CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO i 0 1 2 3 N.E. hvi hvo c. A c. B H yi yo hv2 hv 1 hv1 hc Z y2 y3 y c.C c. D canal Lte Lc Lp A. Arriba Características del Canal Aguas Arriba Características del Canal Aguas Ab Q = 6.00 yi = 1.0512 Q = 6.00 bi = 1.50 2.33 = vi = 1.86 2.33 = b3 = 1.50 Si =0.0013 Asumiendo Y = 1.051 hvi = 0.18 Asumiendo y3 = 1.051 S3 =0.0013 n = 0.014 2.33 O.K.! Fi = 0.71 2.33 O.K.! n = 0.014 zi = 1.5 b.l. = 0.35 z3 = 1.5 c. A = 149.280 ms.n.m Hi = 1.40 c. E = 147.53 ms.n.m c. B = 149.271 ms.n.m Hi = 1.40 c. C = c. D = 147.011 Cálculo de Ancho de Poza de Disipación (B) B = 2.86 Asumimos : B = 3.00 Longitud de transición de entrada (Lte) y salida (Lts) Lte (m) : [((bi / 2) + zi * Hi) - B / 2] / Lte = 6.09 Asumimos : Lt = 6.10 Lts (m) : [((b3 / 2) + z3 * H3) - B / 2] / Lts = 6.09 Asumimos : Lt = 6.10 Pendiente en el tramo de transición : (c.A - c st = 0.00148 El tramo inclinado tendrá una pendiente : Z = 2 Ancho de Poza de Disipación (m) : B = 3.00 Tirante Crítico (yc) Caudal unitario (m3/s-m) : Q / B q = 2.00 yc = 0.74 B = 3.00 vc (m/s) = Q / (yc * B) vc = 2.7 hvc (m) vc^2 / (2*g) hvc = 0.37 hm = 0.99 Asumimos : hm = 1.10 Niveles de Energía en cada una de las Secciones i - ( Inicio de transición de entrada y Fin de transición de entrada y/o Inicio de E.i (msnm) = E.0 (msnm) yi + 1.1 * = yo + 1.1 * hvo donde : hvo = 1.249 = yo + 0.22 hvo = 0.204 Q*n / S 1/2 = [A 5 / P 2 ] 1/3 Q*n / S3 1/2 = [A 5 / P 2 ] 1/3 = [A 5 / P 2 ] [A 5 / P 2 ] 1/3 B (m) = [18.78 * (Q) 1/2 ] / (10.11 + Q) yc (m) = ( q 2 / g ) 1/3 Altura de muros en el tramo inclinado (m) : 4*y Secciones : [Q 2 /(B*yo) 2 ] / (2*g) / yo 2 / yo 2
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CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETOPág. 1
i 0 1 2 3
N.E.
hvi hvo c. A c. B H
yi yo
N.E.
hv2 hv31 hv1
hc Z c. E
y2 y3 y1 c.C c. D
canal Lte Lc Lp Lts canal
A. Arriba A. Abajo
Características del Canal Aguas Arriba Características del Canal Aguas Abajo
Q = 6.00 yi = 1.0512 Q = 6.00 y3 = 1.05
bi = 1.50 2.33 = vi = 1.86 2.33 = b3 = 1.50 v3 = 1.86Si = 0.0013 Asumiendo Y = 1.051 hvi = 0.18 Asumiendo y3 = 1.051 S3 = 0.0013 hv3 = 0.18n = 0.014 2.33 O.K.! Fi = 0.71 2.33 O.K.! n = 0.014 F3 = 0.71zi = 1.5 b.l. = 0.35 z3 = 1.5 b.l. = 0.35c. A = 149.280 ms.n.m Hi = 1.40 c. E = 147.53 ms.n.m H3 = 1.40c. B = 149.271 ms.n.m Hi = 1.40 c. C = c. D = 147.011 H3 = 1.40
Cálculo de Ancho de Poza de Disipación (B)
B = 2.86 Asumimos : B = 3.00
Longitud de transición de entrada (Lte) y salida (Lts)
Para que el salto hidráulico se produzca en la poza, se debe cumplir con :
H + yo > y2 2.799 > 1.68 O.K.!
