-
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0.0000 50.0000 100.0000 150.0000 200.0000 250.0000 300.0000 3
98.5000
99.0000
99.5000
100.0000
100.5000
101.0000
101.5000
102.0000
102.5000
103.0000
103.5000
CURVA DE AFORO " Q vs Cota "
Q ( m³ / s )
Cota ( m.s.n.m.)
-
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50.000 100.000 150.000 200.000 250.000
0.0000
0.2000
0.4000
0.6000
0.8000
1.0000
1.2000
1.4000
1.6000
CURVA Qt vs H
Qt (Qal + Qcl) m³/s
H (m)
-
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0.00 5.00 10.00 15.00 20.00
-1500.00
-1000.00
-500.00
0.00
500.00
1000.00
1500.00
2000.00
2500.00
3000.00
DIAGRAMA DE RE!IOE!
Lx (m)
Sp (Kg / m³)
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DISEÑO HIDRAULICO DE UNA BO
I. CONSTRUCCION DE CURVA DE AFORO PARA CANAL DE CONDUCCIÓN AGUAS ABA
DATOS HIDROLOGICOS
Q max = 253.842 m³/sQ medio = 3.000 m³/s
Q minimo = 1.000 m³/s
CAUDAL DE DERIVACION
Este caudal depende de las áreas a irrigar el pro!ecto "ue asimismo será descrito de la
&'()*+,-E- &'()*+-- dulo de riego Q necesario
a (ts/seg/á (ts/seg
a6 742 1.5 73
-lgodn 804 1.5 12079astos 200.4 0.7 120.24
aracu!a 44.4 0.7 27.74
(imn 144 0.7 87.4
ango 3.7 0.7 2.17
&'()*+,-E- - *:&,9,- dulo de riego Q necesario
a (ts/seg/á (ts/seg
a6 554.4 1.7 88;.04
-lgodn 785.2 1.7 107.32
9astos 180 0.; 127
aracu!a 42 0.; 2.4
(imn 127 0.; 88.2ango 7 0.; 4.2
Q derivad! ".#$# %&'(
APORTES)
9.
9recipitaciones 9lu>iales 40
)otal #, Q%*+ av.
Q%*+ ! -, Q%*+ av. / #, Q%*+. av.Qmáx = 150 Qmax. ->.
Qmáx = 380.;73 m3/s
?@e de$e e>itar diseAar con cargas menores al ;5 de las correspondientes al gasto maximo?
Qd ! 0-,.,1 m3/s
CALCULO DE L COEFICIENTE DE RUGOSIDAD 232
(as caractersticas del cauce son%
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2.B Crado de *rregularidad 9oco irregular
3.B +ariacin de la @eccin trans>ersal% +ariaciones ocasionale
4.B ,$strucciones #ormado por arrastre de races
5.B +egetacin% 9oca
),)-(
3 ! 4.4$5
CALCULO DE 2(2
El calculo de la pendiente se a o$tenido en el per#il longitudinal esta pendiente está
comprendida entre los tramos del Dilometrae %
0.374
440.00
-nco de plantila F = ;0.00 m
)alud G = 1
s = 0.00083
COTA Area 6%78 P 6%8 R.H.9 0'$.;700
100.0000 17.87 ;0.7;88 0.3847
100.5000 52.35 ;2.030 0.80;
101.0000 88.34 ;3.50;2 1.1303
101.5000 124.83 ;4.215 1.4054
102.0000 171.82 ;7.335; 1.7502102.3;00 18.51 ;;.3822 1.817
102.5000 1.31 ;;.;4 1.8;31
103.0000 23;.30 ;.1741 2.0;8
103.5000 2;5.; 80.5;83 2.2;11
En la gra#ica de la siguiente gra#ica con el >alor del %
allamos el >alor de la cota del espeo de agua en el canal de conduccin de aguas arr
RESULTADOS DEL CALCULO HIDRAULICO DEL CANAL DE ENCAU:AMIENTO 6AGUAS ARRIBA8)
;;.22
) = ;5.22 m
+alor aprox. En el a#oro
102.3; m.s.n.m
.;7 m.s.n.m
F = ;0.00 m
;. Tra3(i;i3 ;a3a> diri?id a> @arrae ;3 e> ;a3a> e3;a=a%ie3
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H
Qcaptacin=
)
(t
(ongitud de transicion.
9ara H = 12.50 I
(t = ) B t J &tg 12.5I / 2
onde %
) = ;;.22 m
t = ;0.00 m
empla6ando %
(t = 17.284
-sumimos %
L ! 04.44
II. CALCULO DE CAPTACIÓN
F(
Kn
$
empla6ando estos >alores tenemos "ue%
-sumimos un >alor de $ = 2.00
Q = 4.737 m³/s
s = 0.001
n = 0.014 e>estido de co
- = $ J Kn
9 = $ L 2Kn
Q J n / s M0.5 = - J M 2/3 = N-
2.052 N $JKnM 5/3O /
*terando %
Kn = 1.454
3 ! .,44
&on este >alor rempla6amos en las #ormulas ! se tiene .-rea mP = 3.000
9erim m = 5.000
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+elocidad = 1.545 m/s
> = 0.122 m.
E = Kn L > = 1.722 m.
Ca>;=> de @rde Li@re .
F( = Kn /3 = 0.500 m.
'saremos % BL ! 4.,4
Re(=>ad()F.(. 0.50 m
Kn 1.50 m
$ = 2.00 m
@. Di(e de ;a3a> de ;3d=;;i3)
)
$
-doptamos % G = 0.50 ori6ontal
$ = 2.00 m
n = 0.014 e>estido de co
s = 0.001
Q = Q J n / s M0.5 = - J M 2/3 = N-
el gra#ico %
- = $JKn L G J KnP
9 = $ L N2 J Kn J 1 L GPM0.5O
Q J n / sM0.5 = - J M2/3
2.052 -M5/3 / 9M2/3
*terando tenemos % Kn = 1.08
3 ! .044
&on este dato rempla6amos en las #ormulas ! tenemos%
-rea = 3.120 mP
9erimetro = 4.783 m
adio . = 0.777 mEspeo = 3.200 m
+ = 1.487 m/s
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E = Kn L> = 1.313 m
Ca>;=> de @rde Li@re .
F( = Kn /3 = 0.400
'saremos % BL !
3.70 m
Re(=>ad()) = 3.20 m
$ = 2.00 m
;. Tra3(i;i3 ;a3a> de ;aa;i3 e> ;a3a> de ;3d=;;i3)H
Qcaptacin=
)
(t
(ongitud de transicion.
9ara H = 12.50 I
(t = ) B t J &tg 12.5I / 2
onde %
) = 3.70 mt = 2.00 m
empla6ando %
(t = 3.70
-sumimos %
L ! $.#4
IV. BARRAJE MITO 6SE CALCULARA EL CAUDAL EN) CANAL DE LIMPIA EN ALIVIADERO8
. Ca( a>=ra( de> Barrae i)a. Ca>;=> de >a e>eva;i3 de> @arrae 6E>ev. B8
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donde% &R& =&ota de #ondo de la ra6ante del can
=&R L altura de sedimentos.
&R =&ota del #ondo de ra6ante
1.00 -ltura de sedime
Kn =)irante :ormal del canal m
> =&arga de >elocidad de &anal
0.20 =9erdidas por transicion cam$io de
empla6ando se tiene%
&R& = .;7 L 1.00
&R& = 100.;7 m.s.n.m
Ele>. F = 102.58 m.s.n.m
edondeamos ! para dar un seguridad a%
E>ev. B ! 40.#44
@. Ca>;=> de a>=ra de @arrae)9 = Ele>. F B &R
empla6ando %
9 = 2.840
9or lo tanto %
P ! 0.-,
Re(=%e3)
F.(. 0.50 m1.35 m
100.;7 m.s.n.m Kn 1.50 m 9=
$ = 2.00 m .;7 m.s.n.m
0. L3?i=d de> @arrae i de> @arrae %vi>
a. Predi%e3(i3a%ie3)
a.1 9or relacion de areas
El area idraulica del canal desarenador tiene una relacione de 1/10 del area
o$struida por el ali>iadero teniendose
A ! A0 '4
A A0
(d ;0 B (d
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-2 = -rea del $arrae #io
-1 = 9 J (d -2 = 9 J ;0B(d
empla6ando estos >alores tenemos "ue%
9 J (d = 9 J ;0B(d /10
( d = 7.37 ;0 B (d =
Entonces% Ld ! 154 K Ld ! #$
a.2 (ongitud de compuerta del canal desarenador (cd
(cd = (d /2 = $.,4 m.
a.3 9redimensionamiento del espesor del 9ilar e
e = (cd /4 = 4.-- m.
e ! 4.1, % &onsideremos
@. Re(=%e3)
Di%e3(i3e( rea>e( de> ;a3a> de >i%ia @arrae i.
