MURO2.6MURO DE SOSTENIMIENTO H=2.60 M

a)PREDIMENSIONAMIENTO

XYP10.000.00P20.000.70P30.200.70P40.953.10P51.203.10P61.200.70P71.650.70P81.650.00

ALTURA TOTAL (H)3.10mALTURA ZAPATA (hz)0.70SECCIN RECTANGULARBASE2.00mALTURA0.70mSECCIN TRAPEZOIDALBASE MENOR0.25mTALUD IZQUIERDO0.31BASE MAYOR1.00mALTURA2.40mBase Triangulo Izquierdo0.75mBase Triangulo Derecho0.50mVOLADOSIZQUIERDA0.20mDERECHA0.45m

fy4200.000kg/cm2f'c175.000kg/cm230.000s1800.000kg/m3ws/c0.000kg/m3c2.300Tn/m3fr0.550qs14.800Tn/m2

Suponiendo acero de = 5/8 como refuerzo principal en la pantalla0.5

ld =24.13cmAsumimos ld =60.00cmzapata

hz =ld + 10hz =70.00

H =altura + hzH =3.10

Para la pantalla

Asumimos tc=25cmancho corona

tp =0.28mAsumimos tp =1.00mancho base muroAncho de la zapata

Ka =0.33Ka sKa*s =6000.302040.35269De tabla0.403430.450.4542320.505120.55605hs = ws/c0.60715s0.65830hs = 0.00

B =1.40mAsumimos B =2.00m mtpn

eje de pantalla

B/3

B/3 =0.67mm + tp/2 = B/3m =0.17Asumimos m =0.20m

n + m + tp = Bn =0.80mAsumimos m =0.45mb)ESTABILIDAD DEL MURO0.25Ka ws/c=0.00Tn/m3

2.40

Es/c

Er

0.70

A0.201.000.45KasH =1.86Tn/m3

PESOS MOMENTOS EN A(Toneladas)Brazo (m)Ton x mW13.221.003.22FSV= Mr =3.00OKW22.070.701.45Ma W31.381.081.48W41.941.432.77FSD= frFv =1.64OKW50.350.00Ws/c0.001.430.00FH TOTAL (P)8.61Mr =8.92Es/c0.001.550.00Er2.881.032.982.883Ma =2.98

c)VERIFICACION DE LA PRESION EN LA CIMENTACION

Xr = Mr -MaFvXr =0.69m

e = B/2 - Xrq1q2e =0.31m

B/2B/2e < B/6B/6 =0.33OK Xr e

Verificando la resistencia admisible del sueloq1 = P x (1 + 6e/B) = Bq1 =8.31Tn/m2< qsOK

q2 = P x (1 - 6e/B) = Bq2 =0.30Tn/m2< qsOK

14235

MURO1.9MURO DE SOSTENIMIENTO H=1.900 M

a)PREDIMENSIONAMIENTO

XYP10.000.00P20.000.50P30.200.50P41.102.40P51.402.40P61.400.50P72.100.50P82.100.00

ALTURA TOTAL (H)2.40mALTURA ZAPATA (hz)0.50SECCIN RECTANGULARBASE2.00mALTURA0.50mSECCIN TRAPEZOIDALBASE MENOR0.30mTALUD IZQUIERDO0.47BASE MAYOR1.20mALTURA1.90mBase Triangulo Izquierdo0.90mBase Triangulo Derecho0.50mVOLADOSIZQUIERDA0.20mDERECHA0.70m

fy4200.000kg/cm2f'c175.000kg/cm212.600s1800.000kg/m3ws/c0.000kg/m3c2.300Tn/m3fr0.550qs14.800Tn/m2

Suponiendo acero de = 5/8 como refuerzo principal en la pantalla0.5

ld =24.13cmAsumimos ld =40.00cmzapata

hz =ld + 10hz =50.00

H =altura + hzH =2.40

Para la pantalla

Asumimos tc=30cmancho corona

tp =0.22mAsumimos tp =1.20mancho base muroAncho de la zapata

Ka =0.64Ka sKa*s =11550.302040.35269De tabla0.403430.150.4542320.505120.55605hs = ws/c0.60715s0.65830hs = 0.00

B =0.37mAsumimos B =2.00m mtpn

eje de pantalla

B/3

B/3 =0.67mm + tp/2 = B/3m =0.07Asumimos m =0.20m

n + m + tp = Bn =0.60mAsumimos m =0.70mb)ESTABILIDAD DEL MURO0.3Ka ws/c=0.00Tn/m3

1.90

Es/c

Er

0.50

A0.201.200.70KasH =2.77Tn/m3

PESOS MOMENTOS EN A(Toneladas)Brazo (m)Ton x mW12.301.002.30FSV= Mr =3.64OKW21.970.801.57Ma W31.311.251.64W42.391.754.19FSD= frFv =1.32RECALCULARWs/c0.001.750.00FH El posible fuerza de deslizamiento TOTAL (P)7.97Mr =9.70No se presentara debido a que a ambosEs/c0.001.200.00y a las fuerzas en en sentido contrarioEr3.330.802.66se anulan entre los muros3.327Ma =2.66

c)VERIFICACION DE LA PRESION EN LA CIMENTACION

Xr = Mr -MaFvXr =0.88m

e = B/2 - Xrq1q2e =0.12m

B/2B/2e < B/6B/6 =0.33OK Xr e

Verificando la resistencia admisible del sueloq1 = P x (1 + 6e/B) = Bq1 =5.38Tn/m2< qsOK

q2 = P x (1 - 6e/B) = Bq2 =2.59Tn/m2< qsOK

1423

DISEO HIDRAULICO

DISEO DE LA BOCATOMA

1. Generalidades:La Bocatoma a disear, es una estructura hidrulica destinada a captar las aguas de la quebrada Mayucancha, ubicada en la confluencia de estos y destinadas para irrigar terrenos de cultivo en la margen izquierda. 2. Tipo de Bocatoma:

El tipo de bocatoma que hemos considerado en muestro proyecto es de Barraje Mixto, el cual consta de:(a)Una presa derivadora impermeable (concreto ciclpeo)(b)Un frente de regulacin y limpia, perpendicular al sentido de la corriente(c)Un frente de captacin3. Ubicacin:

La captacin se encuentra ubicada en el en la seccin transversal 0+000, tal como lo muestra el plano topogrfico, considerando que esta es la mejor alternativa para evitar la una gran sedimentacin. Adems el barraje se ubica perpendicular a la direccin de las aguas del ro. 4. Caudales de diseo:Qmax =4.80 m/sQmedio =2.48 m/sQminimo =0.10 m/s

Qdiseo = 75% Qmx

Qdiseo =3.60 m/s5. Clculo del Coeficiente de Rugosidad:1.-Valor basico de rugosidad por cantos rodados y arena gruesa0.0282.-Incremento por el grado de Irregularidad (poco irregular)0.0053.-Incremento por el cambio de dimenciones ocasionales 0.0054.-Aumento por Obstrucciones por arrastre de raices0.0205.-Aumento por Vegetacion0.008n =0.066

6. Determinacin de la Pendiente en el lugar de estudio:El calculo de la pendiente se ha obtenido en el perfil longitudinal, esta pendiente est comprendida entre los tramos del kilometraje :

KmCota-0.6310.00+3576.3300.00+3576.96-10.00Ancho de Plantilla (b) =5.00 mEn funcin a la topografa dada y procurando que la longitud delPendiente (S) =0.0630barraje conserve las mismas condiciones naturales del cauce, conel objeto de no causar modificaciones en su rgimen.

8. Cotas y Altura del Barraje:

8.1. Calculo de la cota de Cresta del Aliviadero:

8.1.1. Clculo de la Altura del Barraje P:

Datos :Q =3.60 m/sb =5.00 mn =0.066S =0.0630

Por tanteo :

P =0.80 m
user: user:con los adtos calular en hcanalesasumido

CFC : Cota de fondo de la razante

CFR =3576.96 msnm

h sed:Tambin llamado Altura del Umbral del vertedero de captacin. Segn el Ing Csar Arturo Rosell C.este no debe ser menor de 0.60., pero por consideraciones especiales,tomaremos 0.3m

hsed =0.30 m

3577.76

P =0.80 m0.30 m3576.96

8.2. Longitud del barraje fijo y del barraje movil

a. Dimensionamiento:

a.1 Por relacion de areasEl area hidraulica del canal desarenador tiene una relacione de 1/10 del area obstruida por el aliviadero, teniendose :N de pilares=1A1 = A2 /10(1)donde:A1 = Area del barraje movilA2 = Area del barraje fijoN de comp.=1.00

P

5 - Ld

A1 = P x Ld A2 = P ( 5 - 2Ld )

Remplazando estos valores, tenemos que: P x Ld =Px (05 - 2Ld)/1

0.8 x Ld = 0.8 x ( 5 - Ld )/10

Ld =0.36 m

Entonces :5 - Ld =3.64 m

a.2 Longitud de compuerta del canal desarenador (Lcd)

Lcd = Ld/1=0.36 mARMCO MODELO 400Se usara 1 Compuertas de:18 plg x32 plg(Ver Anexo de Libro Bocatomas Ing Arbul)1/4

Lcd =0.46 m

a.3 Predimensionamiento del espesor del Pilar (e)

e = Lcd /4 =0.11 m

Consideramos :e =0.20 m

b. Resumen:Dimensiones reales del canal de limpia y barraje fijo.

4.3 m

8.3. Clculo de la Carga Hidrulica:

hv Hhe hdh1= V1 / (2g)

P =0.80 m d2

d1

Donde:H:Carga de Diseohe:Altura de agua antes del remanso de depresinhv:Carga de VelocidadP:Longitud de Paramento

Cuando venga la mxima avenida o caudal de diseo por el ra se abrir totalmente las compuertas de limpia dividindose el caudal en dos partes: lo que pasa por encima del aliviadero y lo que va por las compuertas de limpia, obtenindose la siguiente igualdad:

Q diseo max. = Qaliviadero + Qcanal.limpia.(A)

a. Descarga en el Cimacio:

La frmula a utilizar para el clculo de la carga del proyecto es:

Qc = C x L x H3/2.(B)

Qc:Dercarga del CimacioC:Coeficiente de DescargaL:Longitud Efectiva de la CrestaHe:Carga sobre la cresta incluyendo hv

Si se hace uso de esta ecuacin se debe tener en cuenta que la longitud del barraje disminuye debido a

para la cresta de cimacio sin control.

La longitud efectiva de la cresta (L) es:

L = Lr - 2 ( N x Kp + Ka) x H .(C)

Donde:L =Longitud efectiva de la crestaH =Carga sobre la cresta . Asumida0.20
rolo: rolo:Asumir cualquier valor(por defecto 1)

Lr =Longitud bruta de la cresta =4.3N =Numero de pilares que atraviesa el aliviadero =1.00(Que es este valor)Kp =Coef. de contrac. de pilares (triangular) 0.00Ka =Coeficiente de contraccion de estribos 0.10(Estribos redondeados)

"H" se calcula asumiendo un valor , calcular el coeficiente de descarga "C" y calcular el caudal para el barraje fijo y movil. El caudal calculado debe ser igual al caudal de diseo.

Reemplazando en la ecuacin la Longitud efectiva para H asumido es:L = 4.30m

Clculo del coeficiente de descarga variable para la cresta del cimacio sin control:

C = Co x K1 x K2 x K3 x K4.(D)

Los valores del 2 miembro nos permiten corregir a "C" sin considerar las prdidas por rozamiento:En las Copias entregadas por el Profesor del curso, encontramos las definiciones y la forma de encontrar estos valores.

a) Por efecto de la profundidad de llegada:(Fig. 3 de Copias)

P/H =4.00Co =3.94

b) Por efecto de las cargas diferentes del proyecto:(Fig. 4 de Copias. K1=C/Co)

he = Hhe/H =1.00K1 =1.00

c) Por efecto del talud del paramento aguas arriba:(Fig. 5 de Copias. K2=C1/Cv)

P/H =4.00K2 =1.00

d) Por efecto de la interferencia del lavadero de aguas abajo:(Fig. 7- Copias. K3=C0/C)

(Hd + d) / Ho =(P+Ho)/Ho=5.00K3 =1.00No aparece en la grfica

e) Por efecto de sumergencia:(Fig. 8 de Copias. K4=Co/C)

Hd / he =2/3 Ho/ Ho =0.67K4 =1.00*Remplazamos en la ecuacin (D):C = 3.94m

*Remplazando en la formula de "Q" (caudal sobre la cresta de barraje fijo) tenemos que:

Qc = 1.52 m/s

b. Descarga en canal de limpia (Qcl)

Se considera que cada compuerta funciona como vertedero, cuya altura P =P =0.00Para ello seguiremos iterando, igual que anteriormente asumiendo un valor de h, para ello usaremos las siguientes frmulas:Qd = C * L'' * hi3/2L = L1 - 2 ( N * Kp + Ka) x h

Donde :

L =Longitud efectiva de la crestah =Carga sobre la cresta incluyendo hv1L1 =Longitud bruta del canal 0N =Numero de pilares que atraviesa el aliviadero 0.00Kp =Coef. de contrac. de pilares (triangular) 0.00Ka =Coeficiente de contraccion de estribos 0.10(Estrivos redondeados)

L = 0.26m

*Clculo del coeficiente de descarga variable para la cresta del cimacio sin control:

C=Co x K1 x K2 x K3 x K4.(D)

a) Por efecto de la profundidad de llegada:(Fig. 3 de Copias)

P/h =0.000Co =3.10

b) Por efecto de las cargas diferentes del proyecto:(Fig. 4 de Copias. K1=C/Co)

he = Hhe/h =1.00K1 =1.00

c) Por efecto del talud del paramento aguas arriba:(Fig. 5 de Copias. K2=C1/Cv)

P/h =0.000K2 =1.00

d) Por efecto de la interferencia del lavadero de aguas abajo:(Fig. 7- Copias. K3=C0/C)

(Hd + d) / Ho =(P+ho)/ho=1.00K3 =0.77

e) Por efecto de sumergencia:(Fig. 8 de Copias. K4=Co/C)

Hd / he =2/3 ho/ ho =0.67K4 =1.00

*Remplazamos en la ecuacin (D):C = 2.39m

*Remplazando en la formula de "Q" (caudal sobre la cresta de barraje fijo) tenemos que.

Qcl = 0.61 m/sm/s

c. Descarga Mxima Total (QT):

Qt = Q c + 2*Q cl

Qt = 2.13 m/sQd = 3.60 m/s

Este valor no cumple con el caudal de diseo, tendremos que asumir otro valor de "H"

Siguiendo este proceso de iteracion con el tanteo de "H" resultan los valores que aparecen en el cuadro de la siguiente. En este cuadro iterar hasta que Qt = 3.60 m/s

CUADRO PARA EL PROCESO ITERATIVO

Ho (m)CoK1K2K3K4L efect.Qc - QclQT0.203.941.001.001.001.004.301.522.131.523.101.000.770.771.000.260.610.703.931.001.001.001.004.209.6710.209.673.101.000.770.771.000.160.530.40
rolo: rolo:Este valor debe hacer que M364 pase el valor de Qt3.911.001.001.001.004.264.224.744.223.101.000.770.771.000.220.52

Ho = 0.52 m

(aliviadero) Para Ho = 0.52 mQc = 6 m/s(canal de limpia)Q cl (1 compuertas)=-Qc = 2.60 m/s

8.4. Clculo de la Cresta del Cimacio:

3577.76Ho = 0.52 m

P = 0.80 mR 3576.96

La seccin de la cresta de cimacio, cuya forma se aproxima a la superficie inferior de la lmina vertienteque sale por el vertedor en pared delgada, constituye la forma ideal para obtener ptimas descargas, dependien-do de la carga y de la inclinacin del paramento aguas arriba de la seccin.

Considerando a los ejes que pasan por encima de la cresta, la porcin que queda aguas arriba del origense define como una curva simple y una tangente o una curva circular compuesta; mientras la porcin aguas abajoest definida por la siguiente relacin:

En las que "K" y "n" son constantes que se obtienen de la Figura 1 de la Separata dada en Clase.

Determinacin del caudal unitario: (q)

q= Qc / Lc =1.43m3/s/m

Velocidad de llegada (V):V= q /(Ho+P)=1.08m/s

Carga de Velocidadhv = V2/2g =0.06m

Altura de agua antes del remanso de deprecin (he):

he = Ho - hv =0.46m

Determinacin de "K" y "n" haciendo uso de la Fig. 1 y la relacin hv/Ho:

hv/Ho=0.115K=0.51Talud:Verticaln=1.812

Valores para dibujar el perfil aguas abajo: Perfil Creager

Segn la figura 2 la Curva del Perfil Creager es hasta una distancia igual a 2.758Ho, des-pus de este lmite se mantiene recto hasta la siguiente curva al pie del talud (aguas abajo):

X (m)Y (m)2.758 Ho=0.0000.000.118-0.020.237-0.060.355-0.130.473-0.220.592-0.340.710-0.470.828-0.620.947-0.791.065-0.971.183-1.181.302-1.401.420-1.641.538-1.89

La porcin del perfil que queda aguas arriba de la cresta se ha considerado como una curva circular compuesta. Los valores de R1, R2, Xc, Yc se dan en la fig. 1.a de la separata:

Con hv/Ho:0.115ingresamos a los nomogramas, de donde se obtiene:

Xc/Ho=0.252Xc=0.13 m

Yc/Ho=0.100Yc=0.05 m

R1/Ho=0.500R1=0.26 m

R2/Ho=0.205R2=0.11 m0.1534

Ubicacin de los elementos para el dibujo de la curvatura aguas arriba:

8.5. Clculo de los Tirantes Conjugados:

Dc = 0.59 m hd

h1P = 0.80 md2d1

Lp

Aplicando la Ecuacion de Bernoulli entre los puntos 1 y 2:

Tenemos:z + dc + hvc = d1 + hv1 + hphp: prdidas de energa (por lo general se desprecian, debido a su magnitud)

Determinacin del tirante Crtico:dc = (Q2/gB2)1/3

dc=0.592m

Clculo de la Carga de Velocidad Crtica:vc =(g*dc)

Vc=2.410m/shvc=0.296m

Reemplazando obtenemos el d1:

z + dc + hvc = d1 + q2/(2*g*d12)q = Q/Bq =1.431.690.10/ d12 d13 -1.690.10
rolo: rolo:Este valor debe swer alrededor de 1d1=0.2700
rolo: rolo:Use esta celda para que le valor de la derecha sea cero0.00= 0

Determinacin del Tirante Conjugado 2: d2

V1=5.29m/sd2=1.11m

Determinacin del Nmero de Froude:

F=3.25
rolo: F menor que 1.7: no necesita estanque(Lp=4dz)F(1.7-2.5):No se necesita dadosF(2.5-4.5):Usar poza fig.11Este valor vuela

Este es un resalto inestable. Cuyo oleaje producido se propaga hacia aguas abajo. Cuando se posible evitareste tipo de poza.Entonces podemos profundizar la poza en una profundidad =0.27 m

z + dc + hvc + e = d1 + q2/(2*g*d12)

d13 -1.960.10d1=0.2480
USER: USER:Utilizar buscar objetivo para hallar valor de d1, de tal manera que remplazo sea igual a cero-0.001

V1=5.76m/shv1=1.69m

d2=1.18
rolo: rolo:Tirante en el resaltom

F=3.69

8.6. Clculo del Radio de Curvatura al pie del Talud:

Esta dado por la ecuacin: R = 5d1R=1.24 m

8.7. Longitud del estanque amortiguador o poza de disipacin:

a)Nmero de Froude:

F=3.69TIPO IV1=5.76

L/d2=2.56
rolo: rolo:Usar figura 11,12 o 13 dependiendo del tipo de Estanque(La que dice "Long. De Resalto")Lp=3.011 m

b)Segn Lindquist:

Lp =5(d2-d1)Lp=4.642 m

c)Segn Safranez:

Lp =6xd1xV1Lp=5.492 m(g*d1)

d)Finalmente tomamos el valor promedio de todas las alternativas:Lp=4.382 mLongitud promedio de la pozaLp=3.00 m
rolo: rolo:Redondeado a la unidad o medio unidad o etc

8.8. Profundidad de la Cuenca:

S = 1.25 d1=0.310 m

8.9. Clculo del Espesor del Enrocado:

H = ( P + Ho ) =1e=0.440 mq =1.43e=0.30 m
rolo: rolo:Redondeo de celda superior

8.10. Clculo de la Longitud del Enrocado:

Segn W. G. Bligh, la longitud del empedrado est dado por la sgte frmula:

donde:H: carga de agua para mximas avenidas1q: caudal unitario1.43c: coeficiente de acuerdo al tipo de suelo 9
rolo: rolo:Ver libro "Construcciones Hidrulicas" de Schoklitsch

L e =1.647 mL e =2.00 m
rolo: rolo:Redondeo a la unidad

8.11. Longitud del Solado Delantero:Ls =5Ho

Ls=2.96 m3.00 m
rolo: rolo:Redondeo a la unidad

8.12. Espesor de la Poza Amortiguadora:

La subpresin se hallar mediante la siguiente formula:

donde:Peso especifico del agua1000kg/m3b =Ancho de la seccin1.00m.c =Coeficiente de subpresin, varia ( 0 - 1 )0.55Para concreto sobre roca de mediana calidadh =Carga efectiva que produce la filtracinh' =Profundidad de un punto cualquiera con respecto a A, donde se inicia la filtracin.(h/L)Lx =Carga perdida en un recorrido Lx

Mediante la subpresin en el punto "x", se hallar el espesor de la poza, asumimos espesor de:0.30 m

3577.76msnmhv=0he=00.25 (P+H)Ho = 0.52 m00.760695896421.25*(P+H)1P =1d2 =13576.58msnme=0.30011.270.30 m13.00 m342e=0.309

*Predimensionado de los dentellados posteriores y delanteros:00

1

1141

00

Para condiciones de caudal mximo

O sea cuando hay agua en el colchn.

h = d1 +hv1 -d2h=00.76h/L =0.057e = (4/3) x (Spx / 2400)L =013Lx =7h' =01Spx =522.85 kge =0

Para esta condicin el espesor asumido satisface los esfuerzos de Subpresin

Dimensionamiento de los Pilares:

a)Punta o Tajamar:Redondeada

b)Altura Ht= 1.25 (P+Ho):1.322

c)Longitud: Hasta la terminacin de la poza mnimo =5.124

d)Espesor e:0

Dimensionamiento de los Muros de encauzamiento:

a)Longitud:9.4215

b)Altura Ht= 1.25 (P+Ho):1.322

8.13. Diseo de las Ventanas de Captacin:

a)Clculo de la Captacin Margen Derecha:

Por tanteos usando la frmula de Manning DATOS se calcula el tirante y se busca el valor mas aproximado

Caudal : Q =0.090 m/s

Ancho de Solera : b =0.60 m

Talud : Z =

Rugosidad : n =0.0150Tirante que mas se aproxima

Pendiente : S =0.0025
rolo: rolo:ajustar segn topografay =0.1890 m

A =0.1134 m

Tirante Normal : Y =0.1890 mP =0.9780 m

R =0.1160 m

Area Hidraulica: A =0.1134 mv =0.7926 m

Perimetro Mojado: P =0.9780 mQ =0.09 m

Radio Hidraulico: R =0.1160 m

Espejo de Agua: T =0.6000 m

Velocidad: v =0.7937 m/s

Carga de Velocidad: hv =0.0321 m

Energia Especifica: E =0.221 m-Kg/Kg

Numero de Froude: F =0.5829

Calculo de borde Libre .

BL = Yn /3 =0.06m.

Usaremos :BL =0.30

Resultados:B.L.0

Yn0

1

b)Dseo del Canal de Conduccin:

Por tanteos usando la frmula de Manning DATOS se calcula el tirante y se busca el valor mas aproximado

Caudal : Q =0.090 m/s

Ancho de Solera : b =1.50 m

Talud : Z =1.00

Rugosidad : n =0.0150Tirante que mas se aproxima

Pendiente : S =0.0025y =0.8500 m

A =0.5100 m

Tirante Normal : Y =0.8500 mP =2.3000 m

R =0.2217 m

Area Hidraulica: A =1.9975 mv =1.2212 m

Perimetro Mojado: P =3.9042 mQ =0.62 m

Radio Hidraulico: R =0.5116 m

Espejo de Agua: T =3.2000 m

Velocidad: v =0.0451 m/s

Carga de Velocidad: hv =0.0001 m

Energia Especifica: E =0.850 m-Kg/KgBL = 0.30m

Numero de Froude: F =0.0182Yn = 0.85 m/s

1.50 mCalculo de borde Libre .

BL = Yn /3 =0.28m.

