DISEO HIDRAULICODISEO DE LA BOCATOMA1. Generalidades:La Bocatoma
a disear, es una estructura hidrulica destinada a captar las aguas
de los ros La Leche- y Motupe, ubicada en la confluencia de estos y
destinadas para irrigar terrenos de cultivo tanto en la margen
derecha, como la margen izquierda, a travs de canales
alimentadores.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+560, 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 =169.24 m/sQmedio =11.00 m/sQminimo =0.03
m/sQdiseo = 75% QmxQdiseo =126.93 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
ocasionales0.0054.-Aumento por Obstrucciones por arrastre de
raices0.0005.-Aumento por Vegetacion0.008n =0.0466. 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-1.91639.99+140.0800.00+141.98-1639.99Ancho de Plantilla (b)
=78.00 mEn funcin a la topografa dada y procurando que la longitud
delPendiente (S) =0.0012barraje conserve las mismas condiciones
naturales del cauce, conel objeto de no causar modificaciones en su
rgimen.7. Construccin de la Curva de Aforo:Para la construccin de
la Curva de Aforo tenemos en cuenta la seccion traversal del ro en
el lugar de emplazamiento de la obra, para ello calculamos las reas
y permetros mojados a diferentes elevaciones.Para diferentes
niveles de agua en el ro calculamos el caudal con la frmula de
Manning: Haciendo uso del Autocad determinamos las reas y permtros
y por ende los
Caudales.COTAAreaPermetroRadioR(2/3)1/nS(1/2)QAcumuladaHidraulicom.s.n.m(m)(m)(m)(m/s)140.000.00141.0045.51105.030.43330.572621.97800.034019.4946142.00104.79132.800.78910.853921.97800.034066.9393143.00173.25142.471.21601.139321.97800.0340147.6519144.00246.31152.151.61881.378721.97800.0340254.0331Con
el grfico de Curva de Aforo obtenemos las cotas necesarias para el
Diseo:CaudalCota(m/s)(m.s.n.m)Qdiseo126.93142.808. 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 =126.93 m/sb =78.00 mn
=0.046S =0.0012Por tanteo :d
(m)Q.n/S^0.5bd(bd/(b+2d))^2/31.00169.672676.69451.30169.6726118.16981.62169.6726169.6300169.67
=169.63P =1.62 mCFC :Cota de fondo de la razanteCFR =140.00 msnmh
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 0.3mhsed =0.30
m141.62P =1.62 m0.30 m140.008.2. Longitud del barraje fijo y del
barraje movila. Dimensionamiento:a.1 Por relacion de areasEl area
hidraulica del canal desarenador tiene una relacione de 1/10 del
areaobstruida por el aliviadero, teniendose :N de pilares=4A1 = A2
/10(1)donde:A1 = Area del barraje movilA2 = Area del barraje fijoN
de comp.=2.00P78 - LdA1 = P x LdA2 = P ( 78 - 2Ld )Remplazando
estos valores, tenemos que:P x Ld =Px (78 - 2Ld)/11.62 x Ld = 1.62
x ( 78 - Ld )/10Ld =6.17 mEntonces :78 - Ld =67.83 ma.2 Longitud de
compuerta del canal desarenador (Lcd)Lcd = Ld/2=3.08 mARMCO MODELO
400Se usara 2 Compuertas de:120 plg x84 plg(Ver Anexo de Libro
Bocatomas Ing Arbul)Lcd =3.05 ma.3 Predimensionamiento del espesor
del Pilar (e)e = Lcd /4 =0.76 mConsideramos :e =0.80 mb.