9 = 2.85 m
0.;5 m 0.;5 m 0.;5 m 73.00 m
2.;5 m 2.;5 m
;0.00 m
$. Ca>;=> >a Car?a Hidra=>i;a 2H2)
> e
1= +1P / 2g
9 = 2.85
d1
En este calculo se tendrá "ue considerar "ue las compuertas de$en estar a$iertas
para ello el caudal de diseAo se compartira entre el $arrae mo>il ! #io.
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?? se calcula asumiendo un >alor calcular el coe#iciente de descarga ?c? ! calcular
el caudal para el $arrae #io ! mo>il
El caudal calculado de$e ser igual al caudal de diseAo.
Q di(e %a+. ! Qa>iviader / Q;a3a>.>i%ia
a. De(;ar?a (@re >a ;re(a 6@arrae i8 ! Qa>iviader 6Qa>8
Qal = 0.55 J & J ( J M3/2
( = (1 B 2 : J Sp L SaJ =
Qal = escarga del ali
& = coe#iciente de d
( = (ongitud e#ecti>
= &arga so$re la c
(1 = (ongitud $ruta d
: = :umero de pilar
Sp = &oe#. de contrac
Sa = &oe#iciente de c
@e seguirá un proceso *terati>o asumiendo
9ara un = 0.50
&alculo de ?&? % & = &o J S1 J S
J 9/ = 5.;00
En la #ig.3 tenemos "ue %
J E#ectos de carga di#erentes a la del p
e =
e/ =
En la #ig. 4 tenemos "ue.
&/&o = S1 =
J 9or ser talud >ertical
S2 =
J 9or e#ectos del la>adero %
d =
d L / =
En la #ig ; tenemos "ue .
S3 =
J 9or e#ectos de inter#erencia del agua
d = =
d / e =
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S4 =
empla6ando tenemos "ue.
C ! $.5,
empla6ando en la #ormula de ?(? tenemos "ue.
L! #0.-4
empla6ando en la #ormula de ?Q? caudal so$re la cresta de $arrae #io tenemos "ue.
Q a> ! "-.0" m³/s
@. De(;ar?a e3 ;a3a> de >i%ia 6Q;>8@e considera "ue cada compuerta #unciona como >ertedero
9ara ello seguieremos iterando igual "ue anteriormente asumiendo
un >alor de para ello usaremos la siguiente #ormula%
Q cl = & J (TT J iM3/2
( = (1 B 2 : J Sp L SaJ =
( = (ongitud e#ecti>
= &arga so$re la c
(1 = (ongitud $ruta d
: = :umero de pilar
Sp = &oe#. de contrac
Sa = &oe#iciente de c
( = 5.50 m
&onsiderando compuerta como >ertedero%
9 = 0.00 m
donde% i = 9 L =
&alculo de ?&? % & =
)ra$aara como un ori# icio solo se co
C ! 4.1,
empla6ando en la #ormula de Q tenemos "ue%
Q ;> ! 0,.050 m³/s
@. De(;ar?a %*+i%a a> 2Q2Qt = Q al L Q cl
@umando los dos caudales%
Q ! 1$.,05
Este >alor no cumple con el caudal de diseAo tendremos "ue asumir
otro >alor de ??
@iguiendo este proceso de iteracion con el tanteo de ?? resultan los >alores "ue aparecen
en el cuadro de la siguiente%
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CUADRO PARA EL PROCESO ITERATIVO
0.5000 1.0000 1.37;3 1.5000
Q al 48.237 137.433 218.118 250.743
Q cl 25.22 31.171 35.;25 3;.425
Q t ;3.52 17;.54 253.843 288.078
*terando o$tenemos "ue Q max =
Q medio =
Q minimo =
Re(=%e3)
1.3; m
3.82 m
9= 2.85 m
0.40 m
-plicando la Ecuacion de Fernoull! entre los puntos 1 ! 2%
)enemos%
9 L = d1 L 1 ................ ...... 1
1 = +1P / 2 x g
+1 = Qal / d1 x (al
empla6ando el >alor de +1 en 1 ! luego en la #ormula
@e tiene%
9 L = d1 L N Qal / d1 x (
la suguiente ecuacin%
1.00 d1³ B 4.22 d1P L
1 2
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&alculo de tirante conugado d2 %
:IRI=+1 / N g J d1 OM0.5 = 4.3;
d2 / d1 = 0.5 J N 1 L 8RPM0.5 B 1O =
d2 = 0.40 m. x
&alculo de la longitud de la po6a para el resalto (p %
&on el >alor de R se puede clasi#icar el tipo de resalto el cu
de una po6a con dimensiones del estan"ue tipo *.
En la #ig 11. con el >alor de R encontramos "ue%
(p = 5.850 )p)p = J d2
El porcentae de aumento para este ti
orden del 10
)p = 1.10 x d2 =
(p = ".#1 %
@egUn (in"uist %
(p = 5 J d2 B d1 =
@egUn @a#rane6 %(p = 7 J d1 J +1 / g J d1 M 0.5
(p =
Escogeremos %
L !
". Di(e de> Peri> Crea?er =(a3d >a r%=>a de S;i%e%i)
! / o =
o = 1.3; m e la Rig. 1 o$tenemos%
+ = 0.82 m/s S = 0.515
B D x / o n
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
#
$%
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> / o = 0.0251
o = 1.3; m 5.42
K
eri>ando la ecuacion de &reager en % d!/dx
9unto de tangencia=
P. 6%8 6%81 0.000 0.000
2 0.300 B0.042
3 0.700 B0.152
4 0.00 B0.323
5 1.200 B0.552
7 1.500 B0.83;
; 1.800 B1.1;4
8 2.100 B1.574
2.400 B2.005
10 2.;00 B2.47
11 2.00 B2.851
12 3.300 B3.727
13 3.700 B4.273
!=B1.3;J0.515x/1.3;1.87
1
2
3
4
5
6
7
8
0
R1
R2
Xc
Yc
9
10
R11
12
1314
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E%a>%e de> Ci%a;i ;3 e> ;>;3 de a%ri?=a%ie3)
= 0.5 J9 L o
= 2.11 m -doptamos =
Di(e de %=r( de ;3e3(i3.
0.25 9L
1.25J9L= 5.2; m
9
5.42 m
;.00 m 20.42 m
3;.42 m
@. Di(e Hidra=>i;( C%>e%e3ari(.
@. 1 &alculo de la estructura de proteccion delantera a $ase de material rocoso(ongitud minima = 5 J = 7.84 m
&onsideramos ( = ;.00 m
-sumiremos una protecion de un espesor de %
@. 2 &alculo de la estructura de proteccion al #inal del colcon amortiguador enrocado.
Espesor eT = 0.7 J " M 0.5 J T / gM0.25
onde T = 9 L o =
" = Qal / $ =
emplaando %
eT = 0.0 m
9or criterio%
e ! 1.50 m
@. .3 calculo de la longuitud del enrrocado (e(e = (? B (p = 0.742 J c J T J "M0.5 B (p
empla6ando %
(e = 7.;07
-sumimos %
Le ! 4.44
Ca>;=> de ;a=da> 2Q2 e3 ;a3a> de ;aa;i3 ;=a3d ;=rre Q%a+.
