1.- MEMORIA HIDRAULICA2.- MEMORIA ESTRUCTURAL HINCADO DE
TUBERIA3.- MEMORIA ESTRUCTURAL DE CAJA RECEPTORAMEM-EST-4
ABR-058DEL CONTRATO No. SGIH-OCPBC-BC-11-CIH-027-RF-ADDESARROLLO
REGIONAL ESPECIALIZADO, CONSULTORES ASOCIADOS S.A. DE C.V.COMISION
NACIONAL DEL AGUAPROYECTO EJECUTIVO CANAL PRINCIPAL 4 DE ABRIL Y SU
ZONA DE RIEGO DISTRITO DE RIEGO 014RIO COLORADO BAJA CALIFORNIA Y
SONORAMEMORIA DE CALCULO DE LA ESTRUCTURA DEL CRUCE DE FFCC KM
23+730 DEL CANAL 4 DE
ABRILDESARROLLOREGIONALESPECIALIZADOCONSULTORESASOCIADOS S.A. DE
1.- MEMORIA HIDRAULICAMEM-EST-4 ABR-058DEL CONTRATO No.
SGIH-OCPBC-BC-11-CIH-027-RF-ADDESARROLLO REGIONAL ESPECIALIZADO,
CONSULTORES ASOCIADOS S.A. DE C.V.KM 23+730 DEL CANAL 4 DE
ABRILCOMISION NACIONAL DEL AGUAPROYECTO EJECUTIVO CANAL PRINCIPAL 4
DE ABRIL Y SU ZONA DE RIEGO DISTRITO DE RIEGO 014RIO COLORADO BAJA
CALIFORNIA Y SONORAMEMORIA DE CALCULO DE LA ESTRUCTURA DEL CRUCE DE
FFCC DESARROLLOREGIONALESPECIALIZADOCONSULTORESASOCIADOS S.A. DE
CALCULO DE LAS PERDIDAS EN EL SIFON PROPUESTO A BASE DE 4 TUBERIAS
DE PRFV CON DIAMETRO DE 2 M Y CON ENCAMISADO DE 4 TUBERIAS DE ACERO
CON DIAMETRO D 2.5 M, CANALPRINCIPAL 4 DE ABRIL EN EL DR 014,
MEXICALILOCALIZACION DEL KM 23+730 DEL PROPIO CANALCAJA
ALIMENTADORAAncho de plantilla del canal b= 3.5 mAltura del canal
alimentador h= 3.5 mBordo libre del canal alimentador b.l.= 0.51
mTirante del canal alimentador d= 2.99 mTalud del canal alimentador
t= 1.50 adimArea hidraulica del canal A= 23.88 m2Perimetro mojado
Pm= 14.28 mRadio hidraulico Rh= 1.67 mPendiente del canal
alimentador S= 0.0001 adimRugosidad en el canal n= 0.016
adimVelocidad en el canal de entrada Ve= 0.88 m/sCapacidad del
canal alimentador Qcanal= 21.0 m3/sSIFONEntradaElevacion piso de
canal El piso canal= 12.158 mElevacion piso de estructura El piso=
12.158 mElevacion espejo de agua cap canal El esp= 15.15 mElevacion
de operacinN1= 15.15 mGasto de entrada al sifn Qe= 21019.7 lpsNmero
de conductos NC= 4Gasto de entrada al sifn por cada conducto Qe=
5254.9 lpsCANAL DE SALIDAPara que pase un gasto deQs= 21019.7
lpsAncho de plantilla del canal b= 3.5 mTirante del canal de salida
d= 2.99 m AUSTAR AL GASTO DE SALIDA Talud del canal alimentador t=
1.50 adimArea hidraulica del canal A= 23.88 m2Perimetro mojado Pm=
14.28 mRadio hidraulico Rh= 1.67 mPendiente del canal alimentador
S= 0.00010 adimRugosidad en el canal n= 0.016 adimVelocidad en el
canal de salidaVs= 0.88 m/sGasto del canal de salida Qcanal= 21.0
m3/sSalidaElevacion piso de canal El piso canal= 11.852 mElevacion
piso de estructura El piso= 11.852 mElevacion de operacinN2= 14.842
mCalculo del diametroDesnivel entre espejos de aguaN1-N2= 0.306
mCota del FFCC (hongo del riel) riel= 14.01Colchon sobre el tubo
colchon= 3.13Cota mas baja del sifon N3= 8.8 mPresin de trabajo Pt=
