Clase 1 Bocatomas- II Iparte

7/29/2019 Clase 1 Bocatomas- II Iparte

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II PARTE


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PERFIL BARRAJE - PRESA DERIVADORA


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PERFIL BARRAJE - PRESA DERIVADORA


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SOCAVACION EN PRESA DERIVADORA


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SOCAVACION EN PRESA DERIVADORA


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ALIVIADEROS DEDEMASIAS

ESTRUCTURAS DE CAPTACION

MSc.Ing. Jos Arbul Ramos


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INSTALACION TIPICA DE UN VERTEDOR RECTO DE CAIDA LIBRE


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ALIVIADERO DE CANAL LATERAL Y CANAL DE DESCARGA


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CONDUCTO

ALIVIADERO DE CONDUCTO Y DE TUNEL.


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SECCIN TRANSVERSAL DEL ALIVIADERO En la Fig. se ve una

seccin transversal delaliviadero, la forma

del perfil curvilneo deaguas abajo obedece ala trayectoria de lalmina vertiente sobreella. A este perfil sellama Perfil decimacio.

2

2

2/3

)(2

*

hpg

qh

hp

qV

HCq

a

a


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DESCARGA SOBRE UNA CRESTA DE CIMACIOSIN CONTROLES

La descarga sobre una cresta de cimacio seobtiene por medio de la frmula:

Donde:Q= descargaC= coeficiente de descarga variableL= longitud efectiva de la crestaHe= carga total sobre la cresta, incluyendo la

carga correspondiente a la velocidad de llegada,ha.

2/3** HeLCQ


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En el coeficiente de descarga, influyen numerosos

factores como:

La profundidad de llegada.

La relacin de la forma real de la cresta a la lminaideal.

Pendiente del parmetro de aguas arriba.

Interferencia del lavadero de aguas abajo.

El tirante de la corriente de aguas abajo.


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EFECTO QUE PRODUCEN LAS PILAS Y LOS ESTRIBOS.

Cuando las pilas y estribos de la cresta tiene unaforma que produce contracciones laterales sobre ladescarga, la longitud efectiva, L, ser menor que lalongitud neta de la cresta.

El efecto de las contracciones en los extremospuede tomarse en cuenta reduciendo la longitudneta de la cresta como sigue:

L = L12(NKp + Ka)He


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L = L1 2(NKp + Ka)He

Donde: L= longitud efectiva de la cresta L1= longitud neta de la cresta N= nmero de pilas Kp= coeficiente de contraccin de las pilas Ka= coeficiente de contraccin de los

estribos He= carga total sobre la cresta


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COEFICIENTE DE DESCARGAPARA LAS CRESTAS DE

CIMACIO EN PARED VERTICAL

1

0

H

He

0H

P

FIG.1 C o, a los diferentes valores de: P/Ho


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EFECTO DE LAS CARGAS DIFERENTES A LA DEL PROYECTO.


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EFECTO DEL TALUD DEL PARAMENTO AGUAS ARRIBA.


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EFECTOS DE LOS FACTORES DE AGUAS ABAJO EN LACAPACIDAD DE LOS ALIVIADEROS


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RELACION DE LOS COEFICIENTES DE DESCARGADEBIDA AL EFECTO DEL LAVADERO


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RELACION DE LOS COEFICIENTES DE DESCARGADEBIDA AL EFECTO DEL AGUA DE LA DESCARGA.


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DESCARGA POR ALIVIADEROS DE CIMACIOCONTROLADOS POR COMPUERTAS.

)(23

2 2/32

2/3

1 HHCLgQ


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DESCARGA POR ALIVIADEROS DE CIMACIOCONTROLADOS POR COMPUERTAS.

COEFICIENTE DE DESCARGA PARA LA


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CLCULO DEL TIRANTE d1:

PhhvdhvdZ 1100

COEFICIENTE DE DESCARGA PARA LACIRCULACION DEL AGUA BAJO LAS COMPUERTAS


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OBTENCIN DEL TIRANTE CONJUGADO d2:

Seccin rectangular: gdVddd 1

2

1

2

112 2

45.0

Seccin trapezoidal: 22

23 tdb

Kd

1

21 )(6 Pg

VVQK

32

3

1

2

11

tdbdP

Donde:

d1 = Tirante conjugado menor del salto hidrulico (m)d2 = Tirante conjugado mayor del salto (m)b = Ancho del canal donde se produce el salto hidrulico

t = Talud de las paredes del canalP1= Empuje hidrosttico debido a la seccin 1 en m

3

V1 = Velocidad correspondiente al tirante d1 (m/seg)V2= Velocidad correspondiente al tirante d2(m/seg)Q = Gasto al canal (m3/seg)g = Aceleracin de la gravedad (m/seg2)

dc = Tirante crtico del flujo (m)


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CANAL DE LIMPIA

Es la estructura que se instala en las tomas conobjeto de eliminar los sedimentos que se depositanal ingreso del bocal de toma y que permite mejorarla captacin en las pocas de estiaje.