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2.8; m
Qo
1.50 m
1.35 m
9ara el Q max. % 253.84 m³/s
En la seccin 1B1 %
Qo = 0.7 J - J N 2JgJM 0.5 O
Qo =
En la seccin 2B2%
Qo = - J M 2/3 J @M0.5 / n
*gualando el caudal en las dos #ormulas tenemos "ue iterar en el siguiente cuadro%
asta "ue !=0 %
En conclusin el caudal "ue pasara por el canal de captacion en enidas es%
Qo = ;.; J M0.5 = 1., %&'(
-ora el caudal "ue conduce el canal de captacion es de%
Entonces para max. a>enidas se tendra "ue deri>ar la di#erencia "ue es de%
&aso contrario se regularán las compuertas
9ara esta deri>acion construiremos un ali>iadero lateral para la deri>acion de las aguas para
ello usaremos la #ormula "ue esta$lecio Rroceiner ! es%
Q = 2/3 J + J ' J N 2JgM0.5 O J ( J M1.5
0.400 m 0.600 m 0.800 m 1.000 m 1.200 m 1.400 m
-5.00
-4.00
-3.00
-2.00
-1.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
&
-
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. Da( ?e3era>e()J Farrae a $ase de concreto ciclopeo cu!o peso
especi#ico es de 9c % 2300
usaremos canto rodado
J &oe#iciente de #riccion entre suelo ! el concreto segUn recomendaciones
este >alor esta entre 0.5 ! 1 tomaremos % 0.50
en nuestro caso predominan las arenas limoBarcillosas
J &apacidad de la carga de la arena = 2.75
J 9eso especi#ico del agua con sedimentos ! elementos #lotantes
1.0
J 9eso especi#ico del agua #iltrada 9# = 1000.00
J 9eso especi#ico del agua igual 9a = 1.45
0. B;a%a .
a. C>;3 a%ri?=adr.
El analisis estructural del colcon amortiguador consisteen analisar la su$presion ! determinar el espesor del colc
asegurar su esta$ilidad su analisis será para el ni>el de
mas des#a>ora$le
a. S=@re(i3)
(a su$presion en un punto cual"uiera se determina por la s
#ormula%
@p = 9# J cT J L T B
para un metro d
onde%
@p = @u$ presion = anco de la sec
cT = Ractor de su$ pr
0.5
T = 9ro#undidad del
con respecto al
(x/( = &arga perdida e
a.0 L3?i=d de i>ra;i3)
(ongitud de #iltracion necesaria V(n
(n = c J
onde.
=
c =
En el presente calculo se a predimensionado la estructura siguiendo las recomenB
daciones del estudio de @uelos considerando el dentellon a una pro#undidad de
1.80 m. !a "ue se cimentarán so$re un estrato de gra>a material alu>ional.
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5.42 m
1.3; m
)alon punto critico
2.85 m
.;7 m.s.n.m
1.80
70.0 I 1.13 m
1.30 m
1.00 0.75 m 1;.7; m
(n = 25.18 m
&alculo de ?c? %
J &uando esta en max. ->enida%
=
c = (n/ =
J &uando esta al ni>el del cimacio%
=
c = (n/ =
J @egUn el criterio de Fligt recomieso$re limo ! arena el >alor de ?c?
J e estos tres cogeremos el menor
c =
(ongitud de #iltracion recorrida V(c
(c = ( L (> onde.
( = (ongitud ori6on
(> = (ongitud >ertical
@e considera distancia >ertical W= 45I
@e considera distancia ori6ontal X 45I
a.$ E(e(r de> C>;3 a%ri?=adr
9ara asegurar la esta$ilidad del colcon amortiguador el espesor se
calcula >ri#icando su peso "ue en cual"uier punto de$e ser por lo
menos igual al >alor de la su$presion en dico punto por ra6ones de
seguridad se adopta "ue el peso del colcon sea igual a los 4/3 del
>alor teorico.
e = 4 J @p / 3 J 9c
Empleando la #ormula de )araimo>ic
e = 0.2 J "M0.5 J GM0.25
á
1
2 3
4 5
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G = &arga o energia
a.$ V>=%e3 de i>ra;i3
@e calcula empleando la #ormula "ue expresa la le! de arc!
Q = S J * J -
onde % Q = Casto de #iltracioS = &oe#iciente de p
* = 9endiente idra
- = -rea $ruta de la
la #iltracion
;. Ca>;=> ;e e(e(r de> ;>;3 a%ri?=adr.
;. Ca>;=> de >a >3?i=d de i>ra;i3 3e;e(aria 6L38 = 2.85 m
c = 8.84
(n = 25.18
;.0 Ca>;=> de >a >3?i=d ;%e3(ada 6L;8J &alculo de longitud >ertical (>
&alcularemos con los >alores del gra#ico de la siguiente o
(> = 7.01
( = 1.1;
(c =(>L(= 0,.-
como (n = (c entonces se esta posi$ilitando la tu$i#icacipor lo tanto no aremos uso de los lloraderos.
;.$ Verii;a;i3 de> e(e(r de> ;>;3 a%ri?=adr&alculo de la @u$ presion.
@p = 9# J cT J L T B (x /(
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(as >aria$les "ue se presentan en la #ormula anteriorment
se a indicado sus >alores exepto%
( = ( / 3 L (>
empla6ando%
( = 12.40
/ ( = 0.230
,rdenando tenemos%
T m
9unto (x m 0.00 @p Dg/cmP
1 0.00 1.80 1425.00
2 0.00 1.80 2325.00
3 1.00 0.7; 2210.11
4 1.75 0.7; 15;2.51
5 5.42 0.7; 113.4;
7 1.32 1.;1 B45;.50
; 1.2 1.;1 B7.828 20.42 0.00 B74.2;
20.42 B20.;
,$tenemos el gra#ico de presiones en la siguiente oa%
e = 4 J @po / 3 J 9c
empla6ando% @po = 113.4; Dg/mP
9c = 2300 Sg/m³
e = 0.771 m
@egUn pro!ectos el >alor del espesor >aria entre 0.80 B 0.0m. en este caso el >alor de e
se encuentra $ao de este rango entonces elegimos el espesor de%
e= 4.54 %
-s mismo la su$presion >a adisminuir con el solado de proteccin al inicio.
;.$ Ca=da> de i>ra;i3 6Ave3ida( %a+i%a(8
atos% D = 1.20 m/dia
D = 1EB03 cm/seg
( = (c = 25.18 m
= 4.22 m
-nco de toda la cimentacion =
9ara una pro#undidad de = 1.80 m
El gasto de #iltracion es%
Q = 4.18; cm³/s
Q = 0.0042 (t/s
9ara todo el anco de la cimentacion%
Q = 0.274 (t/s
. A3a>i(i( de> @arrae ara a?=a a> 3ive> de >a ;re(a
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91
@> @
2.85 m
Y
R
92
0.; m Ea
@p
Ruer6as "ue inter>ienen
R Ruer6a idrostática
Ea Empue acti>o del suelo en suelo #riccionante
Ya 9eso de la estructura
@p @u$ B 9resion
@ &omponente ori6ontal de la #uer6a sismica
@> &omponente >ertical de la #uer6a sismica
+e Empue del agua so$re la estructura ocacionado por aceleracion sismica
e =Es el momento producido por esta #uer6a.
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a. F=era idr(*i;a 6F8. = 9= 2.85
R = 0.5 J 9a J P 9a = 1.45
R = 5.8 )n
+ = 9 /3 = 0.50 )n
@. E%=e a;iv de> (=e> 6Ea8.
Ea = 0.5 91 L 92 J 2
91 = 9c J 1 L 9a J
92 = 9# J 2 L 9T J Sa J 2 L 91
onde %
9# = 1000.00 Sg/m³
9T = 9eso especi#ico del suelo sumergido
9T = 9s B 1 =
2 = Espesor del suelo =
H = -ngulo de #riccion interna segUn ta$l
9s = @egUn ta$la :I @ =
9a = 1.45 )n/m³
Sa = N )ag 45 B H/2 OP = 0.24
9c = 9eso especi#ico del concreto=
1 = Espesor solado delantero =
empla6ando tenemos%
91 = 5.2825 )n/mP
92 = 0.85 )n/mP
Ea = 1.45 )n/m
Ka = 2291 L 92 / N 391 L 92 O
Ka = 0.418
;. E%=e de> (>ad de>a3er 6E;8.Ec = 0.5J9 L 91J 1
onde 9 = 9a J = 4.1325
Entonces %
Ec = 2.353;5
Kc = 2J2 L 1 / 2 =
d. Pera>e de> e( de >a e(r=;=ra 68.El peso de la estructura $iene acer el peso del $arrae para ello di>idiremos
en las partes como el numero de cordenadas "ue se calcularon para el diseAo
del per#il ! dico $arrae se a di>idido en porciones ! se a calculado
su centro de gra>edad %
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:I anco m -lto m -rea mP x m ! m
1 0.30 3.55 1.07 0.15 1.;;
2 0.30 3.72 1.0 0.45 1.81
3 0.30 3.;7 1.13 0.;5 1.88
4 0.30 3.7 1.1 1.05 1.8
5 0.30 4.22 1.2; 1.35 2.11
7 0.30 4.53 1.37 1.75 2.27
; 0.30 4.8 1.4; 1.5 2.45
8 0.30 5.31 1.5 2.25 2.75
0.30 5.;; 1.;3 2.55 2.8
10 0.20 7.20 1.24 2.80 3.10
11 0.40 7.;7 2.;1 3.10 3.38
12 0.30 ;.4; 2.24 3.45 3.;3
13 0.33 8.17 2.75 3.;7 4.08
),)-( % 20.;2 12.15 34.1020;3187
Z = 1.54 mK = 0.58 m
9eso de la estructura para un metro de anco de $arrae %
! "1.#,5--041 T3
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e. S=@ re(i3 6S8.@p = c J 9a J J ( / 2
c = 0.50
onde % ( = 5.42
@p = 1.7 )n/m
Zsp = 2J(/3 = 3.71 m
F. Si(%.
&omponente ori6ontal del sismo.