Resumen:Dimensiones reales del canal de limpia y barraje fijo.68.7
m8.3. Clculo de la Carga Hidrulica:hvHhehdh1= V1 / (2g)P =1.62
md2d1Donde:H:Carga de Diseohe:Altura de agua antes del remanso de
depresinhv:Carga de VelocidadP:Longitud de ParamentoCuando 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 hvSi se
hace uso de esta ecuacin se debe tener en cuenta que la longitud
del barraje disminuye debido apara 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 . Asumida1.00Lr =Longitud bruta de la cresta =68.7N
=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 estribos0.10(Estribos
redondeados)"H" se calcula asumiendo un valor , calcular el
coeficiente de descarga "C" y calcular el caudal parael 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 = 68.50m 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
deencontrar estos valores.a)Por efecto de la profundidad de
llegada:(Fig. 3 de Copias)P/H =1.62Co =3.94b)Por efecto de las
cargas diferentes del proyecto:(Fig. 4 de Copias. K1=C/Co)he =
Hhe/H =1.00K1 =1.00c)Por efecto del talud del paramento aguas
arriba:(Fig. 5 de Copias. K2=C1/Cv)P/H =1.62K2 =1.00d)Por efecto de
la interferencia del lavadero de aguas abajo:(Fig. 7- Copias.
K3=C0/C)(Hd + d) / Ho =(P+Ho)/Ho=2.62K3 =1.00No aparece en la
grficae)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 = 269.91 m/sb. 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
usaremoslas siguientes frmulas:Qd = C * L'' * hi3/2L = L1 - 2 ( N *
Kp + Ka) x hDonde :L =Longitud efectiva de la crestah =Carga sobre
la cresta incluyendo hv2.62L1 =Longitud bruta del canal6.096N
=Numero de pilares que atraviesa el aliviadero0.00Kp =Coef. de
contrac. de pilares (triangular)0.00Ka =Coeficiente de contraccion
de estribos0.10(Estrivos redondeados)L = 5.57m*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 =3.10b)Por efecto de las
cargas diferentes del proyecto:(Fig. 4 de Copias. K1=C/Co)he =
Hhe/h =1.00K1 =1.00c)Por efecto del talud del paramento aguas
arriba:(Fig. 5 de Copias. K2=C1/Cv)P/h =0.000K2 =1.00d)Por efecto
de la interferencia del lavadero de aguas abajo:(Fig. 7- Copias.
K3=C0/C)(Hd + d) / Ho =(P+ho)/ho=1.00K3 =0.77e)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 = 56.40 m/sm/sc. Descarga Mxima Total (QT):Qt = Q c + 2*Q
clQt = 326.31 m/sQd = 126.93 m/sEste 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 elcuadro de la siguiente. En este cuadro iterar hasta
queQt = 126.93 m/sCUADRO PARA EL PROCESO ITERATIVOHo (m)CoK1K2K3K4L
efect.Qc -
QclQT1.003.941.001.001.001.0068.50269.91326.31269.913.101.000.770.771.005.5756.400.703.931.001.001.001.0068.56157.81194.39157.813.101.000.770.771.005.6336.580.403.911.001.001.001.0068.6267.8897.9267.883.101.000.770.771.005.6930.04Ho
= 0.52 m(aliviadero)ParaHo = 0.52 mQc = 100 m/s(canal de limpia)Q
cl (2 compuertas)=Qc = 27.06 m/s8.4. Clculo de la Cresta del
Cimacio:141.62Ho = 0.52 mP = 1.62 mR140La 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 =1.45m3/s/mVelocidad de llegada
(V):V= q /(Ho+P)=0.68m/sCarga de Velocidadhv = V2/2g =0.02mAltura
de agua antes del remanso de deprecin (he):he = Ho - hv
=0.50mDeterminacin de "K" y "n" haciendo uso de la Fig. 1 y la
relacin hv/Ho:hv/Ho=0.045K=1.51Talud:Verticaln=1.843Valores para
dibujar el perfil aguas abajo: Perfil CreagerSegn la figura 2 de la
Separata 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=1.434160.0000.000.100-0.040.300-0.280.500-0.730.700-1.360.900-2.161.100-3.121.300-4.251.500-5.531.700-6.971.900-8.552.100-10.292.300-12.162.500-14.18La
porcin del perfil que queda aguas arriba de la cresta se ha
considerado como una curva circularcompuesta. Los valores de R1,
R2, Xc, Yc se dan en la fig. 1.a de la separata:Con
hv/Ho:0.045ingresamos a los nomogramas, de donde se
obtiene:Xc/Ho=0.252Xc=0.13 mYc/Ho=0.100Yc=0.05 mR1/Ho=0.500R1=0.26
mR2/Ho=0.205R2=0.11 m0.1534Ubicacin de los elementos para el dibujo
de la curvatura aguas arriba:8.5. Clculo de los Tirantes
Conjugados:Dc = 0.60 mhdh1P = 1.62 md2d1LpAplicando 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)1/3dc=0.599mClculo de la Carga de Velocidad Crtica:vc
=(g*dc)Vc=2.425m/shvc=0.300mReemplazando obtenemos el d1:z + dc +
hvc = d1 + q2/(2*g*d12)q = Q/BPor uqe considera carga de velocidad
en el primer miembro?q =1.452.520.11/ d12d13
-2.520.11d1=0.2300-0.01= 0Determinacin del Tirante Conjugado 2:
d2V1=6.32m/sd2=1.26mDeterminacin del Nmero de Froude:F=4.21Este
valor vuelaEste 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 =1.80
mz + dc + hvc + e = d1 + q2/(2*g*d12)d13
-4.320.11d1=0.1650-0.005V1=8.81m/shv1=3.96md2=1.54mF=6.928.6.
