DISEO HIDRULICO Memoria de Diseo y Clculo.Componentes del
sistema de este proyecto:FUENTE DE ABASTECIMIENTO:Quebrada La
Roncona, ubicada en la cota 280 mnsm, el rea de la cuenca 5,44 Km2;
precipitacin media 1702,32mm.De acuerdo a la estimacin de caudales
se tiene:DISEO DIQUE-TOMAConsiste en una toma frontal de concreto
armado ubicado en la cota de terreno de 283,46 msnm, en la Quebrada
Los Rastrojos. Sera una toma de fondo captacin con tanquilla
central, recomendada para ros de montaa por sus fuertes
pendientes.A.- CONSIDERACIONES GENERALES:FUENTE: Quebrada los
Rastrojos.Los caudales de diseo de la Cuenca Hidrogrfica Quebrada
Los
Rastrojos.l/sm3/sQmnimo=11.620.0116Qmedio=80.310.0803Qmximo(25aos)
=2282622.8260Qecologico =90%1.240.0012Qdisponible=
95%10.380.0104(Datos tomados del estudio realizado por el Gegrafo
Luis E. Montes de Aguas de Mrida C.A., donde presenta las
caractersticas generales de la cuenca abastecedora de la Quebrada
La Roncona; anexo en el proyecto).Los caudales requeridosDotacin de
200 l/hab./dia.l/sm3/sCaudal medio a captar
=Qmedio=9.2960.009296Caudal de diseo (1,25 x
Qm.)=Qcaptacin=11.620.01162Q 0,04m3/sSe puede insertar el flujo
mediante la construccin de un diqueB.- DISEO DEL VERTEDERO DE
REBOSE:En base a la topografa se fija la longitud de la cresta
L1=1,00 metros, para la condiciones de caudalmedio y aplicando la
ecuacin de Francis se tiene:Qm=CxL1xHm 3/2Donde:Q=Caudal medio
(l/s).C=1.35Figura 47Se toma el 90% de CL1=Longitud Tentativa de la
cresta (m).Hm=Altura de la cresta del vertedero.Despejando Hm
obtenemos la altura de la cresta del vertedero de rebose asumido el
ancho.H=(Q/ CxL)2/3mcm.Ancho (L)
=2.0000200.00CxL=2.7000270.00Hmedio=(H1)=0.09609.60Hmnimo=(H2)=0.02652.65Asuma
(h1)=0.07007.00h1 calculado0.112411.24Asuma (h2)=0.01901.90h2
calculado0.03043.04Velocidad media de circulacin
ser:V=Q/AV=0.0297m/s.(Aceptable)Tomamos una altura de vertedero de
rebose =0.10mGasto a travs del vertedero de
rebose:m3/seg.l/s.Qvrmedio=0.080380.31Qvrasumido=0.085485.38OKPara
una altura de 10 cm se tiene que el vertedero de rebose tendr una
capacidad total de descarga igualQvr = 85,38 l/s.C.- CLCULO DE LA
CARGA DE DISEO:Para Qmaxd =11,62 l/s se tiene aplicando la ecuacin
de Francis que:m.cm.Hd =0.02652.65La altura del agua asociada al
valor del caudal mnimo es Hmn=2,65 cmHd < Hmn asegura la
captacin del caudal deseado.D.- DIMENSIONAMIENTO DEL VERTEDERO DE
CRECIDA:Gasto a travs del vertedero de crecida=( Qmax - Qvt
)Qvertedero de crecida =22.7406m3/s.Se asume un valor de L2
=1.5mPara un caudal de vertedero de crecida calculamos la
altura.H2=(Q/ CxL)2/37.4822mH2=7.5m748.22cm.Se recomienda no
construir un vertedero de crecida ya que dicho caudal se puede
aliviar con la gargantadel lecho como vertedero de crecida.E.-
CLCULO DE REA DE CAPTACIN:Aplicacin la ecuacin de un orificio
sumergido para un caudal de captacin de 1,5 l/s.Q= Cd x A x ( 2 x g
x H)1/2Donde:Caudal de captacinQ =0.01162m3/sAltura de cresta
mnimaHmn =0.0265mCoeficiente de DescargaCd =0.6rea de CaptacinA
=0.0269Despejando ( A )A =0.0269m22.6880cm2A =C x L1C
=0.0134m1.3440cmQcaptacin =Qcaptacin con area calculadaQcaptacin
con area calculada =0.01162m3/sCUMPLE Lo que indica que el ancho de
la cresta o corona a colocar es del orden de 0,40 cm.F.- DISEO DE
LA TANQUILLA CENTRAL:Longitud asumida del ancho de la rejilla F =
0,10 m.Chequeo del ancho de la rejilla, siguiendo el procedimiento
de Krochin.A continuacin se detallan las recomendaciones a seguir
para el diseo:Inclinacin de la rejilla =10Ancho de las Barras t