@ = 0.1 J Y = 4.;7588120; )n
&omponente +ertical del sismo.
@> = 0.03 J Y = 1.430 )n
Estas #uer6as actuan en el centro de gra>edad de la estructura.
. E%=e de> a?=a devid a >a a;e>era(i3 (i(%i;a.
(a #uer6a sismica en el agua ! "ue se reparte en la estructura esta dada por
la siguiente #ormula%
+e = 0.;27 J 9e J !
onde%
-umento de presion de agua en ($/ pieP a cual"uier
ele>acion de$ido alas oscilaciones sismicas ! se calcula
por la siguiente #ormula%
9e = c J i J 9a J
& = &oe#iciente de distri$ucion de presion
& = &m J N ! 2 B !/ L > J 2 B !/ / M0.5 O /
! = istancia >ertical de la super#icie de
ele>acion en pies.
&m = +alor maximo de & para un talud c
En la super#icie del agua%
!=0 c=0 9e = 0
En el #ondo del $arrae
! = 2.85
= 2.85
!/ = 1.00
9ara paramento >ertical%
c = 0.;3
9ara un sismo d
escala de erc(a aceleracion si
aceleracion de l
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i = 0.32
9a = 0.48 l$/pie³
= .35 pie
empla6ando %
9e = 1;.58 l$/ pie
+e = 1340.1 l$ / pie
El momento de >olteo será de%
e = 0.2 J 9e J !P
e = 500;.02 l$ B pie
En unidades metricas seria %
+e = 1.5 )n/m
e = 2.2;1 )n B m
0. A3a>i(i( de e(a@i>idad de a?=a.(a #alla en la estructura puede ser por +olteo desli6amiento ! es#uer6os excesi>os.
e$era pre>eerse "ue en el plano de desplante de la estructura solo tengan es#uer6os
a compresion ! "ue el suelo admita tracciones esto se logra cuando la resultante de
las #uer6as actuantes corta al plano de la $ase en el tercio central
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U@i;a;i3 de >a Re(=>a3e 6r8)omando momento respecto al punto ?0?
R Ea Ec @
R or6 m B5.88 B1.447 B2.354 B4.;77
Fra6o m 0.50 0.418 0.24 0.5;;
ot m B5.54 B0.705 B2.1;5 B2.;51
@p @> Y ),)-(
R >ert. m B1.74 B1.430 4;.770 44.277
Fra6o m 3.713 1.541 1.541
ot m B;.0; B2.203 ;3.43
L =
m B =
'$icacin de la esultante con respecto a ?,? %
Zr =N B L L O / R>ert 2.100 m ,S[
&ae en el tercio
E+;e3re;idad 6e8e = (/2 B Zr = 0.710
E(a@i>idad a> v>eR.@. = suma L / suma B W 1.5
R.@. = 3.237 ,S[
E(a@i>idad a> de(>ia%ie3.Ruer6a resistente Rr = u J R> u = &oe#icient
entre el concreto
Rr = 13.28 pro!ecto u=
e$e cumplir "ue Rr W R ,S[ caso contrario
dentellon el cua
optadas
Ca>;=> ara =3di%ie3\ = resistencia del terreno segUn estudios de suelos del pro!ecto
\ = 1.2 Sg/cmP
Estos es#uer6os están dados por%
\ = N @uma R> J 1 ] 7e / $ O / a J $
\1 = .0 ?';%7\2 = 4.0 ?';%7
\1 se encuentra en el rango X 1.20 Sg/cmP
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CATOMA
JO
in#ormacion $asica%
-, Q%*+ av.
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0.005
0.005
9oca 0.010
0.005
0.03
0 L 000 a 0 L 440
:ota%
@e tiene un material a los costados del
rio de tierra compacta
'3 (9 '0 Q 6%&'(8
25.741 0.02 4.;81
25.741 0.02 31.188
25.741 0.02 ;3.740
25.741 0.02 12.382
25.741 0.02 17.3325.741 0.02 253.38
25.741 0.02 2;5.31;
25.741 0.02 373.828
25.741 0.02 471.27
Q max = 253.842 m³/s
i$a
F( =Kn/3= 0.8; m
F( 1.00 m
Kn 2.71 m
-
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253.842 m³/s t
m.
m.
creto
M 5/3O / N9 M 2/3O
N $ L 2KnM 2/3O
m
-
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F(
Kn
creto
M 5/3O / N9 M 2/3O
-
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m.
4."4 %
F(= 0.40 m
Kn= 1.20 m
4.737 m³/s t
m.
-
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al de captacion
ntos
= 1.500
= 0.122
ireccion etc.
101.1 m.s.n.m
m.s.n.m.
m
%.
102.71 m.s.n.m
2.85 m
-1 = -rea del $arrae mo>il
9
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73.74
d
d2
-
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iadero
scarga
de la cresta
resta inclu!endo >
e la cresta = 73.00
s "ue atra>iesa el ali>iadero = 2.00
. de pilares triangular = 0.00
ntraccion de estri$os = 0.20
J S3 J S4
&o = 3.5
ro!ecto
1.00 e$e ser menor "ue
1 consideramos 0.
1.00
1.00
9 = 2.85 m
7.;0
1.00
de descarga %
0.500
1.000
-
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1.00
de la cresta
resta inclu!endo > 3.35 m
el canal = 5.50
s "ue atra>iesa el ali>iadero = 2.00
. de pilares triangular = 0.00
ntraccion de estri$os = 0.00
= 3.35 m
3.35 m
0.;5
nsidera perdidas por arrastre
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253.842 m³/s 1.3; m
3.000 m³/s 0.00 m
1.000 m³/s 0.00 m
1.4 m =d
=1
2.28 m =d2
=d1
(p
Qal = 218 m³/s
(al = 73.00 m
1
al P / 2g O
0.71 = 0
-
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)anteo de$e cumplir = 0
d1 !=
0.10 0.5;
0.20 0.45
0.30 0.258
0.40 0.000.50 B0.32
0.70 B0.7
0.;0 B1.11
0.80 B1.58
+1 = 8.755 m/s
+1 = 3.82 m
5.;0
5.;00 = 0.$ %
al indica el uso
ipo de po6as es de el
2.51 m
.40
10.4
,.44 %
9ag 07 $ocatomas parte 1
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102.71 m
Z
.;7 m
e la Rig. 1a o$tenemos%
Zc / o = 0.2;0
Zc = 0.3; m
Kc / o = 0.115
Kc = 0.17 m
1 / o = 0.51;
1 = 0.;1 m
2 / o = 0.220
2 = 0.30 m
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2.15 m
d2 L = 3.75 m
10.00 m
0.50 m
4.22 m
3.47 m
-
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s
-= 3.00 mP
;.; J M0.5
- = 2.8; B J$
$ = 2.00 m
!
0.500 m 2.82
0.;00 m 0.3
0.805 m 0.00
0.00 m B0.80; m1.100 m B2.44
1.300 m B4.00
".#$# %&'(
0.,- %&'(
-
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Sg/m³
Sg/cmP
)n/m³
Sg/m³
)n/m³
on para
operacin
iguiente
(x /(
anco
ion normal del rio
esion "ue depende de la porosidad del suelo "ue >aria de 0 a 1
punto considerado con respecto al punto de inicio de la
unto de inicio de la #iltracion
n un recorrido (x
&arga de #iltracion
&oe#iciente de #iltracion "ue >aria
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15.00 m
1.4 m
d2= 2.28 m
1.20 m
1.;1 m
70.0 I 1.04 m
0.50
0.70 m
c= (n/
1.4 m
$.44
2.85 m
-.-"
do "ue para estructuraserá de% 18.00
"ue es%
8.84
tal en m.
en m.