h' (m) : ( y2 + hv2 ) - ( y3 + hv3 ) h' = 0.519
Las cotas c. C y c. D, son iguales por tener el fondo de la poza igual nivelN.E.2 = N.E.3
c. C + y2 + hv2 = c. E + y3 + hv3
c. C (msnm) = [ ( c. E + y3 + hv3 ) - ( y2 + hv2 ) ]
c. C = c. D = 147.011
Verificación de los Niveles de Energía
Para asegurar que el resalto esté contenido dentro de la poza de disipación, se verifica que el nivel de energía en la sección 2del resalto hidráulico (flujo sub-crítico) es < = que el nivel de energía en la sección 3 o sea en el canal aguas abajo de la caída inclinada
c. C + y2 + hv2 < = c. E + y3 + hv3148.761 < = 148.761 O.K
Poza Disipadora
Como el N° de Froude es F1 = 5.11 > 4.50 y v1 = 8.00 < 15.00 m/s
1.02 * y2, (m) y2 = 1.71
b.l (m) : 0.1 * ( v1 + y2) b.l = 0.97
Energía (Kg-m/m) : y1 + [Q / (B * y1)]2 / (2 * g)
hv1 (m) : v12 / (2 * g)
Energía (Kg-m/m) : y2 + [Q / (B * y2)]2 / (2*g)
hv2 (m) : v22 / (2*g)
Altura del Umbral : ( h' )
Cálculo de cota C y D : (c. C y c. D)
el tipo de estanque a usar es del tipo II , motivo por el cual el valor del tirante conjugado mayor debe ser aumentado en 2%
Bordo Libre en la Poza de Disipación : (b.l)
Profundidad de Poza Disipadora : ( hp )
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO
hp (m) : y2 + b.l hp = 2.68Asumimos : hp = 2.70
Lti (m) : (c.A - c.E) * Z Lti = 3.50
Pág. 4
Diseño de la Trayectoria de la Caída
Por ser el caudal Q > 1.0 m3/s, consideraremos que la trayectoria será de forma parabólica :
Angulo de la gradiente del piso en el inicio de la trayectoria : Øo ------> tan Øo = st
st = tanØo = 0.00148
Øo = 0.0848 °
Para ángulos : Øo < = 6 ° ó Pendientes en el tramo antes de la trayectoria S < = 0.105 , se tiene que :
cos Øo = 1.0
Angulo de la gradiente del piso en el final de la trayectoria : ØL ------> tan ØL = 1 / Z
tan ØL = 0.50
K = Es proporción de gravedad que produce la aceleración vertical, este valor está limitado : K < = 0.50
K = 0.50
Longitud horizontal medida desde el origen hacia el fin de la trayectoria (m)
LT = 0.38Asumimos: LT = 0.40
Coordenadas de Puntos en la Trayectoria
Distancia horizontal medida desde el origen hacia un punto sobre la trayectoria (m)
Distancia vertical medida desde el origen hacia el punto X en la trayectoria (m)
En la práctica para caudales pequeños Q < = 1.0 m3/s, se traza una Tabulación :curva circular obteniendo el boleo de la arista con datos : X Y
LT = 0.000 0.00Radio de la curva del piso (m) 0.050 0.00
0.100 0.01
R = R = 0.74 0.150 0.020.200 0.03
Dada una distancia horizontal X = 0.30 m. medida desde el origen de la 0.250 0.04trayectoria con un ángulo (ß / 2), se tiene que : 0.300 0.06
0.350 0.08tan (ß / 2) = X / R ------> ß = 2 * atan (X / R) ß = 43.9211 ° LT = 0.400 0.11Angulo de la curva del piso (°) : Asumimos : ß = 28.5 °