Clculo del Radio de Curvatura al pie del Talud:Esta dado por la
ecuacin: R = 5d1R=0.83 m8.7. Longitud del estanque amortiguador o
poza de disipacin:a)Nmero de Froude:*Con el valor de F, se puede
determinar el tipo de Estanque que tendr la Bocatoma, el cual segn
la se-parata ser:F=6.92TIPO IIV1=8.81*Ver la Figura 12 de la
Separata para el clculo de LpL/d2=2.56Lp=3.931 mb)Segn Lindquist:Lp
=5(d2-d1)Lp=6.852 mc)Segn Safranez:Lp =6xd1xV1Lp=6.855
m(g*d1)d)Finalmente tomamos el valor promedio de todas las
alternativas:Lp=5.879 mLongitud promedio de la pozaLp=6.00 m8.8.
Profundidad de la Cuenca:S = 1.25 d1=0.206 m8.9. Clculo del Espesor
del Enrocado:H = ( P + Ho ) =2.2194399485e=0.499 mq =1.45e=0.50
m8.10. 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 avenidas2.2194399485q: caudal unitario1.45c:
coeficiente de acuerdo al tipo de suelo9L e =2.173 mL e =2.00
m8.11. Longitud del Solado Delantero:Ls =5HoLs=3.00 m3.00 m8.12.
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 LxMediante la subpresin en el punto "x", se hallar
el espesor de la poza, asumimos espesor de:1.50
m141.62msnmhv=0.0235168692he=0.49648313080.25 (P+H)Ho = 0.52
m02.58542461143.95584405511.25*(P+H)2.14P =1.62d2
=1.5354194437138.70msnme=0.300.16514.000.50 m3.546.00
m39.542e=0.3014.54*Predimensionado de los dentellados posteriores y
delanteros:0.80.71.7118.146110.394Para condiciones de caudal mximoO
sea cuando hay agua en el colchn.h = d1 +hv1 -d2h=2.5854246114h/L
=0.126e = (4/3) x (Spx / 2400)L =20.44Lx =12.24h' =3.3Spx =2385.46
kge =1.3252572569No satisface la exigencia por Subpresin. Aumentar
espesorPara condiciones de agua a nivel de cimacioO sea cuando no
hay agua en el colchnh =3.6243609244Spx =2614.70 kgh /L =0.18e
=1.4526111048No satisface la exigencia por Subpresin. Aumentar
espesorSe observa que los valores calculados son menores que el
asumido entonces se opta por el espesor asumido:Volumen de
filtracinSe calcula empleando la frmula que expresa la ley de
DarcyQ = KIAdonde:Q : gasto de filtracin.K : coeficiente de
permeabilidad para la cimentacin.I : pendiente hidrulicaA : rea
bruta de la cimentacin a travs del cual se produce la
filtracinClculo y chequeo del espesor del colchn amortiguadorClculo
de la longitud necesaria de filtracin (Ln)H =2.92(cota del barraje
- cota a la salida de la poza)Cbarraje:141.62Csalida:138.70C
=9(criterio de BLIGHT: grava y arena)Ln =C*H26.3192483192Clculo de
la longitud compensada (Lc)longitud vertical LvLv =8.7de
grficolongitud horizontal LhLh =12.54de grficoLc =Lv + LhLc
=21.24Como Ln > Lc, entoces se est posibilitando la tubificacin,
por lo tanto no haremos uso de lloradores.Verificacin del espesor
del colchn amortiguadorclculo de la subpresinL =(Lh/3)+LvL =12.88h
=2.5854246114h/L =0.201Cuadro de valores para la construccin del
diagrama de presionesPuntoLx (m)h' (m)Sp