6
7 8
9
-
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por perder
n ermea$ilidad para la cimentacion
lica
cimentacion a tra>
-
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e
9unto critico
9ermea$ilidad
segUn los estudios de suelos
73.00 m
-
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O
-
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m
)n/m³
=
1.00 )n/m³
0.7; m
a para sm = 3;
2.00 )n/m³
2300 Sg/m³
0.50
=
0.418
m.
)n/mP.
0.2 m
-
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-x -!
0.17 1.8
0.4 1.;
0.85 2.12
1.25 2.35
1.;1 2.7;
2.24 3.08
2.87 3.5
3.58 4.23
4.42 5.00
3.4; 3.84
8.3 .15
;.;3 8.3;
.8 10.82
4;.1204;735 5.0;
&on respecto a ?,?
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#ines de diseAo
es.
l >aso a la
nstante.
e = 0
e *ntensidad +*** en la
all! Gona 1 .:.&. ismica es el 32 de la
gra>edad
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+e ),)-(
B1.5 B17.450
B2.2;1 B13.3;
;3.43
B22.7;
central de toda la longitud
de #riccion
! el terreno segUn el
0.3 para arena.
ecesita un
l con dimensiones antes
a = 1.10 m
$ = 5.42 m
,S[
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Ing. Msc: Arbu! R"#$s %$s& (/
DISEÑO HIDRAULICO DE UNA BOCATOMA
I. CONSTRUCCION DE CURVA DE AFORO PARA CANAL DE CONDUCCIÓN AGUAS ABAJO
DATOS HIDROLOGICOS
Q max = 253.842 m³/sQ medio = 3.000 m³/s
Q minimo = 1.000 m³/s
CAUDAL DE DERIVACION
Este caudal depende de las áreas a irrigar el pro!ecto "ue asimismo será descrito de la in#ormacion $asica%
&'()*+,E- &'()*+-dulo de riego Q necesario
a (ts/seg/á (ts/seg
a6 742 1.5 73
-lgodn 804 1.5 1207
9astos 200.4 0.7 120.24aracu!a 44.4 0.7 27.74
(imn 144 0.7 87.4
ango 3.7 0.7 2.17
&'()*+,- - *:&,9, dulo de riego Q necesario
a (ts/seg/á (ts/seg
a6 554.4 1.7 88;.04
-lgodn 785.2 1.7 107.32
9astos 180 0.; 127
aracu!a 42 0.; 2.4
(imn 127 0.; 88.2
ango 7 0.; 4.2
Q derivad! ".#$# %&'(
APORTES)
9.
9recipitaciones 9lu>iales 40
)otal #, Q%*+ av.
Q%*+ ! -, Q%*+ av. / #, Q%*+. av.Qmáx = 150 Qmax. ->.
Qmáx = 380.;73 m3/s
?@e de$e e>itar diseAar con cargas menores al ;5 de las correspondientes al gasto maximo?
Qd ! 0-,.,1 m3/s
CALCULO DE L COEFICIENTE DE RUGOSIDAD 232
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Ing. Msc: Arbu! R"#$s %$s& (0
(as caractersticas del cauce son%
1.B +alor $asico de arena para cauce arenoso 0.014
2.B Crado de *rregularidad 9oco irregular 0.005
3.B +ariacin de la @eccin trans>ersal% +ariaciones ocasionales 0.005
4.B ,$strucciones #ormado por arrastre de races 9oca 0.010
5.B +egetacin% 9oca 0.005
),)-( 0.03
3 ! 4.4$5
CALCULO DE 2(2
El calculo de la pendiente se a o$tenido en el per#il longitudinal esta pendiente está
comprendida entre los tramos del Dilometrae % 0 L 000 a 0 L 440
0.374
440.00
-nco de plantila F = ;0.00 m :ota%
)alud G = 1 @e tiene un material a los costados del
s = 0.00083 rio de tierra compacta
COTA Area 6%78 P 6%8 R.H.9 0'$ '3 (9 '0 Q 6%&'(8.;700
100.0000 17.87 ;0.7;88 0.3847 25.741 0.02 4.;81
100.5000 52.35 ;2.030 0.80; 25.741 0.02 31.188
101.0000 88.34 ;3.50;2 1.1303 25.741 0.02 ;3.740
101.5000 124.83 ;4.215 1.4054 25.741 0.02 12.382102.0000 171.82 ;7.335; 1.7502 25.741 0.02 17.33
102.3;00 18.51 ;;.3822 1.817 25.741 0.02 253.38
102.5000 1.31 ;;.;4 1.8;31 25.741 0.02 2;5.31;
103.0000 23;.30 ;.1741 2.0;8 25.741 0.02 373.828
103.5000 2;5.; 80.5;83 2.2;11 25.741 0.02 471.27
En la gra#ica de la siguiente gra#ica con el >alor del % Q max = 253.842 m³/s
allamos el >alor de la cota del espeo de agua en el canal de conduccin de aguas arri$a
RESULTADOS DEL CALCULO HIDRAULICO DEL CANAL DE ENCAU:AMIENTO 6AGUAS ARRIBA8)
;;.22
) = ;5.22 m
F( =Kn/3= 0.8; m
+alor aprox. En el a#oro
102.3; m.s.n.m
F( 1.00 m
.;7 m.s.n.m Kn 2.71 m
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Ing. Msc: Arbu! R"#$s %$s& ('
F = ;0.00 m
;. Tra3(i;i3 ;a3a> diri?id a> @arrae ;3 e> ;a3a> e3;a=a%ie3
H
Qcaptacin= 253.842 m³/s t
)
(t
(ongitud de transicion.
9ara H = 12.50 I
(t = ) B t J &tg 12.5I / 2
onde %
) = ;;.22 m
t = ;0.00 m
empla6ando %
(t = 17.284
-sumimos %L ! 04.44 m.
II. CALCULO DE CAPTACIÓN
F(
Kn
$
empla6ando estos >alores tenemos "ue%
-sumimos un >alor de $ = 2.00 m.
Q = 4.737 m³/s
s = 0.001
n = 0.014 e>estido de concreto
- = $ J Kn
9 = $ L 2Kn
Q J n / s M0.5 = - J M 2/3 = N- M 5/3O / N9 M 2/3O
-
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Ing. Msc: Arbu! R"#$s %$s& ((
2.052 N $JKnM 5/3O / N $ L 2KnM 2/3O
*terando %
Kn = 1.454
3 ! .,44 m
&on este >alor rempla6amos en las #ormulas ! se tiene .-rea mP = 3.000
9erim m = 5.000
ad . m = 0.700
+elocidad = 1.545 m/s
> = 0.122 m.
E = Kn L > = 1.722 m.
Ca>;=> de @rde Li@re .
F( = Kn /3 = 0.500 m.
'saremos % BL ! 4.,4
Re(=>ad()F.(. 0.50 m
Kn 1.50 m
$ = 2.00 m
@. Di(e de ;a3a> de ;3d=;;i3)
)
F(
Kn
$
-doptamos % G = 0.50 ori6ontal
$ = 2.00 m
n = 0.014 e>estido de concreto
s = 0.001Q = Q J n / s M0.5 = - J M 2/3 = N- M 5/3O / N9 M 2/3O
el gra#ico %
- = $JKn L G J KnP
9 = $ L N2 J Kn J 1 L GPM0.5O
Q J n / sM0.5 = - J M2/3
2.052 -M5/3 / 9M2/3
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Ing. Msc: Arbu! R"#$s %$s& ()
*terando tenemos % Kn = 1.08
3 ! .044
&on este dato rempla6amos en las #ormulas ! tenemos%
-rea = 3.120 mP
9erimetro = 4.783 madio . = 0.777 m
Espeo = 3.200 m
+ = 1.487 m/s
> = 0.113 m
E = Kn L> = 1.313 m
Ca>;=> de @rde Li@re .
F( = Kn /3 = 0.400 m.
'saremos % BL ! 4."4 %
3.70 m
Re(=>ad()) = 3.20 m
F(= 0.40 m
Kn= 1.20 m
$ = 2.00 m
;. Tra3(i;i3 ;a3a> de ;aa;i3 e> ;a3a> de ;3d=;;i3)
H
Qcaptacin= 4.737 m³/s t
)
(t
(ongitud de transicion.