Longitud horizontal de la trayectoria : tan ß * R L = 0.40
Longitud de tramo inclinado : (Lti)
LT (m) : (tan ØL - tan Øo) * 2 * hvo * cos2 Øo / K
Distancia horizontal (X)
Cálculo de la distancia vertical (Y)
Y (m) = X * tan Øo + [(K * X2 ) / (4 * hvo * cos2 Øo)]
vo2 / (K * g * cos Øo)
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO
L
0.3
R =
ß
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Estanque Amortiguador tipo II y/o Poza Disipadora
Como el N° de Froude es = 5.11 , valor mayor que 4.5, y velocidad = 8 , menor de 15 m/s, se usará el Estanque tipo IIcuyas características se obtienen del cuadro correspondiente
La poza disipadora se encuentra sin agua, con relleno a ambos lados de los muros laterales y el nivel freático en la cotamás alta obnservada en campo
Espesor de muros y/o losa
Espesor de muro (m) : d1 : hp / 15 d1 = 0.180Asumimos : d1 = 0.20
Espesor de losa (m) : d2 : hp / 15 d2 = 0.180Asumimos : d2 = 0.20
Sobrecarga por tránsito semitrayler HS-20 w = 330 Kg/m2carretera (4 m de ancho)
Ps2 hp - ha = hnf
N.Freático
Ps1
hp P2 P3 Ps3
h2 ha
h1 Ps4 Pa
h4 h5
d2 B A
P1 h1 = hp / 2
B / 2 d1 x h2 = (hp + 2 * ha) / 3
h3 = ha / 2
h4 = ha / 3
Q q = da * (hp + d2) h5 = ha / 3
nota : m = 0.80 Suelos compactos
m = 0.60 Suelos arenosos
Datos
Textura del suelo T = Suelo Arenoso PedregosoPeso unitario del agua (Kg/m3) da = 1000Peso Unitario del material seco (Kg/m3) ds = 1800Peso Unitario del material bajo agua (Kg/m3)ds - m * da dsat = 1200Profundidad de poza disipadora (m) hp = 2.70Profundidad del nivel freático (m) : hp - ha hnf = 2.20Altura de agua en el suelo (m) : hp - hnf ha = 0.50Angulo de fricción Interna (°) Ø = 40
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETOCapacidad Portante del suelo (seco) : (Kg/cm2) Cc = 1.00Capacidad Portante del suelo (saturado) : (Kg/cm2) Csat = 0.50Peso específico del concreto (Kg/m3), cem. tipo I dc = 2400Resistencia del concreto (Kg/cm2) f 'c = 210Fluencia del Acero (Kg/cm2) fy = 4200Recubrimiento para muros y losa (m) r = 0.04Factor de Presión Neutra : ( 1 - senoØ) Yn = 0.36Ancho de "Oreja" (m) x = 0.30Altura de agua en la estructura (m) y = 0.00Supresión (Kg/m2) : da * (y + d2) q = 200.00Ancho de cimentación (m) : B + 2 * d1 + 2 * x Ac = 4.00
Pág. 7
Presión Neutra del Suelo (Kg/m)
Ps1 : Yn * w * hp Ps1 = 321
Ps2 : Ps2 = 1568Ps3 : Yn * ds * (hp - ha) * ha Ps3 = 713
Se colocaran lloradores en los muros laterales de la poza disipadora; ubicados a 0.70 m de altura y distanciados cada 0.50malternadamente
Pág. 8
Caso II
La poza de disipación está con agua hasta la cota superior del muro lateral, con relleno a ambos lados de los muros, pero con el nivel freático por debajo de la cimentación de la estructura.