(kg/m2)(-Sp)10.0013.087264.66-7264.6620.301.00620.66-620.6631.500.30235.66-235.6643.004.302435.66-2435.6653.394.302435.66-2435.6663.793.301885.66-1885.6674.193.301885.66-1885.66Po4.593.301885.66-1885.6684.993.301885.66-1885.6695.393.301885.66-1885.66105.793.301885.66-1885.66116.193.301885.66-1885.66126.593.301885.66-1885.66136.993.301885.66-1885.66147.393.301885.66-1885.66157.793.301885.66-1885.66168.193.301885.66-1885.66178.593.301885.66-1885.66188.993.301885.66-1885.66199.393.301885.66-1885.66209.793.301885.66-1885.662113.333.301885.66-1885.662214.333.301885.66-1885.66Dimensionamiento
de los Pilares:a)Punta o Tajamar:Redondeadab)Altura Ht= 1.25
(P+Ho):2.142.4c)Longitud: Hasta la terminacin de la poza mnimo
=10.2412d)Espesor e:0.00Dimensionamiento de los Muros de
encauzamiento:a)Longitud:24.5426b)Altura Ht= 1.25
(P+Ho):2.142.48.13. 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
aproximadoCaudal : Q =5.620 m/sAncho de Solera : b =3.00 mTalud : Z
=Rugosidad : n =0.0150Tirante que mas se aproximaPendiente : S
=0.0025y =0.8300 mA =2.4900 mTirante Normal : Y =0.8300 mP =4.6600
mR =0.5343 mArea Hidraulica: A =2.4900 mv =2.1949 mPerimetro
Mojado: P =4.6600 mQ =5.47 mRadio Hidraulico: R =0.5343 mEspejo de
Agua: T =3.0000 mVelocidad: v =2.2570 m/sCarga de Velocidad: hv
=0.2596 mEnergia Especifica: E =1.090 m-Kg/KgNumero de Froude: F
=0.7910Calculo de borde Libre .BL = Yn /3 =0.28m.Usaremos :BL
=0.30Resultados:B.L.0.3Yn0.833b)Dseo del Canal de Conduccin:Por
tanteos usando la frmula de Manning DATOS se calcula el tirante y
se busca el valor mas aproximadoCaudal : Q =5.620 m/sAncho de
Solera : b =1.50 mTalud : Z =1.00Rugosidad : n =0.0150Tirante que
mas se aproximaPendiente : S =0.0025y =0.8500 mA =2.5500 mTirante
Normal : Y =0.8500 mP =4.7000 mR =0.5426 mArea Hidraulica: A
=1.9975 mv =2.2174 mPerimetro Mojado: P =3.9042 mQ =5.65 mRadio
Hidraulico: R =0.5116 mEspejo de Agua: T =3.2000 mVelocidad: v
=2.8135 m/sCarga de Velocidad: hv =0.4035 mEnergia Especifica: E
=1.253 m-Kg/KgBL = 0.30mNumero de Froude: F =1.1370Yn = 0.85
m/s1.50 mCalculo de borde Libre .BL = Yn /3 =0.28m.Usaremos :BL
=0.3c)Transicion que unira el canal de captacion y el canal de
conduccion:&Qcaptacin=5.620 m/stTLtLongitud de transicion.Para
=12.5Lt = (T - t) * Ctg 12.5 / 2Donde :T =3.8t =3Remplazando :Lt
=1.804Asumimos :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 ingresena 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.142.14msnm141.6msnm140.0msnmEl
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 dela 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=1.00m/sescogiendo dimensiones de compuertas segn
manual de ARMCOEscogemos:5454a=1.37b=1.37Acomp. =1.88Qdiseo
=5.62Adiseo =5.62# comp. =3.03compuertasv =1.00O.K.NMA =142.14nivel
operacin =141.45CFC =140.30CFR =140.00Verificacin del