9ara H = 12.50 I
(t = ) B t J &tg 12.5I / 2
onde %
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Ing. Msc: Arbu! R"#$s %$s& (*
) = 3.70 m
t = 2.00 m
empla6ando %
(t = 3.70
-sumimos %
L ! $.#4 m.
IV. BARRAJE MITO 6SE CALCULARA EL CAUDAL EN) CANAL DE LIMPIA EN ALIVIADERO8
. Ca( a>=ra( de> Barrae i)a. Ca>;=> de >a e>eva;i3 de> @arrae 6E>ev. B8
Ele>. F = &R& L Kn L > L 0.20
donde% &R& =&ota de #ondo de la ra6ante del canal de captacion
=&R L altura de sedimentos.
&R =&ota del #ondo de ra6ante
1.00 -ltura de sedimentosKn =)irante :ormal del canal m = 1.500
> =&arga de >elocidad de &anal = 0.122
0.20 =9erdidas por transicion cam$io de direccion etc.
empla6ando se tiene%
&R& = .;7 L 1.00
&R& = 100.;7 m.s.n.m 101.1 m.s.n.m
Ele>. F = 102.58 m.s.n.m
edondeamos ! para dar un seguridad a%
E>ev. B ! 40.#44 m.s.n.m.
@. Ca>;=> de a>=ra de @arrae)9 = Ele>. F B &R
empla6ando %
9 = 2.840 m
9or lo tanto %
P ! 0.-, %.
Re(=%e3)
102.71 m.s.n.m
F.(. 0.50 m
1.35 m
100.;7 m.s.n.m Kn 1.50 m 9=
2.85 m
$ = 2.00 m .;7 m.s.n.m
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Ing. Msc: Arbu! R"#$s %$s& (+
0. L3?i=d de> @arrae i de> @arrae %vi>
a. Predi%e3(i3a%ie3)
a.1 9or relacion de areas
El area idraulica del canal desarenador tiene una relacione de 1/10 del area
o$struida por el ali>iadero teniendose
A ! A0 '4 -1 = -rea del $arrae mo>il
A A0 9
(d ;0 B (d
-2 = -rea del $arrae #io
-1 = 9 J (d -2 = 9 J ;0B(d
empla6ando estos >alores tenemos "ue%
9 J (d = 9 J ;0B(d /10
( d = 7.37 ;0 B (d = 73.74
Entonces% Ld ! 1
54 K Ld ! #$
a.2 (ongitud de compuerta del canal desarenador (cd
(cd = (d /2 = $.,4 m.
a.3 9redimensionamiento del espesor del 9ilar e
e = (cd /4 = 4.-- m.
e ! 4.1, % &onsideremos
@. Re(=%e3)
Di%e3(i3e( rea>e( de> ;a3a> de >i%ia @arrae i.
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Ing. Msc: Arbu! R"#$s %$s& (,
9 = 2.85 m
0.;5 m 0.;5 m 0.;5 m 73.00 m
2.;5 m 2.;5 m
;0.00 m
$. Ca>;=> >a Car?a Hidra=>i;a 2H2)
>
e d
1= +1P / 2g
9 = 2.85
d2
d1
En este calculo se tendrá "ue considerar "ue las compuertas de$en estar a$iertas
para ello el caudal de diseAo se compartira entre el $arrae mo>il ! #io.
?? se calcula asumiendo un >alor calcular el coe#iciente de descarga ?c? ! calcularel caudal para el $arrae #io ! mo>il
El caudal calculado de$e ser igual al caudal de diseAo.
Q di(e %a+. ! Qa>iviader / Q;a3a>.>i%ia
a. De(;ar?a (@re >a ;re(a 6@arrae i8 ! Qa>iviader 6Qa>8
Qal = 0.55 J & J ( J M3/2
( = (1 B 2 : J Sp L SaJ =
Qal = escarga del ali>iadero
& = coe#iciente de descarga
( = (ongitud e#ecti>a de la cresta
= &arga so$re la cresta inclu!endo >
(1 = (ongitud $ruta de la cresta = 73.00
: = :umero de pilares "ue atra>iesa el ali>iadero =2.00
Sp = &oe#. de contrac. de pilares triangular = 0.00
Sa = &oe#iciente de contraccion de estri$os = 0.20
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@e seguirá un proceso *terati>o asumiendo
9ara un = 0.50
&alculo de ?&? % & = &o J S1 J S2 J S3 J S4
J 9/ = 5.;00
En la #ig.3 tenemos "ue %&o = 3.5
J E#ectos de carga di#erentes a la del pro!ecto
e =
e/ = 1.00 e$e ser menor "ue
1 consideramos 0.
En la #ig. 4 tenemos "ue.
&/&o = S1 = 1.00
J 9or ser talud >ertical
S2 = 1.00
J 9or e#ectos del la>adero %
d = 9 = 2.85 m
d L / = 7.;0
En la #ig ; tenemos "ue .
S3 = 1.00
J 9or e#ectos de inter#erencia del agua de descarga %
d = = 0.500
d / e = 1.000
En la #ig.8 tenemos%
S4 = 1.00
empla6ando tenemos "ue.
C ! $.5,
empla6ando en la #ormula de ?(? tenemos "ue.
L! #0.-4
empla6ando en la #ormula de ?Q? caudal so$re la cresta de $arrae #io tenemos "ue.
Q a> ! "-.0" m³/s
@. De(;ar?a e3 ;a3a> de >i%ia 6Q;>8@e considera "ue cada compuerta #unciona como >ertedero
9ara ello seguieremos iterando igual "ue anteriormente asumiendo
un >alor de para ello usaremos la siguiente #ormula%
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Ing. Msc: Arbu! R"#$s %$s& )-
Q cl = & J (TT J iM3/2
( = (1 B 2 : J Sp L SaJ =
( = (ongitud e#ecti>a de la cresta
= &arga so$re la cresta inclu!endo > 3.35 m
(1 = (ongitud $ruta del canal = 5.50: = :umero de pilares "ue atra>iesa el ali>iadero =2.00
Sp = &oe#. de contrac. de pilares triangular = 0.00
Sa = &oe#iciente de contraccion de estri$os = 0.00
( = 5.50 m
&onsiderando compuerta como >ertedero%
9 = 0.00 m = 3.35 m
donde% i = 9 L = 3.35 m
&alculo de ?&? % & = 0.;5
)ra$aara como un ori#icio solo se considera perdidas por arrastreC ! 4.1,
empla6ando en la #ormula de Q tenemos "ue%
Q ;> ! 0,.050 m³/s
@. De(;ar?a %*+i%a a> 2Q2Qt = Q al L Q cl
@umando los dos caudales%
Q ! 1$.,05
Este >alor no cumple con el caudal de diseAo tendremos "ue asumirotro >alor de ??
@iguiendo este proceso de iteracion con el tanteo de ?? resultan los >alores "ue aparecen
en el cuadro de la siguiente%
En este cuadro iterar asta "ue Qt= 253.842 m³/s
CUADRO PARA EL PROCESO ITERATIVO
0.5000 1.0000 1.37;3 1.5000
Q al 48.237 137.433 218.118 250.743
Q cl 25.22 31.171 35.;25 3;.425
Q t ;3.52 17;.54 253.843 288.078
*terando o$tenemos "ue Q max = 253.842 m³/s 1.3; m
Q medio = 3.000 m³/s 0.00 m
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Q minimo = 1.000 m³/s 0.00 m
Re(=%e3)
1.3; m
1.4 m =d
3.82 m =1
9= 2.85 m 2.28 m =d2
0.40 m =d1
(p
-plicando la Ecuacion de Fernoull! entre los puntos 1 ! 2%
)enemos%
9 L = d1 L 1 ...................... 1
1 = +1P / 2 x g Qal = 218 m³/s
(al = 73.00 m
+1 = Qal / d1 x (al
empla6ando el >alor de +1 en 1 ! luego en la #ormula 1
@e tiene%
9 L = d1 L N Qal / d1 x (al P / 2g Ola suguiente ecuacin%
1.00 d1³ B 4.22 d1P L 0.71 = 0
)anteo de$e cumplir = 0
d1 !=
0.10 0.5;
0.20 0.45
0.30 0.2580.40 0.00
0.50 B0.32
0.70 B0.7
0.;0 B1.11
0.80 B1.58
+1 = 8.755 m/s
+1 = 3.82 m
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
#
$%
2
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&alculo de tirante conugado d2 %
:IRI=+1 / N g J d1 OM0.5 = 4.3;
d2 / d1 = 0.5 J N 1 L 8RPM0.5 B 1O = 5.;0
d2 = 0.40 m. x 5.;00 = 0.$ %
&alculo de la longitud de la po6a para el resalto (p %
&on el >alor de R se puede clasi#icar el tipo de resalto el cual indica el uso
de una po6a con dimensiones del estan"ue tipo *.