=1.0cm.Separacin entre barras s =1.0cm.Espesor de las barras e
=1.0cm.% de rejilla obstruida por gravas (f) =30%0.3e/s =1.0Clculo
del ancho de la rejillab = 0,313 x (Qcaptar/(CxKxL) 3/2
)Donde:Coeficiente de contraccin =CC =Co - (0,32 x tan )C =0.444Co
=0,50 para e/s < 4Longitud de la galera =LL =10cm.L
=10cm.0.10m.K=Coeficiente que reduce el rea total en rea
efectiva.K=(1 - f ) x ( s / (s + t ))K=0.35Ancho de la regilla b
=1.880m0.01880cm.Por Tabla: Rejilla Simple Tipo 1(Diametro) a
=1.0cm.(Separacin) b =1.0cm.C =0.45Se asume un valor de longitud de
vertedero de 0,60 metros.Carga necesaria Ho para garantizar el
caudal a captar:Q=0.01162Qcaptar =2,55 x C x K x b x L x HoHo =(
Qcaptar / 2,55 x C x K x b x L)2Ho =0.02437m.2.44cm.Para H0 = 3,00
cm, esto implica una altura mnima en el vertedero de rebose mayor
igual a 3,00 cm.G.- ANLISIS DE ESTABILIDAD DEL DIQUE:En el anlisis
de estabilidad se consideran las fuerzas producidas por el agua y
los sedimentos que tienden avolcar el dique y tambin se consideran,
las fuerzas que se oponen a este volcamiento, es decir las fuer-zas
verticales a excepcin de la subpresin.Se recomienda un valor de
seguridad al volcamiento de 2,0.Las fuerzas horizontales aguas
arriba hacia aguas abajo tienden a desplazar al dique, por tanto la
fuerza que se opone a este deslizamiento es la friccin existente
entre la estructura y el terreno de fundacin.Por tal motivo se
coloco un dentellon para dar mayor garanta a la estabilidad del
dique.El factor de seguridad al volcamiento debe ser mayor o igual
a 1,5.H.- DISEO ESTRUCTURAL:DIMENSIONES DEL DIQUE1.-
CARACTERISTICAS DEL DIQUE:c = Peso unitario del
concreto.....................................=1,000.00Kgf./m3c =
Peso unitario del
concreto.....................................=2,400.00Kgf./m3h1 =
Altura espaldn aguas arriba................................=0.90mh2
= Profundidad de la fundacin aguas abajo..........=0.40mh3 = Altura
de la cresta
....................................................=0.10mh4 =
Profundidad de la fundacin aguas arriba..........=0.40mhk =
Profundidad del
dentellon.......................................=0.20mB1 = Base del
dique..........................................................=1.30mB2
= Espesor del dique en la
cresta..............................=0.30mBk = Base del
dentellon....................................................=0.30mVc
= Volumen del
concreto..............................................=1.09m3Wd =
Peso del
dique.........................................................=2075.44Kgf./m.VOLUMEN
(m3) (REA x 1,0 m) (Kgf./m3)FUERZA (Kgf.)BRAZO (m)MOMENTO
ESTABILIZANTE
(Kgf./m)FIGURA0.2724006481.15745.2W10.424009600.67640W20.424009600.65624W30.024240057.61.1566.24W41.0942625.62075.442.-
DETERMINACIN DE LOS EMPUJES:2.1- EMPUJE DEL AGUA:Qm =22.8260m3/sAC
= Altura de la lmina de agua sobre la cresta=0.90Teoria de RankinEa
= Empuje Activo debido al aguaEa = 1/2 x Agua x H2 x KaAgua
=1000.0Kgf./mEa =109.75Kgf./m0.1098Ton./mCONDICIONES:1.- Suelo
homogenio e Isotropico.2.- No existe deslizamiento entre el suelo y
el muro3.- La carga est aplicada a (1/3) de la base.4.- El Empuje
tiene igual ngulo de inclinacin al TaludPara = 0Ka = (1 - Sen ) /(1
- Sen ) = Tan2 (45 - /2 )Ka = Tan2 (45 - /2 ) =0.5206Kp = (1/ Kg )
= Tan2 (45 - /2 )Ka =0.2710 = 0MATERIALsuelo (Kgf/m3)Terraplen
Seco140035-40Terraplen Humedo160045 = 0Arena Seca160035Arena
Humedad180040Arena Saturada200025Gravina Seca186035 - 40Gravina
Humedad187025Grava180045Canto Rodado1850302.2- EMPUJE DEBIDO A LOS
SEDIMENTOS:c =Peso unit. Sumergd. promedio de los sediment.