funcionamientoFunciona como vertedero:si h1/a =< 1.4Orificiosi
h1/a > 1.4sumergido (Y2>Yn)libre (Y2 Yn, entonces funciona
como orificio sumergidoClculo de longitud de contraccin (Lcc)L1 = a
/ Cc =0.323L10.56Lr = 5*(Y2-Y1) =2.650Lr2.90Lcc = L1 + Lr
=2.973Lcc3.47asumimos:Lcc =3.00Lcc3.30Clculo del tirante normalQ
=2.25Q1.07s =0.001Q*n/(s^0.5)0.506n =0.015Yn0.4842b
=4.115Q*n/(s^0.5) =1.067para el nivel de operacin se tiene que
dejar pasar por el canal de captacinel caudal de diseo.Anlisis para
mximas avenidasVerificacin del funcionamiento.a
=0.30(asumido)a0.28h1 =1.84Cv =0.96 + (0.0979*a/h1)Cv =0.98Cd
=Cv*Cc = Cv *0.62Cd =0.62Clculo del tirante Y1Y1 =Cc * aY1
=0.186Clculo de hh =h1 - Y1h =1.65Clculo del gasto que pasa por el
orificio( 1 comp. )Q =1.45Q1.87asumimos:Q =1.50Clculo del tirante
Y2:Y2 = (-Y1 / 2) + ( ( 2 * Y1 * V1^2 / g )+ ( 0.25 * Y1^2 )
)^0.5V1^2 = 2 * g * hReemplazando:V1^2 =32.45Y2 =1.02Clculo del
tirante normal en el canal de la ventanaQ =1.50Q*n/(s^0.5) =0.712s
=0.001Q*n/(s^0.5) =A*R^2/3n =0.015Yn0.357como Y2 > Yn, entonces
funciona como orificio sumergidoClculo de longitud de contraccin
(Lcc)L1 = a / Cc =0.484Lr = 5*(Y2-Y1) =4.171Lcc = L1 + Lr
=4.655asumimos:Lcc =4.50Clculo del tirante normalQ =4.50s =0.001n
=0.015Yn2.232b =1.372Q*n/(s^0.5) =2.135En pocas de mximas avenidas
teniendo las compuertas abiertas a0.30pasa un caudal de:4.50Clculo
de la abertura de las compuertas para mximas avenidas.a = Q / ( Cd
* b * ( ( 2gh )^0.5 )abriendo todas las compuertas de
captacin:donde:Q =0.75Cd =0.62reemplazando en la formulab =1.37a
=0.155h =1.65Altura de la ventana de captacintirante en mximas
avenidas:Yn =0.357Y2 =1.02tirante en nivel de operaciones:Yn
=0.484Y2 =0.798Adoptamos una altura de ventana de:0.9
&L&"-,Negrita"Universidad Nacional Pedro Ruiz
Gallo&R&"-,Negrita"Escuela Profesional de Ingeniera
Civil&L&"-,Negrita"Diseo de Obras
Hidraulicas&R&"-,Negrita"Msc. Ing. Jos Arbulu Ramosrolo: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.11USER:Utilizar buscar
objetivo para hallar valor de d1, de tal manera que remplazo sea
igual a ceroUSER:Calcular este tirante con el
H-CanalesUSER:Calcularlo con el H-CanalesUSER:Calcular con el
H-Canales para el ancho de una compuertaUSER:Calcular con el
H-Canales para el ancho de una compuertarolo:Use esta celda para
que le valor de la derecha sea cerorolo:Asumir cualquier valor(por
defecto 1)rolo:Este valor debe hacer que M364 pase el valor de
Qtrolo:Este valor debe swer alrededor de 1rolo:Tirante en el
resaltorolo:Usar figura 11,12 o 13 dependiendo del tipo de
Estanque(La que dice "Long. De Resalto")rolo:Redondeado a la unidad
o medio unidad o etcrolo:Redondeo de celda superiorrolo:Redondeo a
la unidadrolo:Redondeo a la unidadrolo:Ver libro "Construcciones
Hidrulicas" de Schoklitschrolo:ajustar segn topografaA1A2Ld
DISEO HIDRAULICO
QM vs HoQ (m3/s)Ho (m)Q M vs Ho
