Analisis Geometrico Restricciones
Mencionemos algunos factores que incidiran en la seccion adoptada. Ubicación y lugar:
En algunos sectores del ob4eto de estudio la supercie proxima es reducida, un e4emplo claro son las 0orres electricas que alimentan a los barrios peri5urbanos Existe estructuras como puentes que condicionan el paso del e mbovedado. Construccion Estructural:
La seccion debe llevar sobre ella, cargas debido a construcciones ornamentales. Por causa del mal terreno y el traba4o necesario para su estabiliacion la estructura debe garanar el soporte de esfuero como un todo. La duracion de la construccion debe llevar un empo minimo posible, por causa del periodo de lluvias El armado de aceros y el vaseado de materiales no deben ser complicados. Hidraulicos:
Por conducir disntos pos de caudales la seccion se dividira en celdas. Para evitar las maximas crecidas estas e stas celdas deben comunicarse por ventanillas. Para disgregar disgregar los aportes de areas de la ciudad estas deben llevar vertederos. La seccion debe contar con un bordo libre que garance tormentas, venlacion u arratre de materiales 6ada celda generara una candad de variable de movimiento, movimiento, velocidad producida por que las ventanillas ventanillas se encuentran tendran una altura minima. La pendiente de traba4o sera la minima, por lo plano del lugar, garanando el transporte del liquido. La seccion debe ser lo sucientemente ancha para la visita y limpiea. Geometria.
!nalisis de una seccion cualquiera" #$
%%.& %%.&' ' m'(s m'(seg eg
)*ol )*olo o para para una una cel celda da.+ .+
n $ - .- % '
$ -.- / 0 $ ' .& - m
Resultados:
*eccion 1ectangular 0irante
y=
2.2 m
!ltura
H=
2.6 m
Per. esmado
3.20 m
2.3 m
3.20 m
*eccion 0rapecial
3.50 m
3.20 m
Tirante
y=
2.4 m
Altura
H=
2.8 m
Per. esmado
2m
3.20
2.2- m
Discución y resultados:
Tomando la seccion trapecial se hace una reduccion minima del material, no debe confundirse el perimetro como punto de comparacion, es un parametro importante pero tambien se debe hacer oo en otros aspectos como! "a cantidad de acero tanto en la pared como en el nudo #ue ori$ina esta con la parte superior necesitaran ser aumentadas. %ara trabaar con la opcion trapecial necesitamos de &.'& m mas a cada lado, por otro lado la estructura sobresaldra del ni(el del terreno en 2& cm mas al necesario. "a construccion demorara ya #ue la inclinacion del muro toma mas tiempo para el (aseado. Tropezaremos con estructuras existentes en el curso del rio. )l ancho #ue se tomo en la seccion de la pare inclinada es de 2 m siendo el minimo, si aumentamos el ancho la altura baaria pero se incrementaria de i$ual modo el ancho total de la estructura, por el contrario se se reduciria la trabaabilidad en la seccion en lo correspondiente a limpieza y mantenimiento serian mas costosos, ademas se incrementaria la altura total.
"os puntos indicados son tan solo echos $enerales, ya particularmente se presentarian otras des(entaas, pero la decision por la cual se define la seccion fue el tiempo, por #ue este canal no puede cerrarse o ataarse por lar$os periodos. )n el analisis de costos entre ambas secciones, practicamente la (ariacion es minima* siendo aun faborable a la trapecial, pero tecnicamente el costo a lar$o plazo resultaria mayor, por eso la seccion rectan$ular es la ele$ida.
Pendiente de trabajo del proyecto
PUENTE
Elev.
Primer Puente
3698.67
Tercer Puente
3697.23
Pto Inicio . !.
3696.42
Pto. Intermedio . !.
3696.63
Pto. !. "esarenador
3695.78
"esn. (m)
Prog.
(m)
726.8
121.0
171.7
3695.74
229.4
0.04
0.45
0.69 3693.62
2.25
1507.3
0.624
0.5
1113.3
0.036
0.5
877.3
0.513
0.5
1055.7
0.654
0.5
346.2
0.462
0.5
5+841.41 0.16
3693.08
1.033
4+8'.68
3694.31
"ecimo $egundo Puente
38.7
/+&8./6
3694.76
6+-8.60.38
1152.5
+/4&.&
0.330
Av. del Chaco
3697.40
Av. Circunvalación
3697.13
Altura de Oleaje
3696.74
Altura de !e"uridad
3696.22
Altura dentro la c#$ara
3696.14
Av. %el &alle
3695.38
Av. 'no
3694.83
Av. &illa roel
3694.39
Av. del (jercito
3693.86
C. )anta *#rara
3693.69
,errocarril a -achaca$arca
3693.11
Ca$ino lanta de trata$iento
2.25
2+'.&'
3694.8
3693.46
3.705
3698.67
2.25
1+287.76 0.94
Puente Especial
1.223
Observación
2.25
-+24.&4 0.04
"ecimo Primer Puente
6.692
Nueva elevación
1.75
-+&-.6& 0.85
Noveno Puente
1.981
0+847.88 0.21
$%ptimo Puente
Pte de asumida por mil
&+26.84 0.81
#uinto Puente
Pte del terreno por mil
&+&&&.&& 1.44
!uarto Puente
&ong. (m)
0.5
Caudales de diseño
Progresiva
Superfcie de aporte
Hasta Av. al Valle
icro cuenca San Jos
Prog. 0+000.00
-
###
Q Q diseño Q 50 años Acumulado por Celda [m3/seg] de diseño [m3/seg] [m3/seg]
4.70
A17
0.62
A1
1.17
Su" uenca Paria
17.26
###
A1
1.6
Hasta el Puente Av. Villarroel
A2
1.60
A%
1.1%
A4
1.