Usaremos :BL =0

c)Transicion que unira el canal de captacion y el canal de conduccion:

&

Qcaptacin=0.090 m/stT

Lt

Longitud de transicion.

Para = 12.5

Lt = (T - t) * Ctg 12.5 / 2

Donde :T =4t =1

Remplazando :Lt =7.217

Asumimos :Lt =2.00m.

d)Diseo de las Ventanas de Captacin:

Consideraciones:

*Las Dimensiones de las ventanas de capatacin se calcularn para el caudal mximo a captar (derivar) y para la poca de estiaje (carga hidrulica a la altura del barraje).

*La elevacin del fondo del canal respecto a la razante en el ro no debe ser menor que 0.30m, dependiendo de la clase de material en arrastre.

*Para evitar que rocas de gran tamao y cantidad de rboles que acarrea en pocas de crecidas ingresen a la captacin, se propone la proteccin mediante un sistema de perfiles que irn fijos en un muro de concreto.

*El eje de captacin ser perpendicular con el eje del ro.

3578.28msnm3577.8msnm

3577.0msnm

El clculo hidrulico comprende en el dimensionamiento del orificio y conducto de salida y determinacin del gasto mximo de avenida. Ademas se disear la transicin que une el canal de captacin a la salida de la toma con el canal de conduccin*Disearemos las compuertas para un nivel de operacin (cota barraje fijo)*Se comprobar si el canal soportar conducir el caudal para mximas avenidas.Determinacin de las dimensiones y el nmero de compuertas.Datos:Velocidad de predimensionado: 0.7 - 1.0 m/sasumiendo V =v=0.70m/s

Escogemos:0.250.6a=0.25b=0.60Acomp. =0.15Qdiseo =0.09Adiseo =0.13# comp. =0.91compuertasv =0.60O.K.

NMA =3578.28nivel operacin =3577.26Cota nivel ventana3577.26Cota fondo captacion3576.96

Verificacin del funcionamiento

Funciona como vertedero:si h1/a =< 1.4

Orificiosi h1/a > 1.4sumergido (Y2>Yn)libre (Y2 Yn, entonces funciona como orificio sumergido

Clculo de longitud de contraccin (Lcc)

L1 = a / Cc =0.242L10.40Lr = 5*(Y2-Y1) =1.486Lr1.49Lcc = L1 + Lr =1.728Lcc1.90asumimos:Lcc =3.00Lcc3.30

Clculo del tirante normal

Q =0.09Q0.04s =0.001Q*n/(s^0.5) 0.020n =0.015Yn0.4842
USER: USER:Calcularlo con el H-Canalesb =0.250Q*n/(s^0.5) =0.043

para el nivel de operacin se tiene que dejar pasar por el canal de captacinel caudal de diseo.

Anlisis para mximas avenidas

Verificacin del funcionamiento.a =0.30(asumido)a0.28h1 =1.02

Cv =0.96 + (0.0979*a/h1)Cv =0.99Cd =Cv*Cc = Cv * 0.62Cd =0.62

Clculo del tirante Y1Y1 =Cc * a

Y1 =0.186Clculo de hh =h1 - Y1

h =0.83

Clculo del gasto que pasa por el orificio( 1 comp. )

Q =0.19Q0.03asumimos:Q =1.50

Clculo del tirante Y2:

Y2 = (-Y1 / 2) + ( ( 2 * Y1 * V1^2 / g )+ ( 0.25 * Y1^2 ) )^0.5

V1^2 = 2 * g * hReemplazando:V1^2 =16.36Y2 =0.70

Clculo del tirante normal en el canal de la ventana

Q =1.50Q*n/(s^0.5) = 0.712s =0.001Q*n/(s^0.5) = A*R^2/3n =0.015Yn0.357
USER: USER:Calcular con el H-Canales para el ancho de una compuerta

como Y2 > Yn, entonces funciona como orificio sumergido

Clculo de longitud de contraccin (Lcc)

L1 = a / Cc =0.484Lr = 5*(Y2-Y1) =2.571Lcc = L1 + Lr =3.055asumimos:Lcc =4.50

Clculo del tirante normalQ =1.50s =0.001n =0.015Yn2.232
USER: USER:Calcular con el H-Canales para el ancho de una compuertab =0.250Q*n/(s^0.5) =0.712

En pocas de mximas avenidas teniendo las compuertas abiertas a0.30pasa un caudal de:1.50

Clculo de la abertura de las compuertas para mximas avenidas.

a = Q / ( Cd * b * ( ( 2gh )^0.5 )abriendo todas las compuertas de captacin:

donde:Q =0.09Cd =0.62reemplazando en la formulab =0.25a =0.144h =0.83

Altura de la ventana de captacin

tirante en mximas avenidas:Yn =0.357Y2 =0.70

tirante en nivel de operaciones:Yn =0.484Y2 =0.453

Adoptamos una altura de ventana de:1

Ld Ho = 0.52 mQt = 3.60 m/sYcXcR12=d1 + d1 2 += 0= 0d1 2 += 0m.s.n.m.m.s.n.m." x"m.m3/s.m2m/s.m.s.n.m.m.s.n.m.m.s.n.m.m.m.m.m.m.m.m2.m3/s.m2para:m/s.m.s.n.m.m.s.n.m.m.s.n.m.m.m.m.m.m. de altom.m.s.n.m.= 0

Diseo EstructuraIlDISEO ESTRUCTURAL BOCATOMA1.DATOS GENERALESBarraje a base de concreto ciclopeo, f'c = 175 kg/cm2 + 30% PGPeso Especifico 2400.00Kg/mCoeficiente de friccin entre el suelo y el concreto segn :recomendaciones este valor est entre 0.5 y 1, tomaremos :0.60Capacidad de la carga de la arena =2.15Kg/cmP. Especfico del agua con sedimentos y elementos flotantes1900.00Kg/mPeso especfico de la arena 2600.00Kg/mPeso especfico del agua (Pa) =1000.00Kg/mPorcentaje de vacos en el suelo30.00%

Bocatoma :

Colchn amortiguador.