DISEO ESTRUCTURALANLISIS ESTRUCTURAL DEL ALIVIADERO DE
DEMASASANALISIS 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:0.73.542.80.30.71.5Fuerzas 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).=5.68 TnPunto de aplicacin=0.93 mb.- Clculo de la Subpresin
(Sp):5.94 TnC:Coeficiente que depende del tipo de sueloPara mayor
seguridad su valor es 1.Punto de aplicacin=1.41 mc.- Empuje Activo
del Suelo (Ea):Datos Asumidos para fines de Diseo:11.19 Tn2.00
Tn/m3h =hs+Hhs=Altura equiv de SueloPunto de aplicacin=1.14
mhs=2.72 mh=3.42 m =37.5d.- Peso del Agua (W):2.84 TnPunto de
aplicacin=0.35 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 =4.24NreashabX (m)Y
(m)A*XA*Y10.55280.3851.3501.3504.0480.6752.2380.37320.67570.3851.6501.6503.6630.8252.4750.55730.87620.2503.3503.4303.3451.6952.9311.48540.79970.2503.3963.4303.0951.7072.4751.36550.78720.2503.3203.3962.8451.6792.2401.32260.76440.2503.2053.3202.5961.6311.9841.24770.73360.2503.0553.2052.3461.5651.7211.14880.69380.2502.6653.0552.0981.4321.4560.99490.66680.2502.6402.6651.8451.3261.2300.884100.58850.2502.3852.6401.5971.2570.9400.740110.52530.2502.0952.3851.3481.1220.7080.589120.45380.2501.7782.0951.0980.9700.4990.440130.37780.2501.4651.7780.8490.8130.3210.307140.31580.2501.2431.4650.5980.6790.1890.214150.27120.2501.0811.2430.3480.5820.0940.158160.27380.2500.9591.0810.0970.5110.0270.140170.21340.2500.8690.959-0.1530.457-0.0330.098180.19540.2500.8060.869-0.4030.419-0.0790.082190.18360.2500.7670.806-0.6540.393-0.1200.072200.21840.2460.7500.767-0.9030.379-0.1970.083Total10.167221.098112.298823.38
TnPunto de aplicacin=Xco=2.075 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 ysu 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
* y2En la superficie de agua:Me = 0En el fondo del aliviadero:y
=2.8 mh =2.8 my / h =1Para el Paramento Vertical:C=0.73(Ver figura
14 y 15)l =0.32(Escala Mercalli Modificado)g =90.48lb/pie3h
=9.184piesReemplazando estos valores en la ecuaciones anteriores:Pe
=194.11lb/pie2Ve =1294.27lb/pieMe =4895.45lbsTransformando unidades
en un ancho de 1 m:Ve =1.93TnMe =2.22Tn -mAnlisis de la
Estructura:a)Ubicacin de la Resultante:Tomando Momentos respecto a
C.M (Ver Figura)FuerzaBrazoMomentoFh5.68 Tn1.93 m-10.99Ea11.19
Tn1.14 m-12.76Sp5.94 Tn2.83 m-16.78Sh2.34 Tn1.21 m-2.83Sv0.70
Tn2.08 m-1.46Ve1.93 Tn--2.22W27.05 Tn3.527 m95.41W3.69 Tn5.89
m21.73S Fza H21.14 TnS Mts (-)-47.03S Fza V24.10 TnS Mts
(+)117.14XR=2.91 m2Excentricidad "e":e=-0.79 m< 0.71
m3.-Esfuerzos de Compresin en la base (s)Estos deben ser los
permisibles para que la estructura no falle por aplastamiento.s 1
=-0.066s 2 =1.203(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=2.49> 1.55.-Factor de
Seguridad al Deslizamiento:Fr = S Fx TgfDonde Tg f =0.4(Segn Tablas
en Separatas)Fr =9.64 Tn< 21.14 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.