q = da * hp w = 330 Kg/m2
Q
hp P2 P3
Pa Ps2
hp/2
hp/3 hp/3
d2 B A
P1
B / 2 d1 x
Supresión (Kg/m2) : da * hp q = 2,700.00
Ancho de cimentación (m) : B + 2 * d1 + 2 * x Ac = 4.00
Presión Neutra del Suelo (Kg/m)
Ps1 : Yn * w * hp Ps1 = 321
Ps2 : Ps2 = 2362
Presión del agua (Kg/m)
Pa : Pa = 3645
Momentos
MA (Kg-m/m) : (1/3) * hp * Pa - [(hp / 2) * Ps1 + (hp / 3) * Ps2]
MA = 721
MB (Kg-m/m) : MB = 3759
Peso de la Estructura (Kg/m)
(1 / 2) * Yn * ds * (hp)2
(1 / 2) * da * hp2
- MA + (1/8) * q * B2
Ps1
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO
P1 : (B / 2 + d1 + x) * d2 * dc P1 = 960P2 : hp * d1 * dc P2 = 1296P3 : x * hp * ds + x * w P3 = 1557
La poza de disipación está con agua hasta la cota superior del muro lateral, sin relleno lateral; con nivel freático por debajo dela cimentación de la estructura.
q = da * hp
Q
hp P2
Pa
hp/3
d2 B A
P1
B / 2 d1 x
Supresión (Kg/m2) : da * hp q = 2,700.00Ancho de cimentación (m) : B + 2 * d1 + 2 * x Ac = 4.00
Presión del agua (Kg/m)
Pa : Pa = 3645
Momentos
MA (Kg-m/m) : (1 / 3) * hp * Pa MA = 3281
MB (Kg-m/m) : MB = -244
Peso de la Estructura (Kg/m)
Factor de Seguridad :(F >=
Presión de la Estructura sobre el suelo : (Ct)
Factor de Seguridad : ( FS > =
(1 / 2) * da * hp2
- MA + (1 / 8) * q * B2
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO
P1 : (B / 2 + d1 + x) * d2 * dc P1 = 960P2 : hp * d1 * dc P2 = 1296
Momentos con cuyos valores haremos los calculos estructurales :
MA = 3281
MB = 3759
Metro lineal de losa y/o muro, (m) b = 1Módulo de elasticidad del acero (Kg/m2) Es = 2100000
Módulo de elasticidad del concreto (Kg/m2), Ec =Ec = 217371
Esfuerzo del concreto (Kg/m2) : 0.4 * f 'c Fc = 84Esfuerzo del acero (Kg/m2) : 0.4 * f y Fs = 1680
r : Fs / Fc r = 20n : Es / Ec n = 10k : n / (n + r) k = 0.33j : 1 - k / 3 j = 0.89
Para nuestro caso, tomaremos el momento en el punto A del Caso I por ser mayor que el del Caso II
dum = 16
Asumiendo d 20 cm, para 20 cm que es el espesor, nos da un recubrimiento que excede a los 3 cm mínimos solicitados
Factor de Seguridad : ( F > =
Presión de la Estructura sobre el suelo : (Ct)
Factor de Seguridad : ( FS > =
15000 * (f 'c)1/2
Determinación del peralte útil del muro (dum)
dum (cm) : [ 2 * MA / ( Fc * k * j * b)]1/2
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO
Diseño por Carga de Servicio
La estructura se diseñará por el método de carga de servicio por estar ésta en contacto con el agua
Area de Acero por metro de ancho de Muro
El área de acero por metro de ancho de muro para diseño por carga de servicio sería:
Asm (cm2) : MA / ( Fs * j * b) Asm= 2.19
Acero vertical cara exterior (contacto con el relleno lateral) 2.19 Ø 1/2" @ 0.25 m
Acero Minimo
asmmín (cm2) : 0.0015 * b * dum asmmín = 3.00
Acero vertical cara interior (contacto con el agua) 3.00 Ø 1/2" @ 0.25 m
Acero de Temperatura
Atm (cm2) : 0.0025 * b * d1 Atm = 5.00
