37 11.89 50.54
Refuerzo horizontal
Refuerzo en la parte interior:
20.0002/3 As = 13.333 Ø mininmo:
Smin = 9.50 cm. A =Sasum = 12.50 cm.Asmin = Ø 0.5 @ 12.5
1/3 As = 6.670 Ø mininmo:Smin = 10.69 cm. A =
Sasum = 12.50 cm.Asmin = Ø 0.375 @ 12.5
Refuerzo en la parte media
0.650 m.
16.2502/3 As = 10.830 Ø mininmo:
Smin = 11.69 cm. A =Sasum = 12.50 cm.Asmin = Ø 0.5 @ 12.5
1/3 As = 5.417 Ø mininmo:Smin = 13.15 cm. A =
Sasum = 15.00 cm.Asmin = Ø 0.375 @ 15
Momento ultimo: MU3 = 1.65*E*Yo =
t3 =
d3 =
Asmin = 0.0018*b*d3 = cm2
As (cm2)
Para Ø 5/8" o mayores r = 0.002Otros casos r = 0.0025
Si t2 > 25 cm.: Usar doble refuerzo horizontal en dos capas, colocar 2/3 As en la cara expuesta y 1/3 As en cara protegida.
As = 0.0025*b*t2 = cm2 cm2
cm2
hm = t1 + (t2 - t1)/2 =
As = 0.0025*b*t2 = cm2 cm2
cm2
Estructuras Hidraúlicas
Maco Carlos JuanRegalado La Torre Martín
Zegarra González Rosa
El calculo de la pendiente se ha obtenido en el perfil longitudinal, esta pendiente está1+080.00
Se tiene un material a los costados del
Q (m³/s)
18.44576.254
161.607
Estructuras Hidraúlicas
Maco Carlos JuanRegalado La Torre Martín
Zegarra González Rosa
269.907398.379545.061
634.5796708.440
634.573 m³/s
1.05 m.0.80 m.
0.80 m.
3.15 m.
0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0
96.0000
96.5000
97.0000
97.5000
98.0000
98.5000
99.0000
99.5000
100.0000
100.5000
CURVA DE AFORO (cota - caudales)
Caudales
Cotas (m.s.n.m)
Estructuras Hidraúlicas
Maco Carlos JuanRegalado La Torre Martín
Zegarra González Rosa
Estructuras Hidraúlicas
Maco Carlos JuanRegalado La Torre Martín
Zegarra González Rosa
DISEÑO DEL CANAL DE CONDUCCION DE SECCION TRAPEZOIDAL. (Revestimiento de Concreto).
Estructuras Hidraúlicas
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canal rectangular. b = 2.80 m.
Estructuras Hidraúlicas
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msnmm.m.m.m.
Estructuras Hidraúlicas
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msnmm.m.m.m.
P = altura de sedimentos + Ycanal de captacion + desnivel de la ventana de captacion (h)
Estructuras Hidraúlicas
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Analisis Criterio de la ventana de captacionAnalisis Criterio de la cota B
P = altura de sedimentos + Ycanal de captacion + desnivel de la ventana de captacion (h)
Analisis Criterio de la ventana de captacionAnalisis Criterio de la cota B
CaudalTirante(m3/seg)
18.4455 0.37076.2538 0.870
Estructuras Hidraúlicas
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Zegarra González Rosa
161.6072 1.370269.9067 1.870398.3793 2.370545.0605 2.869634.5796 3.869
Datos de bocatoma.m.m.%
longitud barraje movil: 11.500 mlongitud barraje Fijo: 103.500 m
usar: 103.500 m
El area hidraulica del canal de limpia tiene una relacion de 1/10 del area obstruida por el
0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0
96.0000
96.5000
97.0000
97.5000
98.0000
98.5000
99.0000
99.5000
100.0000
100.5000
CURVA DE AFORO (cota - caudales)
Caudales
Cotas (m.s.n.m)
Estructuras Hidraúlicas
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Tajamar redondoEstribos redondeados muros a 90°
634.57 m3/seg.
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uni.Tajamar redondo.No hay estribo.m.
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Carga hidraulica del barraje fijo
0.176460452
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Puntos de Tangencia.