=1,100.00Kgf./m3 = Angulo de friccin de los sedimentos =35.00Es =
Empuje debido a los sedimentos =mEs = 1/2 x Suelox H2 x KamSuelo
=1860Kgf./m3Es =120.73Kgf./m0.1207Ton./m2.3- IMPACTO:P = Peso de la
roca =500Kgf.V = Velocidad del flujo =5.41m./sI = Impacto de la
roca (P/g x V)=275.74Kgf./m0.276Ton/m.g =9.81m./s2.4- EMPUJE
PASIVO:c = Peso unitario promedio de la roca =2500.00Kgf./m3 =
Angulo de friccin promedio de la roca =35Ep = Empuje pasivo
=121.95Kgf./m0.122Ton/m.Ea = 1/2 x Rocax H2 x Ka3.- DETERMINACIN DE
LA ESTABILIDAD DEL DIQUE:a.-Volcamiento:F.S.volcamiento=
Mestabilizante 1.5Debe ser mayor o igual. Mvolcante3.1- SEGURIDAD
CONTRA EL VOLCAMIENTO:MOMENTO VOLCANTE
(Kgf.-m)ACCIN74.08Ea32.60Es22.06I14.63Ep143.37MOMENTO ESTABILIZANTE
(Kgf.-m)ACCIN2075.44WdF.S.=14.48>>> 1,5Es resistente al
volcamiento3.1- SEGURIDAD CONTRA EL DESLIZAMIENTO: = Angulo de
friccin promedio roca - concreto =35C = Cohesin Concreto/roca
sana=0.7F.S.Deslizamiento= Fv x Cf 1.5Debe ser mayor o igual.
FHF.S.Deslizamiento < 1,5 se coloca un tapn o se hace mas grande
la zapata.Valores del coeficiente de
friccinMaterialfConcreto/concreto0.7Concreto/roca
sana0.7Concreto/roca de mediana
calidad0.6Concreto/grava0.5Concreto/arena0.4Concreto/arcilla0,2 a
0,3FUERZAS DESLIZANTES (Kgf./m)
(FH)ACCIN109.75Ea120.73Es275.74I506.22FUERZAS RESISTENTE (Kgf./m)
(Fv)ACCIN121.95Ep1454.15FroceFroce=((tan () x Wd) + (C x
B1))1576.10F.S.Deslizamiento=3.11 1,5Es resistente al
deslizamiento3.1- ESFUERZOS TRASMITIDOS:L =1.00me = ( (5/6) x B1 )
- ( (1/3) x( Mest. - Mvol ) / Fv )( Mest. - Mvol ) / Fv < B1 / 6
= ( Fv / B1 x L ) x ( 1 ( 6 x e / B1))e =0.650.41e =0.24( Mest. -
Mvol ) / Fv < B1 / 60.410.22T/m2mn =987.270.0987Kg/cm2max
=1505.030.1505Kg/cm2ANLISIS DE ESTABILIDAD DEL DIQUE:En el anlisis
de estabilidad se consideran las fuerzas producidas por el agua y
los sedimentos que tienden avolcar el dique y tambin se consideran,
las fuerzas que se oponen a este volcamiento,es decir las fuerzas
verticales a excepcin de la subpresin.Se recomienda un valor de
seguridad al volcamiento de 1,5.Las fuerzas horizontales aguas
arriba hacia aguas abajo tienden a desplazar al dique, por tanto la
fuerza que seopone a este deslizamiento es la friccin existente
entre la estructura y el terreno de fundacin. Por tal motivo
secoloco un dentelln para dar mayor garanta a la estabilidad del
dique.El factor de seguridad al volcamiento debe ser mayor o igual
a 1,5.
0,80 m0,10 mAncho de Corona (C)Longitud total de la rejilla
(Ancho) (Lrejilla)Ancho del Vertedero Menor (E) = Anchodel
vertedero Mayor (No se va a Colocar).RejillaLongitud de la cresta
del vertedero L1=0,80
m.FESEah4h1BkB1hkEpLh2ROCAB2h3W1W2W4AW31505,03 Ton/m2987,27
Ton/m2ACUEDUCTO RINCN DEL JARILLAL, PARROQUIA ESTANQUES, MUNICIPIO
SUCRE, ESTADO MRIDA