0.63 kg/cm2RD recomendada RD= 13.5Presin de trabajo recomendada
Ptr= 9 kg/cm2P de reventamiento recomendada Prr= 36.1
kg/cm2Longitud del sifon L= 18 mPendiente de energia J= 0.01700
adimCoeficiente de rugosidad HW C= 130 adimDiametro calculado D=
1.108 mDiametro EXTERIOR propuestoD= 80 inDiametro EXTERIOR
propuestoD= 2032.0 mmEspesor de las paredes e= 25.4 mmDiametro
interior propuesto Dint= 1.981 m OK DIAMETRO ACEPTADODimetro del
encamisado Denc.= 2.200 mVelocidad en el conducto Vt= 1.70 m/s OK
VELOCIDAD PERMITIDAPrdidas por friccin por cada tubo Hf= 0.018
mPrdidas por friccin total en los conductos Hf= 0.018 mVerificacin
de las prdidasa).- Por cambio de direccin:Codos verticales 1 0
0.000 m2 0 0.000 m3 0 0.000 m4 0 0.000 mhf= 0.000 mb).- Por entrada
al tubo (transicion)Velocidad en el tubo Vt= 1.70 m/sVelocidad en
la caja de entradaVc= 0.45 m/shte= 0.014 mA=90 225 . 02ngVhf54 . 0
63 . 22785 . 0 J D C Q =( )gv vhcr tte21 . 02 2=c).- Por salida del
tubo (transicion)Velocidad en el tubo Vt= 1.70 m/sVelocidad en la
caja de salida de salida Vs= 0.45 m/shte= 0.028 md).- Por
rejillasRejilla de entradaArea bruta de la estructura Ag= 46.55 m2
0.00635ancho de solera bs= 0.0127 malto de solera ds= 3.5 marea de
cada solera As= 0.044 m2Nmero de soleras Ns= 90Area libre de
rejillas An= 42.550 m2Coef. de prdidas en la estructura K= 0.20
adimvelocidad entre rejillas Vn= 0.49 m/shn= 0.005Suma de prdidas
localesa).- Por cambio de direccin: 0.000 mb).- Por entrada al tubo
(transicion) 0.014 mc).- Por salida del tubo (transicion) 0.028
md).- Por rejillas 0.005 mPrdidas locales 0.046 mPrdidas por
friccin 0.018 mPrdidas totales 0.064 mDiferencia de carga 0.306
mCarga en la salida del sifn 0.242 mGOLPE DE ARIETEDiametro interor
de la tubera D= 1.981 mVelocidad en la tubera Vt= 1.70 m/s( )gv
vhcr tts22 . 02 2=245 . 0 45 . 1||.|
\|||.|
\| =gngnAAAAKgvK hnn222=Espesor de la pared del tubo e= 0.025
mCota de la compuerta N2= 14.842 mDistancia de la compuerta al
inicio L= 18 mRelacion de modulos de Elasticidad K= 5 adimCeleridad
de la onda de presinC= 472.88 m/sTiempo de cierre o de maniobra T=
0.08 segSobrepresin de golpe de ariete ha= 8.22 kg/cm2Presion de
reventamiento de la tubera Prr= 36.1 kg/cm2SE ACEPTA LA
TUBERIATIEMPO DE MANIOBRA PARA EVITAR EL GOLPE DE ARIETECarga
esttica de la compuertaN1-N2= 0.031 kg/cm2Sobrepresin mxima
permitida Ha= 36.069 kg/cm2Tiempo de maniobra para evitar G.A. Tm=
0.17 segMdulo de elasticidad del agua 1010K0.501.005.004.4018.00SE
ACEPTA LA GEOMETRIA DEL SIFON CON 4 CONDUCTOS DE 78" DE DIAMETRO
EXTERIOR CADA UNO CON UN ESPESOR DE TUBERIA DE xx mmAsbesto
cementoPlsticoRelacin de mdulos de elasticidaddel agua y del
material de la tubera.Material de la tuberiaAceroHierro
fundifoConcretoeDkC+=3 . 489900CLT2=gCVha =gHaLVTm2=2.- MEMORIA
ESTRUCTURAL HINCADO DE TUBERIAMEM-EST-4 ABR-058DEL CONTRATO No.