La subpresin en un punto cualquiera se determina por la siguiente frmula:

Sp =Pf * c' * (h + h' - h Lx /L)( para un metro de ancho )

Donde:Sp =Sub presionh =Carga efectiva que produce filtracin, diferencia de nivel hidrostticoentre aguas arriba y aguas abajoc' =Factor de sub presion que depende de la porosidad del suelo que varia de 0 a 1Asumiremos:0.5h' =Profundidad del punto consideradocon respecto al punto de inicio de la filtracinhLx / L =Carga perdida en un recorrido Lx

Longitud de filtracin:Longitud de filtracion necesaria _(Ln)Ln = c * HDonde.H =Carga de filtracinc =Coeficiente de filtracin

14

12

Talon (punto critico)

1

100.42045 045 04.020.300.30500

Ln =8c= Ln/HCalculo de "c" :

* Cuando esta en max. Avenida:H =2c = Ln/H =4.53* Cuando esta al nivel del cimacio:H =1c = Ln/H =9.56* Segn el criterio de Blight, recomienda que para estructuras sobre arena de grano grueso el valor de "c" ser de:12.00

* De estos tres escogeremos el menor, que es:c =4.53

Longitud de filtracion recorrida (Lc)Lc = Lh + LvDonde :L h =Longitud horizontal en metrosL v =Longitud vertical en metrosSe considera distancia vertical >= 45Se considera distancia horizontal < 45Espesor del Colchon amortiguador e = 4 * Sp / ( 3 * Pc)Empleando la frmula de Taraimoviche = 0.2 * (q 0.5) * (Z 0.25)Donde :q =Descarga mxima probable unitariaZ =Carga o energa por perderVolumen de filtracion:Se calcula empleando la formula que expresa la ley de DarcyQ = K * I * ADonde :Q =Gasto de FiltracionK =Coeficiente de permeabilidad para la cimentacionI =Pendiente hidraulicaA =Area bruta de la cimentacion a travs del cual se producela filtracin

Clculo de la Longitud de Filtracion necesaria (Ln)H =1c =4.53Ln =3.62Clculo de la longitud compensada (Lc)Calculo de longitud vertical (Lv)Calcularemos con los valores del graficoLv = 2

Lh =5Lc =Lv+Lh=8como Ln = Lc , entonces no es necesario de lloradoresVerificacin del espesor del colchon amortiguadorCalculo de la Sub presion.Sp =Pf * c' * (h + h' - h Lx /L)Las variables que se presentan en la frmula, anteriormente se ha indicado sus valores, excepto:L = ( Lh / 3 ) + LvReemplazando:L =4.09h / L =0.196Ordenando tenemos:PuntoLx (m)h' (m)Sp (kg/m)10.000.00400.0020.000.30550.0030.300.30520.6440.600.00341.2851.420.00261.03Punto critico65.441.10417.6075.641.30498.0285.841.30478.4595.840.00-171.55

Graficamos las subpresiones y tenemos:

e = 4 * Spo / ( 3 * Pc)Remplazando:Spo =261.03kg/mPc =2400.00Kg/me = 0.145mSegn proyectos el valor del espesor varia entre 0.30 - 0.80m., en este caso el valor de ese encuentra dentro de este rango, entonces elegimos el espesor de:e=0

Caudal de filtracion (Avenidas maximas)

Datos:k =5.00E-04 cm/segL = Lc =8H =1

Ancho de toda la cimentacion =5

Para una profundidad de =0El gasto de filtracion es:

Q =0.259cm/s/mQ =0.0003Lt/s/m

Para todo el ancho de la cimentacion:

Q =0.001Lt/s

Anlisis del barraje para agua al nivel de la cresta 1P11Sv

ShWFh

P2EaO

SpFuerzas que intervienenFh =Fuerza hidrostticaEa = Empuje activo del suelo en suelo friccionanteWa =Peso de la estructuraSp =Sub - PresionSh =Componente horizontal de la fuerza sismicaSv =Componente vertical de la fuerza sismicaVe =Empuje del agua sobre la estructuraocacionado por aceleracion sismicaMe =Es el momento producido por esta fuerza.Fuerza hidrosttica (Fh).Para el caudal mximo:Fh = (P1+P2) * P / 2Fh =736.00 kgH =1Fh =0.74 Tn/mP =1Pa =1000.00 kg/m3Punto de Aplicacin:P1 =520.00 kg/m2Yn = P *(2*P1 + P2) / (3*(P1 + P2))P2 =1320.00 kg/m2Yn =0.3420289855

Empuje activo del suelo (Ea).Ea = 0.5 (P1 + P2) * H2P1 = ( Pc * H1) + (Pa * H)P2 = (Pf * H2 ) + (P' * Ka * H2 ) + P1Donde :P f =1000.00kg/mP' =Peso especifico del suelo sumergidoP' = (Ps - 1) =1.08Tn/mH2 =Espesor del suelo =0& =Angulo de friccion interna30Ps =Segn tabla N SM =2.08 Tn/m3Pa =1.00Tn/mKa = [ Tag (45 - &/2) ] =0.333

Pc =Peso especifico del concreto=2.40 Tn/m3H 1 =Espesor solado delantero =0

Remplazando tenemos:P1 =1.40Tn/m

P2 =1.67Tn/m

Ea =0.31Tn/mUbicacin:Ya = H2(2P1 + P2) / [ 3(P1 + P2) ]Ya =0Peso de la estructura (W). CALCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA ESTRUCTURA

Nancho (m)Alto (m)Area (m)x (m)y (m)A*xA*y10.300.400.120.150.200.020.0220.400.400.080.280.270.020.0230.840.400.330.420.600.140.2040.240.660.160.121.130.020.1850.600.660.230.441.020.100.2360.080.040.000.061.470.000.0070.150.040.000.131.470.000.00Suma0.921.596.170.301Xc =1.233094938Yc =-0.0071637541Peso de la estructura para un metro de ancho de barraje :W =2.21 Tn/mSub presion (Sp).Sp = c * Pa * H * L / 2 Donde :c =0.60fines de diseoL =1

Sp =0.43Tn/mXsp = 2*L/3 =1Sismo.Componente Horizontal del sismo.Sh =0.1 * W =0.22 Tn/mComponente Vertical del sismo.Sv =0.03 * W =0.07 Tn/mEstas fuerzas actuan en el centro de gravedad de la estructura.Empuje del agua debido a la aceleracin ssmica.La fuerza sismica en el agua y que se reparte en la estructura esta dada porla siguiente formula:Ve =0.726 * Pe * yDonde:Aumento de presion de agua en Lb/ pie a cualquierelevacion debido alas oscilaciones sismicas y se calculapor la siguiente formula:Pe = c * i * Pa * hC =Coeficiente de distribucion de presiones.C = Cm * [ y (2 - y/h) + ( v * (2 - y/h) / h )^0.5 ] / 2y =Distancia vertical de la superficie del vaso a la elevacion en pies.Cm =Valor maximo de C para un talud constante.En la superficie del agua:y=0c=0Pe = 0Me = 0En el fondo del barraje y =0.80h =0.80y/h =1.00