En la #ig 11. con el >alor de R encontramos "ue%
(p = 5.850 )p
)p = J d2
El porcentae de aumento para este tipo de po6as es de el
orden del 10
)p = 1.10 x d2 = 2.51 m
(p = ".#1 %@egUn (in"uist %
(p = 5 J d2 B d1 = .40
@egUn @a#rane6 %
(p = 7 J d1 J +1 / g J d1 M 0.5
(p = 10.4
Escogeremos %L ! ,.44 %
". Di(e de> Peri> Crea?er =(a3d >a r%=>a de S;i%e%i)
! / o =
o = 1.3; m e la Rig. 1 o$tenemos% 9ag 07 $ocatomas parte 1
+ = 0.82 m/s S = 0.515
> = 0.03 m n = 1.87
> / o = 0.0251
o = 1.3; m 5.42 102.71 m
Z
B D x / o n
1
2
3
4
5
0
R1
R2
Xc
Yc
-
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.;7 m
K
eri>ando la ecuacion de &reager en % d!/dx
9unto de tangencia=
e la Rig. 1a o$tenemos%
P. 6%8 6%81 0.000 0.000 Zc / o = 0.2;0
2 0.300 B0.042 Zc = 0.3; m
3 0.700 B0.152
4 0.00 B0.323 Kc / o = 0.115
5 1.200 B0.552 Kc = 0.17 m
7 1.500 B0.83;
; 1.800 B1.1;4 1 / o = 0.51;
8 2.100 B1.574 1 = 0.;1 m
2.400 B2.005
10 2.;00 B2.47 2 / o = 0.220
11 2.00 B2.851 2 = 0.30 m
12 3.300 B3.727
13 3.700 B4.273
14 3.25 B5.007E%a>%e de> Ci%a;i ;3 e> ;>;3 de a%ri?=a%ie3)
= 0.5 J9 L o
= 2.11 m -doptamos = 2.15 m
Di(e de %=r( de ;3e3(i3.
0.25 9L
1.25J9L 5.2; m
9 d2 L = 3.75 m
5.42 m
;.00 m 20.42 m 10.00 m
!=B1.3;J0.515x/1.3;1.87
7
8
9
10
R11
12
1314
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3;.42 m
@. Di(e Hidra=>i;( C%>e%e3ari(.
@. 1 &alculo de la estructura de proteccion delantera a $ase de material rocoso(ongitud minima = 5 J = 7.84 m
&onsideramos ( = ;.00 m
-sumiremos una protecion de un espesor de % 0.50 m
@. 2 &alculo de la estructura de proteccion al #inal del colcon amortiguador enrocado.
Espesor eT = 0.7 J " M 0.5 J T / gM0.25
onde T = 9 L o = 4.22 m
" = Qal / $ = 3.47 m
emplaando %
eT = 0.0 m
9or criterio%
e ! 1.50 m
@. .3 calculo de la longuitud del enrrocado (e(e = (? B (p = 0.742 J c J T J "M0.5 B (p
empla6ando %
(e = 7.;07
-sumimos %Le ! 4.44
Ca>;=> de ;a=da> 2Q2 e3 ;a3a> de ;aa;i3 ;=a3d ;=rre Q%a+.1 2
2.8; m
Qo
1.50 m
s
1.35 m
9ara el Q max. % 253.84 m³/s
En la seccin 1B1 %
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Qo = 0.7 J - J N 2JgJM 0.5 O -= 3.00 mP
Qo = ;.; J M0.5
En la seccin 2B2%
Qo = - J M 2/3 J @M0.5 / n - = 2.8; B J$
$ = 2.00 m
*gualando el caudal en las dos #ormulas tenemos "ue iterar en el siguiente cuadro%asta "ue !=0 %
!
0.500 m 2.82
0.;00 m 0.3
0.805 m 0.00
0.00 m B0.80; m
1.100 m B2.44
1.300 m B4.00
En conclusin el caudal "ue pasara por el canal de captacion en enidas es%
Qo = ;.; J M0.5 = 1., %&'(
-ora el caudal "ue conduce el canal de captacion es de% ".#$# %&'(Entonces para max. a>enidas se tendra "ue deri>ar la di#erencia "ue es de% 0.,- %&'(&aso contrario se regularán las compuertas
9ara esta deri>acion construiremos un ali>iadero lateral para la deri>acion de las aguas paraello usaremos la #ormula "ue esta$lecio Rroceiner ! es%
Q = 2/3 J + J ' J N 2JgM0.5 O J ( J M1.5
VI. ANALISIS ESTRUCTURAL DE LA BOCATOMA. Da( ?e3era>e()
J Farrae a $ase de concreto ciclopeo cu!o peso
especi#ico es de 9c % 2300 Sg/m³
usaremos canto rodado
J &oe#iciente de #riccion entre suelo ! el concreto segUn recomendaciones
este >alor esta entre 0.5 ! 1 tomaremos % 0.50en nuestro caso predominan las arenas limoBarcillosas
J &apacidad de la carga de la arena = 2.75 Sg/cmP
J 9eso especi#ico del agua con sedimentos ! elementos #lotantes
1.0 )n/m³
J 9eso especi#ico del agua #iltrada 9# = 1000.00 Sg/m³
J 9eso especi#ico del agua igual 9a = 1.45 )n/m³
0.400 m 0.600 m 0.800 m 1.000 m 1.200 m 1.400 m
-5.00
-4.00
-3.00
-2.00
-1.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
&
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0. B;a%a .
a. C>;3 a%ri?=adr.El analisis estructural del colcon amortiguador consiste
en analisar la su$presion ! determinar el espesor del colcon para
asegurar su esta$ilidad su analisis será para el ni>el de operacin
mas des#a>ora$le
a. S=@re(i3)
(a su$presion en un punto cual"uiera se determina por la siguiente
#ormula%
@p = 9# J cT J L T B (x /(
para un metro de anco
onde%
@p = @u$ presion
= anco de la seccion normal del rio
cT = Ractor de su$ presion "ue depende de la porosidad del suelo "ue >aria de 0 a 10.5
T = 9ro#undidad del punto considerado con respecto al punto de inicio de la
con respecto al punto de inicio de la #iltracion
(x/( = &arga perdida en un recorrido (x
a.0 L3?i=d de i>ra;i3)
(ongitud de #iltracion necesaria V(n
(n = c J
onde. = &arga de #iltracion
c = &oe#iciente de #iltracion "ue >aria
En el presente calculo se a predimensionado la estructura siguiendo las recomenB
daciones del estudio de @uelos considerando el dentellon a una pro#undidad de
1.80 m. !a "ue se cimentarán so$re un estrato de gra>a material alu>ional.
5.42 m 15.00 m
1.3; m)alon punto critico 1.4 m
2.85 m
d2= 2.28 m
.;7 m.s.n.m 1.20 m
1.80 1.;1 m
1 4
6 9
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70.0 I 1.13 m 70.0 I 1.04 m1.30 m
1.00 0.75 m 1;.7; m 0.50
0.70 m
(n = 25.18 m c= (n/
&alculo de ?c? %J &uando esta en max. ->enida%
= 1.4 m
c = (n/ = $.44
J &uando esta al ni>el del cimacio%
= 2.85 m
c = (n/ = -.-"
J @egUn el criterio de Fligt recomiendo "ue para estructuras
so$re limo ! arena el >alor de ?c? será de% 18.00
J e estos tres cogeremos el menor "ue es%c = 8.84
(ongitud de #iltracion recorrida V(c
(c = ( L (> onde.
( = (ongitud ori6ontal en m.
(> = (ongitud >ertical en m.
@e considera distancia >ertical W= 45I
@e considera distancia ori6ontal X 45I
a.$ E(e(r de> C>;3 a%ri?=adr
9ara asegurar la esta$ilidad del colcon amortiguador el espesor se
calcula >ri#icando su peso "ue en cual"uier punto de$e ser por lo
menos igual al >alor de la su$presion en dico punto por ra6ones de
seguridad se adopta "ue el peso del colcon sea igual a los 4/3 del
>alor teorico.
e = 4 J @p / 3 J 9c
Empleando la #ormula de )araimo>ic
e = 0.2 J "M0.5 J GM0.25
onde % " = escarga máxima pro$a$le unitaria
G = &arga o energia por perder
a.$ V>=%e3 de i>ra;i3
@e calcula empleando la #ormula "ue expresa la le! de arc!