Acero horizontal al sentido del flujo en ambas caras : Atm = 5.00 Ø 1/2" @ 0.25 m
Pág.11
Para nuestro caso, tomaremos el momento en el punto B del Caso I por ser mayor que el del Caso II
dul = 17
Asumiendo d 20 cm, para 20 cm que es el espesor, nos da un recubrimiento que excede a los 3 cm mínimos solicitados
Area de Acero por metro de ancho de Losa
El área de acero por metro de ancho de losa para diseño por carga de servicio sería:
Asl (cm2) : MB / ( Fs * j * b) Asl = 2.51
Acero perpendicular al sentido del flujo en la cara inferior 2.51 Ø 1/2" @ 0.25 m
Acero Minimo
aslmín (cm2) : 0.0017 * b * dul aslmín = 3.4
Acero perpendicular al sentido del flujo en la cara superior 3.4 Ø 1/2" @ 0.25 m
Acero de Temperatura
Atl (cm2) : 0.0018 * b * d2 Atl = 3.60
Acero paralelo al sentido del flujo en ambas caras : Atl = 3.60 Ø 1/2" @ 0.25 m
Ø 1/2" @ 0.25 m
Determinación del peralte útil de losa (dul)
dul (cm) : [ 2 * MB / ( Fc * k * j * b)]1/2
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO
Ø 1/2" @ 0.25 m Ø 1/2" @ 0.25 m
hp = 2.70
Ø 1/2" @ 0.25 m
d2 = 0.20
0.60 m 0.20 m
Ø 1/2" @ 0.25 m Ø 1/2" @ 0.25 m
B / 2 = 1.50 d1 = 0.20 x = 0.30
SECCION TRANSVERSAL : POZA DISIPADORA DE ENERGIA
RELACION ENTRE PERDIDAS DE ENERGIA, TIRANTE CRITICO YTIRANTES DE AGUA DE RESALTO (AGUAS ARRIBA Y ABAJO) PARA RESALTOS HIDRAULICOS EN CANALES RECTANGULARES CON RASANTE HORIZONTAL
k = y2 / y1
F 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
H / yc y2 / y1 y1 / yc H / yc y2 / y1 y1 / yc H / yc y2 / y1 y1 / yc H / yc y2 / y1 y1 / yc H / yc y2 / y1 y1 / yc H / yc y2 / y1
Para que el salto hidráulico se produzca en la poza, se debe cumplir con :
H + yo > y2 2.619 > 1.65 O.K.!
h' (m) : ( y2 + hv2 ) - ( y3 + hv3 ) h' = 0.307
Las cotas c. C y c. D, son iguales por tener el fondo de la poza igual nivelN.E.2 = N.E.3
c. C + y2 + hv2 = c. E + y3 + hv3
c. C (msnm) = [ ( c. E + y3 + hv3 ) - ( y2 + hv2 ) ]
c. C = c. D = 145.273
Verificación de los Niveles de Energía
Para asegurar que el resalto esté contenido dentro de la poza de disipación, se verifica que el nivel de energía en la sección 2del resalto hidráulico (flujo sub-crítico) es < = que el nivel de energía en la sección 3 o sea en el canal aguas abajo de la caída inclinada
c. C + y2 + hv2 < = c. E + y3 + hv3146.993 < = 146.993 O.K
Poza Disipadora
Como el N° de Froude es F1 = 4.82 > 4.50 y v1 = 7.69 < 15.00 m/s
1.02 * y2, (m) y2 = 1.68
b.l (m) : 0.1 * ( v1 + y2) b.l = 0.94
Energía (Kg-m/m) : y1 + [Q / (B * y1)]2 / (2 * g)
hv1 (m) : v12 / (2 * g)
Energía (Kg-m/m) : y2 + [Q / (B * y2)]2 / (2*g)
hv2 (m) : v22 / (2*g)
Altura del Umbral : ( h' )
Cálculo de cota C y D : (c. C y c. D)
el tipo de estanque a usar es del tipo II , motivo por el cual el valor del tirante conjugado mayor debe ser aumentado en 2%
Bordo Libre en la Poza de Disipación : (b.l)
Profundidad de Poza Disipadora : ( hp )
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO
hp (m) : y2 + b.l hp = 2.62Asumimos : hp = 2.70
Lti (m) : (c.A - c.E) * Z Lti = 3.50
Pág. 4
Diseño de la Trayectoria de la Caída
Por ser el caudal Q > 1.0 m3/s, consideraremos que la trayectoria será de forma parabólica :
Angulo de la gradiente del piso en el inicio de la trayectoria : Øo ------> tan Øo = st
st = tanØo = 0.00131
Øo = 0.0751 °
Para ángulos : Øo < = 6 ° ó Pendientes en el tramo antes de la trayectoria S < = 0.105 , se tiene que :
cos Øo = 1.0
Angulo de la gradiente del piso en el final de la trayectoria : ØL ------> tan ØL = 1 / Z
tan ØL = 0.50
K = Es proporción de gravedad que produce la aceleración vertical, este valor está limitado : K < = 0.50
K = 0.50
Longitud horizontal medida desde el origen hacia el fin de la trayectoria (m)
LT = 0.38Asumimos: LT = 0.40
Coordenadas de Puntos en la Trayectoria
Distancia horizontal medida desde el origen hacia un punto sobre la trayectoria (m)
Distancia vertical medida desde el origen hacia el punto X en la trayectoria (m)
En la práctica para caudales pequeños Q < = 1.0 m3/s, se traza una Tabulación :curva circular obteniendo el boleo de la arista con datos : X Y
LT = 0.000 0.00Radio de la curva del piso (m) 0.050 0.00
0.100 0.01
R = R = 0.74 0.150 0.010.200 0.03
Dada una distancia horizontal X = 0.30 m. medida desde el origen de la 0.250 0.04trayectoria con un ángulo (ß / 2), se tiene que : 0.300 0.06
0.350 0.08tan (ß / 2) = X / R ------> ß = 2 * atan (X / R) ß = 43.9211 ° LT = 0.400 0.11Angulo de la curva del piso (°) : Asumimos : ß = 28.5 °
Longitud horizontal de la trayectoria : tan ß * R L = 0.40
Longitud de tramo inclinado : (Lti)
LT (m) : (tan ØL - tan Øo) * 2 * hvo * cos2 Øo / K
Distancia horizontal (X)
Cálculo de la distancia vertical (Y)
Y (m) = X * tan Øo + [(K * X2 ) / (4 * hvo * cos2 Øo)]
vo2 / (K * g * cos Øo)
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO
L
0.3
R =
ß
Pág. 5
Estanque Amortiguador tipo II y/o Poza Disipadora
Como el N° de Froude es = 4.82 , valor mayor que 4.5, y velocidad = 7.69 , menor de 15 m/s, se usará el Estanque tipo IIcuyas características se obtienen del cuadro correspondiente
La poza disipadora se encuentra sin agua, con relleno a ambos lados de los muros laterales y el nivel freático en la cotamás alta obnservada en campo
Espesor de muros y/o losa
Espesor de muro (m) : d1 : hp / 15 d1 = 0.180Asumimos : d1 = 0.20
Espesor de losa (m) : d2 : hp / 15 d2 = 0.180Asumimos : d2 = 0.20
Sobrecarga por tránsito semitrayler HS-20 w = 330 Kg/m2carretera (4 m de ancho)
Ps2 hp - ha = hnf
N.Freático
Ps1
hp P2 P3 Ps3
h2 ha
h1 Ps4 Pa
h4 h5
d2 B A
P1 h1 = hp / 2
B / 2 d1 x h2 = (hp + 2 * ha) / 3
h3 = ha / 2
h4 = ha / 3
Q q = da * (hp + d2) h5 = ha / 3
nota : m = 0.80 Suelos compactos
m = 0.60 Suelos arenosos
Datos