SGIH-OCPBC-BC-11-CIH-027-RF-ADDESARROLLO REGIONAL ESPECIALIZADO,
CONSULTORES ASOCIADOS S.A. DE C.V.KM 23+730 DEL CANAL 4 DE
ABRILCOMISION NACIONAL DEL AGUAPROYECTO EJECUTIVO CANAL PRINCIPAL 4
DE ABRIL Y SU ZONA DE RIEGO DISTRITO DE RIEGO 014RIO COLORADO BAJA
CALIFORNIA Y SONORAMEMORIA DE CALCULO DE LA ESTRUCTURA DEL CRUCE DE
FFCC DESARROLLOREGIONALESPECIALIZADOCONSULTORESASOCIADOS S.A. DE
MEMORIA DE CALCULO PARA LA ESTRUCTURA CRUCE DE FFCC EN EL KM 23+730
Determinacion de cargas para el diseoPeso del riel, durmientes y
accesorios 600 kg/m2Peso de Balasto400 kg/m2Distancia del patin del
riel al lomo superior del tubo 3.15 mPeso especifico del terreno
1875 kg/m3Longitud de durmientes 2.44 mPeso del riel, durmientes y
accesorios 600 Kg/m2Peso de Balasto400 Kg/m2Peso del terreno 5906
Kg/m2Total W1= 6906 Kg 67750.3Si se toma una longitud unitaria para
el analisis tenemos lo siguiente:Determinacion de las cargas
vivasSe considera para este caso la carga COOPER E 80 80000
Lb/pieCOOPER E 80 36320 KgCarga transferida a la profundidad del
tubo = 3.15m 110000 Newton/m11216.9 Kg La longitud del tubo de
encamisado en donde se reparten las cargas es:L1= 3.7Carga viva W2=
3032 Kg/mCarga por Impacto% de impacto= 100(W2 / (W2 + W1))=
30.5%Aplicando este porcentaje a W2 tenemos:W3= 925 Kg/mCarga
total= 10863 Kg/mArea en donde se reparten las cargas = diam. Tubo
x longitud L1= 8.14 m2Carga Total P= 4938 Kg/mDiseo del tubo del
encamisado:La carga viva se transmite en el terraplen uniformemente
en una zona limitada por dos planos inclinados con talud 1/5:1Datos
del tubo propuesto:Diametro interior 220 cmDiametro nominal 220
cmMaterial Acero al carbon NORMAAPI-51-Gr BFy= 2460
kg/cm2EspesorAPI-51-Gr BCarga total 4938 Kg/mRadio del tubo 1.1
mEspesor propuesto 2.54 cmCalculo del Momento FlectorPor fmula= M=
(PR^2)/4= 1494 kg -mConsiderando un esfuerzo de flexin permisible
(Fs)= 0.6 Fy= 1476 kg/cm2Por otro lado se debera cumplir que Fs=
6M/e^2Despejando el espesor se tiene:e= 2.46 cmREVISION DEL ESPESOR
PROPUESTO PARA EL TUBO DE ENCAMISADOCarga viva por trnsito de
ferrocarril en la superficieDiametro interior de tubo de
encamisado: 2.2 mEspesor del tubo del encamisado: 25.4 mmPH =50,000
Pa (tabla AASHTO)WL = (50,000) (2.20) =110,000 N/mDeterminacin de
la deflexin vertical y pandeoDeterminacion de cargas para el
diseo600 kg/m2400 kg/m23.15 m1960 kg/m32.44 m600 Kg/m2400 Kg/m26174
Kg/m27174 Kg/m70377 Newton/m110,000 Newton/mPara el cruce con la va
de ferrocarril en el Kilmetro, 23+730, se calcular la carga sobre
una camisa de acero de 2.20 m de dimetro interior y 25.4 mm de
espesor.La altura del relleno es de 3.15 m. La carga es la
producida por una locomotora COOPER E-80 es de 50,000 Pa, segn los
valores propuestos pos la AASHTO, por lo que:La tubera al cruzar la
va de ferrocarril utiliza una camisa de acero, API-51-Gr B de