Ho = 0.52 mQt = 126.93 m/sHo vs QcHo (m)Qc (m3/s)Ho vs
QcYcXcRPERFIL CREAGER12=d1 +d1 2 += 0= 0d1 2 += 0m.s.n.m.m.s.n.m.Lx
(m)h' (m)Sp (kg/m2)(-Sp)XSpDIAGRAMA DE
PRESIONES00.3366.8875861797.2875861797.6875861798.0875861798.4875861798.8875861799.2875861799.68758617910.08758617910.48758617910.88758617911.28758617911.68758617912.08758617912.48758617912.88758617913.28758617913.3314.33-752.524784298500519.1670548816-519.1670548816-752.5247842985011019.1670548816-1019.1670548816-367.52478429850.511011.0381041756-1011.0381041756-2677.52478429850.50.5761.0381041756-761.0381041756-2677.524784298550.5687.8775478208-687.8775478208-2127.5247842985531937.8775478208-1937.8775478208-2127.5247842985631921.6196464086-1921.6196464086-2127.52478429855.8244221271.57206302691210.5056876007-1210.5056876007-2127.52478429857.45106268620.4866928093641.3748169633-641.3748169633-2127.524784298514.72438422940.4866928093523.1258723749-523.1258723749-2127.524784298514.72438422943.08669280931823.1258723749-1823.1258723749-2127.524784298515.72438422943.08669280931806.8679709627-1806.8679709627-2127.524784298515.7243842294-0.3133071907106.8679709627-106.8679709627-2127.5247842985-2127.5247842985-2127.5247842985-2127.5247842985-2127.5247842985-2127.5247842985-2127.5247842985-2127.5247842985-2127.5247842985-3997.5247842985"
x"m.m2.m3/s.m2para:m/s.m.s.n.m.m.s.n.m.m.s.n.m.m.m.m3/s.m.m.m."
x"m.m2.m3/s.m2para:m/s.m.s.n.m.m.s.n.m.m.s.n.m.m.m.m3/s.m.m.m.m.m3/s.m3/s.m3/s.m.m.
de altom3/s.m.m.s.n.m.NMA =nivel de operacin =aY1 =
Cc*aY2Ynhh1m.s.n.m.= 0Curva de aforoQ ( m / s )Cota (
m.s.n.m.)Curva de Aforo142.80 msmusuario:Ingresar altura del
barraje del diseo Hidrulico: "P"usuario:Ingresar espesor del Solado
delantero del barrajeusuario:Diferencia de la longitud exterior del
dentellnusuario:Espesor del Colchn Amortiguador del diseo
hidrulicoFhEaCgShYcgSvHYhYaWVeMeSpXspXcgWPto 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 recomendadosCauces 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 irregularidadCauces
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 a0.01escogidoDe 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
cauceLs= 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
MBD00029551.unknown
MBD00029559.unknown
MBD0002955D.unknown
MBD00029561.unknown
MBD00029563.unknown
MBD00029562.unknown
MBD0002955F.unknown
MBD00029560.unknown
MBD0002955E.unknown
MBD0002955B.unknown
MBD0002955C.unknown
MBD0002955A.unknown
MBD00029555.unknown
MBD00029557.unknown
MBD00029558.unknown
MBD00029556.unknown
MBD00029553.unknown
MBD00029554.unknown
MBD00029552.unknown
MBD0002954D.unknown
MBD0002954F.unknown
MBD00029550.unknown
MBD0002954E.unknown
MBD0002954B.unknown
MBD0002954C.unknown