Textura del suelo T = Suelo Arenoso PedregosoPeso unitario del agua (Kg/m3) da = 1000Peso Unitario del material seco (Kg/m3) ds = 1800Peso Unitario del material bajo agua (Kg/m3)ds - m * da dsat = 1200Profundidad de poza disipadora (m) hp = 2.70Profundidad del nivel freático (m) : hp - ha hnf = 2.20Altura de agua en el suelo (m) : hp - hnf ha = 0.50Angulo de fricción Interna (°) Ø = 40
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETOCapacidad Portante del suelo (seco) : (Kg/cm2) Cc = 1.00Capacidad Portante del suelo (saturado) : (Kg/cm2) Csat = 0.50Peso específico del concreto (Kg/m3), cem. tipo I dc = 2400Resistencia del concreto (Kg/cm2) f 'c = 210Fluencia del Acero (Kg/cm2) fy = 4200Recubrimiento para muros y losa (m) r = 0.04Factor de Presión Neutra : ( 1 - senoØ) Yn = 0.36Ancho de "Oreja" (m) x = 0.30Altura de agua en la estructura (m) y = 0.00Supresión (Kg/m2) : da * (y + d2) q = 200.00Ancho de cimentación (m) : B + 2 * d1 + 2 * x Ac = 4.00
Pág. 7
Presión Neutra del Suelo (Kg/m)
Ps1 : Yn * w * hp Ps1 = 321
Ps2 : Ps2 = 1568Ps3 : Yn * ds * (hp - ha) * ha Ps3 = 713
Se colocaran lloradores en los muros laterales de la poza disipadora; ubicados a 0.70 m de altura y distanciados cada 0.50malternadamente
Pág. 8
Caso II
La poza de disipación está con agua hasta la cota superior del muro lateral, con relleno a ambos lados de los muros, pero con el nivel freático por debajo de la cimentación de la estructura.
q = da * hp w = 330 Kg/m2
Q
hp P2 P3
Pa Ps2
hp/2
hp/3 hp/3
d2 B A
P1
B / 2 d1 x
Supresión (Kg/m2) : da * hp q = 2,700.00
Ancho de cimentación (m) : B + 2 * d1 + 2 * x Ac = 4.00
Presión Neutra del Suelo (Kg/m)
Ps1 : Yn * w * hp Ps1 = 321
Ps2 : Ps2 = 2362
Presión del agua (Kg/m)
Pa : Pa = 3645
Momentos
MA (Kg-m/m) : (1/3) * hp * Pa - [(hp / 2) * Ps1 + (hp / 3) * Ps2]
MA = 721
MB (Kg-m/m) : MB = 3759
Peso de la Estructura (Kg/m)
(1 / 2) * Yn * ds * (hp)2
(1 / 2) * da * hp2
- MA + (1/8) * q * B2
Ps1
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO
P1 : (B / 2 + d1 + x) * d2 * dc P1 = 960P2 : hp * d1 * dc P2 = 1296P3 : x * hp * ds + x * w P3 = 1557
La poza de disipación está con agua hasta la cota superior del muro lateral, sin relleno lateral; con nivel freático por debajo dela cimentación de la estructura.
q = da * hp
Q
hp P2
Pa
hp/3
d2 B A
P1
B / 2 d1 x
Supresión (Kg/m2) : da * hp q = 2,700.00Ancho de cimentación (m) : B + 2 * d1 + 2 * x Ac = 4.00
Presión del agua (Kg/m)
Pa : Pa = 3645
Momentos
MA (Kg-m/m) : (1 / 3) * hp * Pa MA = 3281
MB (Kg-m/m) : MB = -244
Peso de la Estructura (Kg/m)
Factor de Seguridad :(F >=
Presión de la Estructura sobre el suelo : (Ct)
Factor de Seguridad : ( FS > =
(1 / 2) * da * hp2
- MA + (1 / 8) * q * B2
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO
P1 : (B / 2 + d1 + x) * d2 * dc P1 = 960P2 : hp * d1 * dc P2 = 1296
Momentos con cuyos valores haremos los calculos estructurales :
MA = 3281
MB = 3759
Metro lineal de losa y/o muro, (m) b = 1Módulo de elasticidad del acero (Kg/m2) Es = 2100000