Su trazo es perpendicular al eje de barraje y suflujo en el mismo sentido del ro; puede formarngulos entre 60 y 90 con el eje de captacin.

Para separar el canal de limpia del tramo debarraje fijo se construye un muro gua que permiteencauzar mejor las aguas hacia el canal de limpia.


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VELOCIDAD DE ARRASTRE La magnitud de la velocidad para iniciar el arrastre

de los slidos depositados viene dada por la frmula:

Vc = 1.5 (C) (d)1/2 = 1.5 VsDonde:

Vc, Velocidad requerida para iniciar el arrastre C, Coeficiente en funcin del tipo de material Arena y grava redondeada : 3.2 Grava rectangular : 3.9 Arena y grava : 3.5 a 4.5 d, dimetro del grano mayor Vs, Velocidad de arrastre


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ANCHO DEL CANAL DE LIMPIA

El ancho del canal de limpia debetener las siguientes caractersticas:

El caudal debe ser por lo menosdel doble de la capacidad de latoma o derivar el caudal mediodel ro.

La velocidad del agua en el canalde limpia debe variar entre 1.50 y3.00 m/seg o por lo menos serigual a la velocidad de arrastre.

Se recomienda que su ancho seaun dcimo de la longitud delbarraje.

El ancho del canal de limpia sepuede obtener de las relacionessiguientes:

q

QB g

Vq C3

donde:

B, ancho del canal de limpia en m.Q, caudal que discurre en el canal delimpia en m3/sq, caudal por unidad de anchom3/s/mVC, velocidad de arrastre en m/s

g, aceleracin de la gravedad m/s2


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PENDIENTE DEL CANAL DE LIMPIA

La pendiente del canal de limpia debe permitir elarrastre de los materiales que arrastra el ro, secalcula segn la frmula:

Donde: SC, pendiente del canal de limpia n, coeficiente de rugosidad de Manning g, aceleracin de la gravedad m/s2 q, descarga por unidad de ancho m3/s/ml

9/2

9/10

.qgnSC


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ESTRUCTURAS DEL CANAL DE LIMPIA

El canal de limpia obarraje mvil tienegeneralmente un murogua que separa elbarraje fijo del mvil.

Permite encauzarmejor el flujo hacia elcanal de limpia.

Puede continuar haciaaguas abajo separandola poza de disipacinen dos segmentos.

COMPUERTAS DE LIMPIA BOCATOMA

TALAMBO-ZAA


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COMPUERTAS

Mecanismos que permiten eliminar losmateriales slidos que se depositanfrente a la toma.

En estiaje las compuertas permanecencerradas para conseguir un tiranteapropiado de las aguas frente a la toma.

En avenidas estas compuertas deben

suspenderse a un nivel superior a lamxima avenida para evitar que puedandaarse.

COMPUERTAS DE EMERGENCIA

Estas compuertas se instalan en la parteposterior de la pantalla frontal .

Tienen por objeto un cierre violento delas ventanas u orificios de captacin pormantenimiento o emergencia.


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CAUDAL EN COMPUERTAS DE REGULACIN

Tiene por objeto regular y controlar el caudal de ingreso.

La capacidad mxima de captacin del conjunto de compuertasinstaladas debe ser similar a la capacidad del canal de derivacin.

Se recomienda velocidad de ingreso : 2.0 - 2.5 m/s.

El caudal que pasa por cada compuerta de tipo rectangular secalcula mediante la frmula de orificios:

Q = C. A . [2 g h] 1/2

donde:

C: coeficiente de descarga, tiene un valor que vara de 0.6 a 0.8

A : Area de las compuertas

h : carga hidrulica

COMPUERTAS DE LIMPIA


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rea de la compuerta de limpia debajo de la cresta del aliviadero es1/10 del rea atajada por el aliviadero.

A cl = 1/10 (A aliv)donde:A aliv : rea atajada por el aliviadero.

rea (abad + efgh) = 1/10 rea (ijkm).

COMPUERTAS DE LIMPIA


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AREA DE COMPUERTAS DE LIMPIA

El rea de la seccin transversal de la

compuerta de limpia debajo de la corona dealiviadero :

Acl = ( 1 ~ 2) Avc

donde:

Acl: rea de compuerta de limpia. Avc: rea de ventana de captacin.

rea (abcd + efgh) = (1~ 2) veces el rea dela seccin de toma de captacin.

AREA DE COMPUERTAS DE LIMPIA


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SISTEMA DE IZAJE DE COMPUERTA


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COMPUERTAS LEVADIZASRECTANGULARES:

Se apoyan horizontalmente en ranuras de las pilas de apoyo. Con frecuencia se hacen de metal (de hierro fundido o acero).


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COMPUERTAS RADIALES Se construyen de acero o de una combinacin de acero y madera.

Constan de un segmento cilndrico que est unido a los cojinetesde los apoyos por medio de brazos radiales.


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La superficie cilndricase hace concntrica conlos ejes de los apoyos,de manera que todo elempuje producido por elagua pase por ellos.