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0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00
-5.00
-4.50
-4.00
-3.50
-3.00
-2.50
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
Geometria del Aliviadero.
Horizontal (m).
Vertical (m).
aut
Y2 Yn
2 3
Estructuras Hidraúlicas
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Tanteo debe cumplir = 0
y=
11.04
8.79
5.90
2.37
0.000
-1.81
-6.62
-12.07
11.339 m/s
6.55 m.
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Perdidas de descarga dentro del tramo.
Conjugando estas dos ultimas ecuaciones tenemos la ecuacion:
m.
m/s.
Resumen
m/seg
m/seg
m/seg
m.
m/seg.
Estructuras Hidraúlicas
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m.
m.
m.m³/s/m
15.00
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adp
aut
Df
Hes
Estructuras Hidraúlicas
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m.
m.
m.
Valores del coeficiente de Filtracio "C"Komoy8--10
6--7
3--63--6
3--6
Según Lfn < Lcomp, significa que la longitud de filtracion necesaria < la longitud de
Estructuras Hidraúlicas
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kg/m³
kg/m³kg/m³
La longitud del pilar debe abarcar el cimnacio, estanque amortiguador y el tajamar por lo
La altura inicial del pilar se proyectara teniendo en cuenta que el borde inferior de la compuerta a de llegar a mayor altura que el maximo nivel aguas arriba del tirante en funcion
Se puede replantear dichos valores dependiendo de la topografia y de la correcta ubicación de
kg/cm2
kg/cm2
Estructuras Hidraúlicas
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p
B
Fsp2
Estructuras Hidraúlicas
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Momento (kg*m)27911.5231688.890
El valor de W1 puede calcularse integrando las areas parciales de las franjas verticales trapezoidales, en que se puede dividir la estructura, refirinedole a ejes coordenados
Estructuras Hidraúlicas
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Zegarra González Rosa
Xc Yc0.071 1.7500.073 1.6650.078 1.4900.083 1.3150.089 1.1400.097 0.9650.108 0.7940.125 0.6170.157 0.4430.478 0.273
m.
m.
Kg.
Estructuras Hidraúlicas
Maco Carlos JuanRegalado La Torre Martín
Zegarra González Rosa
Estructuras Hidraúlicas
Maco Carlos JuanRegalado La Torre Martín
Zegarra González Rosa
5470.30
43041.44
124345.64
-36675.33
Estructuras Hidraúlicas
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Zegarra González Rosa
0.3611700.00 kg/m³5.400 m.0.059 m.
9143.586 kg/m.
m. El minimo es 0.30 m. Considerar que ya al inicio se predimensiono el
E =0.5*Ka*gs*hp*(hp+2*h')
Hes
Estructuras Hidraúlicas
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Zegarra González Rosa
Vd = 0.5*Ka*gs*(hp-d)*((hp-d)+2*h'))
5.400 m.0.719 m.0.059 m.0.361
6894.305 kg.11375.603 kg.
Estructuras Hidraúlicas
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Zegarra González Rosa
0.500 m.
0.800 m.
0.400 m.2400.000 kg/m³
5.200 m.
2.375
0.650
1.000
1.775
Y1 = lzi*0.50 + t2 + lze =
Y2 = lze + t1*0.50 =
Y3 = lze + t1 +(t2-t1)/3 =
Y4 = (b1 + b2)/2 =
Hes
Estructuras Hidraúlicas
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m.
Cumple esfuerzo 01 < esfuerzo neto
Cumple esfuerzo 02 < esfuerzo neto
1/2
1.27
kg*cm
0.3611700.000 kg*m.
4.681 m.0.059 m.
6894.305 kg/m.
Ø mininmo: 1/2
cm2
cm2
E =0.5*Ka*gs*hp*(hp+2*h')
Estructuras Hidraúlicas
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Zegarra González Rosa
A = 1.27
0.0070
1/2 1.27
3/8 0.71
1/2 1.27
3/8 0.71
r=As/(b*d)
> 25 cm.: Usar doble refuerzo horizontal en dos capas, colocar 2/3 As en la cara expuesta y 1/3 As en cara protegida.
cm2
cm2
cm2
cm2
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