dimetro interior 2.20 m y espesor 25.4 mm y a una profundidad por
encima de la camisa de 3.15 m. A esto corresponde una carga del
suelo, riel y balastro de 70,377 N/m, y una carga viva del
ferrocarril de 110,000 N/m, el mdulo de reaccin del suelo es de
95.63 kg/cm2, o 9.4 MPa.Peso del riel, durmientes y accesoriosPeso
de Balasto Distancia del patin del riel al lomo superior del
tuboPeso especifico del terrenoLongitud de durmientesPeso del riel,
durmientes y accesoriosPeso de Balasto Peso del terrenoTotal
W1=Total W2=ed x PH WL =a) Determinacin de la deflexin Datos:D1 =
1.25 (factor de retardo) 1.25K = 0.1 (constante de apoyo) 0.1E =
9.38 MPa 9.4 Mpade = 2.20 m = 2200 mmWc = 70,377 + 110,000 =180
Newton/mmr = 2.20/2 =1100 mmI = t3/12 =1366 mm4/mmE =205.94
MPa39.39 mmLa deflexin en la camisa al cruzar el FFCC es de 21.17
mmb) PandeoDatos:Pv = 0 (presin interna del tubo mayor que la
atmosfrica)0w hw = (nivel de aguas freticas a esa profundidad) 9810
NewtonRw = 1WC = 70,377 N/mWL =110,000 N/mde =2.2 m91.800 Pa0.092
Mpapara el cruce del FFCCc) Criterios lmites de aceptacinDeflexin
permisible = 5 % d = 0.05x2.20 = 110 mm > 39.39 mm (camisa)Carga
de pandeo permisible = qa=+= A331' 061 . 0 r E EIr KW Dcc=+= A331'
061 . 0 r E EIr KW DccaeLecw h w vqdWdWR Pws + + + = + + +2 . 2000
. 1102 . 2750 . 671 810 . 9 02 / 13' ' 321((
=ewadEI E B RFSqRw = 1H= 3.15B'= 0.3286hr/de= 1.43< 2 FS=
3qa= 0.54 MPa0.092 MPa < 0.54 MPaPor conclusin el espesor
propuesto en el tubo de encamisado es correcto.a). Determinacin de
la fuerza de hincado.Ffr= K0 W tan UW= (WC + WL )/DeDatos:Ffr=
Fuerza de friccin, N/m2K0=0.6 coeficiente de empuje de tierras para
arenas semicompactasU= 2/3 =20.00= 30W= Carga total sobre la
tubera, Nm2Wc= 70,377 N/mWL= 110,000 N/mde= 2.2 mW= 81,990 PaFfr=
17,905 PaConsiderando una longitud de camisa de 6 m, la fuerza de
hincado ser:Determinacin de la fuerza requerida para el hincado de
la tubera, el esfuerzo crtico de arrugamiento y el esfuerzo por
hincado.2 / 13' ' 321((
=ewadEI E B RFSq( )heB2133 . 04 11'+=Fh = (L) (de)()
(Ffr)Datos:Fh = Fuerza de hincado, NL =6 m, longitud de la camisaDe
= 2.2m, dimetro exterior de la camisaFfr = 17,905fuerza de
friccinFh =742.512 Nb) Esfuerzo crtico de arrugamientoDe la teora
de pandeo de recipientes cilndricos de acero, se obtiene la
siguiente expresion:Datos:fc =Esfuerzo crtico de arrugamiento, MPaE
= 205.94 MPa, (modulo de elasticidad del acero)t =25.4 mm, (espesor
de pared de la camisa)r =1100 mm, (radio de la tubera)fc =741.83
Mpac) Esfuerzo por hincadoDatos:fh =Esfuerzo por hincado, MPade
=2200 mm, (dimetro exterior de la camisa)t =25.4 mm, (espesor de
pared de la camisa)Fh = 742.512N, (fuerza de hincado)fh = 4.230
MPaDatos:Dado que el esfuerzo por hincado es mucho menor que el
esfuerzo crtico por arrugamiento, fh