Q = S J * J -
onde % Q = Casto de #iltracion
S = &oe#iciente de permea$ilidad para la cimentacion
2 3 7 8
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* = 9endiente idraulica
- = -rea $ruta de la cimentacion a tra>;=> ;e e(e(r de> ;>;3 a%ri?=adr.
;. Ca>;=> de >a >3?i=d de i>ra;i3 3e;e(aria 6L38
= 2.85 mc = 8.84
(n = 25.18
;.0 Ca>;=> de >a >3?i=d ;%e3(ada 6L;8J &alculo de longitud >ertical (>
&alcularemos con los >alores del gra#ico de la siguiente oa
(> = 7.01
( = 1.1;
(c =(>L(= 0,.-como (n = (c entonces se esta posi$ilitando la tu$i#icacion
por lo tanto no aremos uso de los lloraderos.
;.$ Verii;a;i3 de> e(e(r de> ;>;3 a%ri?=adr&alculo de la @u$ presion.
@p = 9# J cT J L T B (x /(
(as >aria$les "ue se presentan en la #ormula anteriormente
se a indicado sus >alores exepto%( = ( / 3 L (>
empla6ando%
( = 12.40
/ ( = 0.230
,rdenando tenemos%
T m
9unto (x m 0.00 @p Dg/cmP
1 0.00 1.80 1425.002 0.00 1.80 2325.00
3 1.00 0.7; 2210.11
4 1.75 0.7; 15;2.51
5 5.42 0.7; 113.4; 9unto critico
7 1.32 1.;1 B45;.50
; 1.2 1.;1 B7.82
8 20.42 0.00 B74.2;
20.42 B20.;
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,$tenemos el gra#ico de presiones en la siguiente oa%
e = 4 J @po / 3 J 9c
empla6ando% @po = 113.4; Dg/mP
9c = 2300 Sg/m³
e = 0.771 m
@egUn pro!ectos el >alor del espesor >aria entre 0.80 B 0.0m. en este caso el >alor de e
se encuentra $ao de este rango entonces elegimos el espesor de%
e= 4.54 %
-s mismo la su$presion >a adisminuir con el solado de proteccin al inicio.
;.$ Ca=da> de i>ra;i3 6Ave3ida( %a+i%a(8
atos% D = 1.20 m/dia 9ermea$ilidad
D = 1EB03 cm/seg segUn los estudios de suelos
( = (c = 25.18 m = 4.22 m
-nco de toda la cimentacion 73.00 m
9ara una pro#undidad de = 1.80 m
El gasto de #iltracion es%
Q = 4.18; cm³/s
Q = 0.0042 (t/s
9ara todo el anco de la cimentacion%
Q = 0.274 (t/s
. A3a>i(i( de> @arrae ara a?=a a> 3ive> de >a ;re(a
91
@>@
2.85 m
Y
R
92
0.; m Ea O
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@p
R Ruer6a idrostática
Ea Empue acti>o del suelo en suelo #riccionante
Ya 9eso de la estructura
@p @u$ B 9resion
@ &omponente ori6ontal de la #uer6a sismica@> &omponente >ertical de la #uer6a sismica
+e Empue del agua so$re la estructura ocacionado por aceleracion sismica
e = Es el momento producido por esta #uer6a.
a. F=era idr(*i;a 6F8. = 9= 2.85 m
R = 0.5 J 9a J P 9a = 1.45 )n/m³
R = 5.8 )n
+ = 9 /3 = 0.50 )n
@. E%=e a;iv de> (=e> 6Ea8.
Ea = 0.5 91 L 92 J 2
91 = 9c J 1 L 9a J
92 = 9# J 2 L 9T J Sa J 2 L 91
onde %
9# = 1000.00 Sg/m³
9T = 9eso especi#ico del suelo sumergido =
9T = 9s B 1 = 1.00 )n/m³
2 = Espesor del suelo = 0.7; m
H = -ngulo de #riccion interna segUn ta$la para sm 3;
9s = @egUn ta$la :I @ = 2.00 )n/m³
9a = 1.45 )n/m³
Sa = N )ag 45 B H/2 OP = 0.24
9c = 9eso especi#ico del concreto= 2300 Sg/m³
1 = Espesor solado delantero = 0.50
empla6ando tenemos%91 = 5.2825 )n/mP
92 = 0.85 )n/mP
Ea = 1.45 )n/m
Ka = 2291 L 92 / N 391 L 92 O =
0.418
Ka = 0.418 m.
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@ = 0.1 J Y = 4.;7588120; )n
&omponente +ertical del sismo.
@> = 0.03 J Y = 1.430 )n
Estas #uer6as actuan en el centro de gra>edad de la estructura.
. E%=e de> a?=a devid a >a a;e>era(i3 (i(%i;a.
(a #uer6a sismica en el agua ! "ue se reparte en la estructura esta dada por
la siguiente #ormula%
+e = 0.;27 J 9e J !
onde%
-umento de presion de agua en ($/ pieP a cual"uier
ele>acion de$ido alas oscilaciones sismicas ! se calcula
por la siguiente #ormula%
9e = c J i J 9a J
& = &oe#iciente de distri$ucion de presiones.
& = &m J N ! 2 B !/ L > J 2 B !/ / M0.5 O / 2
! = istancia >ertical de la super#icie del >aso a la
ele>acion en pies.
&m = +alor maximo de & para un talud constante.
En la super#icie del agua%
!=0 c=0 9e = 0 e = 0
En el #ondo del $arrae
! = 2.85
= 2.85
!/ = 1.00
9ara paramento >ertical%
c = 0.;3
9ara un sismo de *ntensidad +*** en la
escala de ercall! Gona 1 .:.&.
(a aceleracion sismica es el 32 de la
aceleracion de la gra>edad
i = 0.32
9a = 0.48 l$/pie³
= .35 pie
empla6ando %
9e = 1;.58 l$/ pie
+e = 1340.1 l$ / pie
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El momento de >olteo será de%
e = 0.2 J 9e J !P
e = 500;.02 l$ B pie
En unidades metricas seria %
+e = 1.5 )n/me = 2.2;1 )n B m
0. A3a>i(i( de e(a@i>idad de a?=a.(a #alla en la estructura puede ser por +olteo desli6amiento ! es#uer6os excesi>os.
e$era pre>eerse "ue en el plano de desplante de la estructura solo tengan es#uer6os
a compresion ! "ue el suelo admita tracciones esto se logra cuando la resultante de
las #uer6as actuantes corta al plano de la $ase en el tercio central
U@i;a;i3 de >a Re(=>a3e 6r8)omando momento respecto al punto ?0?
R Ea Ec @ +e ),)-(R or6 m B5.88 B1.447 B2.354 B4.;77 B1.5 B17.450
Fra6o m 0.50 0.418 0.24 0.5;;
ot m B5.54 B0.705 B2.1;5 B2.;51 B2.2;1 B13.3;
@p @> Y ),)-(
R >ert. m B1.74 B1.430 4;.770 44.277
Fra6o m 3.713 1.541 1.541
ot m B;.0; B2.203 ;3.43
L = ;3.43
m B = B22.7;
'$icacin de la esultante con respecto a ?,? %Zr =N B L L O / R>ert 2.100 m ,S[
&ae en el tercio central de toda la longitud
E+;e3re;idad 6e8e = (/2 B Zr = 0.710
E(a@i>idad a> v>eR.@. = suma L / suma B W 1.5
R.@. = 3.237 ,S[
E(a@i>idad a> de(>ia%ie3.
Ruer6a resistente Rr = u J R> u = &oe#iciente de #riccionentre el concreto ! el terreno segUn el
Rr = 13.28 pro!ecto u= 0.3 para arena.
e$e cumplir "ue Rr W R ,S[ caso contrario necesita un
dentellon el cual con dimensiones antes
optadas
Ca>;=> ara =3di%ie3\ = resistencia del terreno segUn estudios de suelos del pro!ecto
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\ = 1.2 Sg/cmP
Estos es#uer6os están dados por%
\ = N @uma R> J 1 ] 7e / $ O / a J $ a = 1.10 m
$ = 5.42 m
\1 = .0 ?';%7
\2 = 4.0 ?';%7
\1 se encuentra en el rango 1.20 Sg/cmP ,S[
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