Módulo de elasticidad del concreto (Kg/m2), Ec =Ec = 217371
Esfuerzo del concreto (Kg/m2) : 0.4 * f 'c Fc = 84Esfuerzo del acero (Kg/m2) : 0.4 * f y Fs = 1680
r : Fs / Fc r = 20n : Es / Ec n = 10k : n / (n + r) k = 0.33j : 1 - k / 3 j = 0.89
Para nuestro caso, tomaremos el momento en el punto A del Caso I por ser mayor que el del Caso II
dum = 16
Asumiendo d 20 cm, para 20 cm que es el espesor, nos da un recubrimiento que excede a los 3 cm mínimos solicitados
Factor de Seguridad : ( F > =
Presión de la Estructura sobre el suelo : (Ct)
Factor de Seguridad : ( FS > =
15000 * (f 'c)1/2
Determinación del peralte útil del muro (dum)
dum (cm) : [ 2 * MA / ( Fc * k * j * b)]1/2
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO
Diseño por Carga de Servicio
La estructura se diseñará por el método de carga de servicio por estar ésta en contacto con el agua
Area de Acero por metro de ancho de Muro
El área de acero por metro de ancho de muro para diseño por carga de servicio sería:
Asm (cm2) : MA / ( Fs * j * b) Asm= 2.19
Acero vertical cara exterior (contacto con el relleno lateral) 2.19 Ø 1/2" @ 0.25 m
Acero Minimo
asmmín (cm2) : 0.0015 * b * dum asmmín = 3.00
Acero vertical cara interior (contacto con el agua) 3.00 Ø 1/2" @ 0.25 m
Acero de Temperatura
Atm (cm2) : 0.0025 * b * d1 Atm = 5.00
Acero horizontal al sentido del flujo en ambas caras : Atm = 5.00 Ø 1/2" @ 0.25 m
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Para nuestro caso, tomaremos el momento en el punto B del Caso I por ser mayor que el del Caso II
dul = 17
Asumiendo d 20 cm, para 20 cm que es el espesor, nos da un recubrimiento que excede a los 3 cm mínimos solicitados
Area de Acero por metro de ancho de Losa
El área de acero por metro de ancho de losa para diseño por carga de servicio sería:
Asl (cm2) : MB / ( Fs * j * b) Asl = 2.51
Acero perpendicular al sentido del flujo en la cara inferior 2.51 Ø 1/2" @ 0.25 m
Acero Minimo
aslmín (cm2) : 0.0017 * b * dul aslmín = 3.4
Acero perpendicular al sentido del flujo en la cara superior 3.4 Ø 1/2" @ 0.25 m
Acero de Temperatura
Atl (cm2) : 0.0018 * b * d2 Atl = 3.60
Acero paralelo al sentido del flujo en ambas caras : Atl = 3.60 Ø 1/2" @ 0.25 m
Ø 1/2" @ 0.25 m
Determinación del peralte útil de losa (dul)
dul (cm) : [ 2 * MB / ( Fc * k * j * b)]1/2
CAIDA INCLINADA EN CANAL REVESTIDO EN CONCRETO
Ø 1/2" @ 0.25 m Ø 1/2" @ 0.25 m
hp = 2.70
Ø 1/2" @ 0.25 m
d2 = 0.20
0.60 m 0.20 m
Ø 1/2" @ 0.25 m Ø 1/2" @ 0.25 m
B / 2 = 1.50 d1 = 0.20 x = 0.30
SECCION TRANSVERSAL : POZA DISIPADORA DE ENERGIA
RELACION ENTRE PERDIDAS DE ENERGIA, TIRANTE CRITICO YTIRANTES DE AGUA DE RESALTO (AGUAS ARRIBA Y ABAJO) PARA RESALTOS HIDRAULICOS EN CANALES RECTANGULARES CON RASANTE HORIZONTAL
k = y2 / y1
F 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
H / yc y2 / y1 y1 / yc H / yc y2 / y1 y1 / yc H / yc y2 / y1 y1 / yc H / yc y2 / y1 y1 / yc H / yc y2 / y1 y1 / yc H / yc y2 / y1