En esta forma slo senecesita una pequeacantidad de movimientopara elevar o bajar la

compuerta


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Son estructuras por lasque se deslizan lascompuertas.

Sirven de apoyo a la losade operacin.

La Punta o Tajamar:triangular o redondeada.

Altura del pilar.

Ht = 1.25 (P + Ho) P = Altura del aliviadero Ho = Carga de diseo.

PILARES


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ANLISIS ESTRUCTURAL DEL PILAR

El espesor e del pilar para elpredimensionamiento es:e = L / 4

donde:L = Luz libre entre

pilares. Debe trabajar a compresin

El anlisis debe hacerse parala mxima carga de aguas en elro y a diferentes alturas delpilar.

FUERZAS ACTUANTES


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Donde:

FH = Empuje del aguaW = Peso del pilar ms zapata ms el peso de

la losa de operacin en su rea de influencia.Sv = Fuerza del sismo vertical.SH = Fuerza del sismo horizontal.

FUERZAS ACTUANTES

.Ve = Fuerza del sismo sobre el agua.SP = Supresin

FV = Peso del agua actuando sobre lacimentacin.


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fc = 210 Kg/cm2


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Chequear la capacidad portante del terreno.

Deslizamiento: Si es slo una compuerta deberconsiderarse la mitad del empuje sobre la compuertaque es transmitida a la ranura del pilar que actacomo apoyo.

Adems se tiene el empuje del agua en la partefrontal del pilar.

El anlisis tambin debe hacerse para diferentesalturas y en la base.

Colocar acero de temperatura en ambas caras.

Doble refuerzo en las ranuras (concentracin deesfuerzos, zonas crticas porque debilitan el pilar).


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VISTA PANORAMICA DE PILARES CON SUS RESPECTIVAS


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VISTA PANORAMICA DE PILARES CON SUS RESPECTIVASCOMPUERTAS RECTANGULARES

VENTANAS DE


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Para evitar la entrada de piedrasde arrastre del fondo del ro, lacresta de captacin debe estarpor encima del fondo del ro

La cota de la cresta de captacinse colocar a 0.20 m. comomnimo debajo de la cota de lacresta del aliviadero dedemasas.

La entrada de agua por lasventanas de captacin pueden serpor orificios o por vertederos.

VENTANAS DECAPTACION


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ESTRIBOS Y MUROS DEENCAUZAMIENTO

Son estructuras que se construyenaguas arriba y aguas abajo delbarraje en ambas mrgenes con lafinalidad de encauzar el flujo del ro

y proteger las obras de toma.

Pueden ser de concreto simple,concreto armado o ser diquesconstruidos de tierra o deenrocamiento.

Para fijar la altura de los muros secalcula la curva de remanso que seproducir como consecuencia de laimplantacin del barraje en el ro.


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ALTURA TOTAL DE ESTRIBOS YMUROS DE ENCAUZAMIENTO

H = 1.25 (HO + p)

H = altura total de los estribos y murosde encauzamiento

P = altura del aliviadero de demasas. HO= Carga hidrulica de diseo sobre el

aliviadero (incluye hv). Aguas arriba del aliviadero la altura, de

los estribos decrecer en formadiscreta para los pilares.

Los muros de encauzamiento pueden

ser de concreto simple, concretoarmado o ser diques construidos detierra o de enrocamiento segn losmateriales que puedan conseguirse enzonas prximas a la toma.


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DISEO DE MUROS DE ENCAUZAMIENTO(ESTRIBOS)

MUROS DE GRAVEDAD:

- Concreto ciclpeo o mampostera.Fc = 175-210 Kg/cm2 + 40% Piedra gruesa Diam. < 4.

- Resultante en el ncleo central.

- Caso ms desfavorable: no hay agua. - Fuerzas que actan: Empuje de tierras, sismo, peso de la

estructura. - El estribo debe terminar por lo menos al final de la poza y

aguas arriba delante del paramento del aliviadero.


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ESFUERZO PERMISIBLES

FLEXIN : = 0.65 COMPRESIN : = 0.70 CORTANTE : = 0.85

Empuje del suelo:

Pa = Ea = 0.5 W H2 Ka

Rankine: Pah = Pa Cos B = EH Pav = Pa Sen B = EV


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22

2

(

(

CosBCosCosB

CosCosBCosBCosBKa

Cuando B = 0Ka = Tg2 (45 - /2)

Ka = Coeficiente Empuje activoKp = 1/Ka (pasivo)W = Peso especfico del material

Donde Ka es igual a:


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ESTABILIDAD DEL MURO:

5.1... Mvolteo

MestVSF

Pah

vadmf

Pah

FRDSF

....

80.1.

Pah

vadmTgcoef


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Verificacin esfuerzos en traccin en la unindel miembro y la base:

No considerar P/A debido a Pav ni el peso delmuro.

Usar los momentos debido a Pah y W y sumarmomentos en el punto S.

26bhMFtensin 26bh

MAPFcompresin


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GRACIAS

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