Para paramento vertical:c =0.73i =0.32Pa =62.4lb/pieh =2.62pieReemplazando :Pe =38.24910336lb/ pieVe = 72.87lb / pieEl momento de volteo ser de:Me = 0.29 * Pe * yMe =76.37lb - pieEn unidades metricas seria :Ve =0.108Tn/mMe =0.035Tn - mAnlisis de estabilidadLa falla en la estructura puede ser por Volteo, deslizamiento y esfuerzos excesivos.Debera preveerse que en el plano de desplante de la estructura solo tengan esfuerzos a compresion y que el suelo admita tracciones esto se logra cuando la resultante de las fuerzas actuantes corta al plano de la base en el tercio centralUbicacin de la Resultante (Xr)Tomando momento respecto al punto "0"FhEaShVeTOTALF horz (ton)-0.736-0.307-0.221-0.108-1.373Brazo (m)0.3420.097-0.007Mot (m)-0.252-0.0300.002-0.035-0.315SpSvWTOTALF vert. (ton)-0.426-0.0662.2131.720Brazo (m)0.9471.2331.233Mot (m)-0.403-0.0822.728Mr (+) =2.728Ma (-) =-0.800

Ubicacin de la Resultante con respecto a el origen de coordenadas :

Xr =[ M(-) + M(+) ] / Fvert1.121mOK!Cae en el tercio central de toda la longitudExcentrecidad (e)e = L/2 - Xr =-0.411mEstabilidad al volteoF.S. =suma M (+) / suma M (-) > 1.5F.S. =3.411OK!Estabilidad al deslizamiento.Fuerza resistente Fr = u * Fvu = Coeficiente de friccion entre el concreto y el terreno u=0.80para terreno rocosoFr =1.376ton/mFh =1.373Debe cumplir que Fh < FrOK!

Entonces no necesitara un dentelln, pero los emplearemos cuyas dimensiones fueron asumidas en los grficos anteriores

123467859Para asegurar la estabilidad del colchn amortiguador, el espesor se calcula verificando su peso que en cualquier punto debe ser por lo menos igual al valor de la subpresin en dicho punto por razones de seguridad se adopta que el peso del colchon sea igual a los (4/3 del valor teorico.)En el presente clculo se ha predimensionado la estructura, siguiendo las recomendaciones del estudio de Suelos, considerando el dentellon a una profundidad de 1.80 m. ya que se cimentarn sobre un estrato de grava (material aluvional).El analisis estructural del colchon amortiguador consiste en analizar la subpresin y determinar el espesor del colchn para asegurar su estabilidad, el anlisis ser para el nivel de operacin mas desfavorable.El peso de la estructura , viene hacer el peso del barraje, para ello dividiremos en las partes como el numero de cordenadas que se calcularon para el diseo del perfil y dicho barraje se ha dividido en 9 porciones y se ha calculado su centro de gravedad :

DISEO ESTRUCTURALANLISIS ESTRUCTURAL DEL ALIVIADERO DE DEMASAS

ANALISIS ESTRUCTURAL DE LA BOCATOMA1. Datos generales:*Barraje a base de concreto ciclopeo, cuyo peso especifico es de (Pc) :2.3Tn/m

*Coeficiente de friccion entre suelo y el concreto segn recomendacioneseste valor esta entre 0.5 y 1, tomaremos :0.80usaremos canto rodado

*Mximos esfuerzo unitario de corte V =6.00Kg/cm

*Capacidad de la carga de la arena =2.65Kg/cmen nuestro caso predominan las arenas limo-arcillosas

*Peso especifico del agua con sedimentos y elementos flotantes1.90Tn/m

*Peso especifico del agua filtrada (Pf) =1.00Tn/m

*Peso especifico del agua igual (Pa) =1.45Tn/m1. Anlisis cuando el nivel de agua es igual al nivel del cimacio:11

1
usuario: usuario:Ingresar altura del barraje del diseo Hidrulico: "P"

0
usuario: usuario:Ingresar espesor del Solado delantero del barraje

1
usuario: usuario:Diferencia de la longitud exterior del dentelln 0
usuario: usuario:Espesor del Colchn Amortiguador del diseo hidrulico

Fuerzas que intervienenFh =Fuerza hidrostticaEa = Empuje activo del suelo en suelo friccionanteW =Peso de la estructuraW =Peso del aguaSp =Sub - PresionSh =Componente horizontal de la fuerza sismicaSv =Componente vertical de la fuerza sismicaVe =Empuje del agua sobre la estructura ocacionado por aceleracion sismica y Momento Me.Me =Es el momento que produce la fuerza Ve.a. Fuerza hidrosttica (Fh).=0.46 TnPunto de aplicacin=0.27 mb.- Clculo de la Subpresin (Sp):0.78 TnC:Coeficiente que depende del tipo de sueloPara mayor seguridad su valor es 1.Punto de aplicacin=0.65 mc.- Empuje Activo del Suelo (Ea):Datos Asumidos para fines de Diseo:3.71 Tn2.00 Tn/m3h =hs+Hhs=Altura equiv de Suelo Punto de aplicacin=0.66 mhs=1.27 mh=1.97 m =37.5d.- Peso del Agua (W):0.60 TnPunto de aplicacin=0.26 md.- Peso de la Estructura (W):Se calcular integrando las reas paralelas a las franjas verticales trapezoidales en que se ha divididola estructura diferenciandola a los ejes x - y.Lt =1.94NreashabX (m)Y (m)A*XA*Y10.55280.3851.3501.3501.7480.6750.9660.37320.67570.3851.6501.6501.3630.8250.9210.55730.87620.2503.3503.4301.0451.6950.9161.48540.79970.2503.3963.4300.7951.7070.6361.36550.78720.2503.3203.3960.5451.6790.4291.32260.76440.2503.2053.3200.2961.6310.2261.24770.73360.2503.0553.2050.0461.5650.0341.14880.69380.2502.6653.055-0.2021.432-0.1400.99490.66680.2502.6402.665-0.4551.326-0.3030.884100.58850.2502.3852.640-0.7031.257-0.4140.740110.52530.2502.0952.385-0.9521.122-0.5000.589120.45380.2501.7782.095-1.2020.970-0.5450.440130.37780.2501.4651.778-1.4510.813-0.5480.307140.31580.2501.2431.465-1.7020.679-0.5370.214150.27120.2501.0811.243-1.9520.582-0.5290.158160.27380.2500.9591.081-2.2030.511-0.6030.140170.21340.2500.8690.959-2.4530.457-0.5230.098180.19540.2500.8060.869-2.7030.419-0.5280.082190.18360.2500.7670.806-2.9540.393-0.5420.072200.21840.2460.7500.767-3.2030.379-0.7000.083Total10.1672-2.286412.2988

23.38 TnPunto de aplicacin=Xco=-0.225 mYco=1.210 me.- Componente Horizontal de Sismo (Sh):Sh = 0.10 W =2.34 Tnf.- Componente Vertical de Sismo (Sv):Sv = 0.03 W =0.70 Tng.- Empuje del agua debido al Sismo (Ve):Pe: Aumento de presin del agua en lb/pie2 a cualquier elevacin debido a oscilaciones ssmicas y su valor se calcula por:Donde C es un coeficiente adimensional que da la distribucin y magnitud de presiones : Intensidad del Sismo: Aceleracin del Sismo/Aceleracin de la gravedad : Peso especfico del agua (lb/pie2)h : Profundidad del agua (pies)Cm : Valor mximo de c para un talud constante dado.El Momento de vuelco es: Me = 0.299 Pe * y2 En la superficie de agua:Me = 0En el fondo del aliviadero:y =0.8 mh =0.8 my / h =1Para el Paramento Vertical:C=0.73(Ver figura 14 y 15)l =0.32(Escala Mercalli Modificado)g =90.48 lb/pie3h =3 piesReemplazando estos valores en la ecuaciones anteriores:Pe =55.46 lb/pie2Ve =105.65 lb/pieMe =114.18 lbsTransformando unidades en un ancho de 1 m:Ve =0.16TnMe =0.05Tn -mAnlisis de la Estructura:a)Ubicacin de la Resultante:Tomando Momentos respecto a C.M (Ver Figura)FuerzaBrazoMomentoFh0.46 Tn1.27 m-0.59Ea3.71 Tn0.66 m-2.44Sp0.78 Tn1.29 m-1.00Sh2.34 Tn1.21 m-2.83Sv0.70 Tn-0.22 m0.16Ve0.16 Tn--0.05W27.05 Tn3.527 m95.41W3.69 Tn5.89 m21.73S Fza H6.67 TnS Mts (-)-6.75S Fza V29.26 TnS Mts (+)117.14XR=3.77 m2Excentricidad "e":e=-2.80 m< 0.32 m3.-Esfuerzos de Compresin en la base (s)Estos deben ser los permisibles para que la estructura no falle por aplastamiento.s 1 =-11.565s 2 =14.581(no considerar)Estos resultados son menores que la resistencia ofrecida por el terreno.4.-Factor de Seguridad al Volteo:FS=S Mts (+)> 1.50S Mts (-)FS=17.35> 1.55.-Factor de Seguridad al Deslizamiento:Fr = S Fx TgfDonde Tg f =0.4(Segn Tablas en Separatas)Fr =11.70 Tn< 6.67 TnEntonces se considera el Dentelln (elemento de concreto), como parte integrante del ali-viadero formando una sola mole, con la finalidad de evitar el deslizamiento de la estructura, as comodisminuir en cierto grado la magnitud de las filtraciones a travs de la cimentacin.

Pto C.M

Calculo de "n"TABLA B. METODO PARA CALCULAR EL VALOR MEDIO DE n PARA UN CAUCEDatos que ayudan a elegir los diferentes valores de n1.-Valores basicos de n recomendados Cauces en tierra.0.010Cauces en grava fina..0.014Cauces en roca0.015Cauces en grava gruesa0.028escogido2.- Aumento del coeficiente n que se recomienda para tomar en cuenta el grado de irregularidad Cauces parejos..0.00Poco irregulares..0.005escogidoModerados..0.010Muy irregulares0.0203.- Aumento del coeficiente n que se recomienda para tomar en cuenta el cambio de diemnsiones y de forma de seccion transversalGraduales.0.00Ocasionales0.005escogidoFrecuentes..0.010 a0.0154.- Aumento del coeficiente n que se recomienda para tomar en cuenta obstrucciones formadas por arrastres, raices, etc.De efecto inapreciable.0.00escogidoDe muy poco efecto0.01De efecto apreciable.0.03De mucho efecto..0.065.- Aumento del coeficiente n que se recomienda para toamr en cuenta la vegetacin.De poco efecto0.005 a0.01 escogidoDe efecto medio0.010 a0.025De mucho efecto0.025 a0.05De muchisimo efecto0.050 a0.16.- Aumento del coeficiente n que se recomienda para tomar segn la tortuosidad del cauce Ls= Longitud del tramo rectoLm= Longitud del tramo con meandrosLm/Lsn1.0-1.20.001.2-1.50.15veces n6>1.50.30veces n6n6 =Suma de conceptos 1+2+3+4+5

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Parte del formato de los grficos de este libro no es compatible con versiones anteriores de Excel y no se mostrar.2DISEO HIDRAULICO'!A1:S1189Excel 97-2003

Prdida menor de fidelidad

Algunas frmulas de este libro estn vinculadas a otros libros que estn cerrados. Cuando estas frmulas se vuelven a calcular en versiones anteriores de Excel sin abrir los libros vinculados, los caracteres que exceden el lmite de 255 caracteres no se pueden devolver.3DISEO ESTRUCTURAL'!F27Excel 97-2003DISEO ESTRUCTURAL'!B34DISEO ESTRUCTURAL'!B37

Es posible que uno o ms objetos de este libro, como formas, WordArt o cuadros de texto, permitan que el texto desborde los lmites del objeto. Las versiones anteriores de Excel no reconocen esta opcin y ocultarn el texto que se desborde.1DISEO HIDRAULICO'!A1:S1189Excel 97-2003