%$A14
2.%7
A1$
1.6
A16
2.%
A$
2.12
A6
1.%4
A1%
%.%6
A1!
1.%
A7
1.1
A
0.$0
A!
###
Hasta P. Planta (e )rata*iento
Hasta el Puente en Arco Prog. 1+2$.76
Prog. 2+7!$.0$
-
-
###
Hasta el Puente Av. (el ,ercito )agarete Prog. %+!0.%6
-
###
Hasta el Puente &erroviario Prog. 4+7$.6
-
###
6.4!
2.16
2$.4%
6.%6
%6.7$
!.1!
44.!4
11.2%
0.1
4.0$
12.01
A12
1.%!
4!.44
12.%6
A10
0.67
A11
2.20
Hasta '"ra (e Sali(a Prog. 6+17.61
Prog. 7+%40.0!
-
-
###
$2.%2
Diseño de la seccion hidraulica
!"#
y
%
A%
%$A)
h
' &%
Ecuaciones geometricas
Area= A 1+ A 2
Progresiva
Q dic por celda m³/s
Ancho de Solera (m
2.-6
-.8
Pend m/m
Hasta A(. al 0alle
Area= Y 1 T +( B1 + z 3 h )h Perimetro= P 1+ P 2
%ro$. &+&&&.&&
1
%ro$. &+846.'&
1
%ro$. -+&-.'6
%ro$. &+846.'&
&.&&-'
%ro$. -+&-.'6
2.-6
-.8
&.&&22'
%ro$. -+28.6
2.-6
-.8
&.&&22'
6./6
/.2
&.&&&'&
.-
/.2
&.&&&'&
--.2/
/.2
&.&&&'&
-2.&-
/.'
&.&&&'&
-2./6
/.'
&.&&&'&
Hasta el %uente en Arco
Perimetro=2 Y 1+ B1+ 2 h √ 1 +
z23
%ro$. -+28.6
1
%ro$. 2+'.&'
Hasta el %uente A(. 0illarroel %ro$. 2+'.&'
1
%ro$. /+&8./6
Hasta el %uente A(. del )ercito Ta$arete3 %ro$. /+&8./6
1
%ro$. 4+8'.68
Hasta el %uente erro(iario %ro$. 4+8'.68
1
%ro$. 6+-8.6-
Hasta 5bra de alida %ro$. 6+-8.6-
1
%ro$. +/4&.&
1. Condiciones de diseño oeficiente de ru$ocidad Altura de limpieza Talud de limpieza
n = &.&-/ h = &.2& m z/= &.' -.%%7 m
x=
( )
2. Constante de diseño: (Manning)
k =
Qn
I 0. 5
5
5
3 3 3 Ecuacion de trabajo: k = A2 = [ Y 1 T +( B1 + z3 h ) h ] 2 3 [ 2 Y 1 + B1 + 2 h √ 1 + z23 ] 3 P
4. Verificacion de la velocidad de trabajo
Q Vel= A
( m/seg ) 2
. Calculo de la linea de energia.
Energia=Y 1 +
Vel 2g
!. "ordo #ibre
)e"/n &ente Cho el ordo lire dee variar entre BL : ( 0 . 0 5 a 0 . 3 0 )×Y (l cuadro ue re!enta la! caracter!tica! hidr#ulica! del di!eo !e adjunta a la re!ente *E+DAS Progresiva
Tirante (m)
'ordo enor
'ordo
ayor
alor de * +sumido
%ro$. &+&&&.&&
1
%ro$. &+846.'&
0.80
0.04
0.24
1
0.3
%ro$. &+846.'&
1
%ro$. -+&-.'6
0.95
0.05
0.29
1
0.35 0.35
%ro$. -+28.6
1.50
0.08
0.45
0.67
%ro$. -+28.6
1
%ro$. 2+'.&'
1.70
0.09
0.51
0.67
0.4
%ro$. 2+'.&'
1
%ro$. /+&8./6
2.00
0.1
0.6
0.67
0.4
%ro$. /+&8./6
1
%ro$. 4+8'.68
2.20
0.11
0.66
0.5
0.4
%ro$. 4+8'.68
1
%ro$. 6+-8.6-
2.20
0.11
0.66
0.5
0.4
%ro$. 6+-8.6-
1
%ro$. +/4&.&
2.30
0.12
0.69
0.5
0.4
%ro$. -+&-.'6
$. %esultados Progresiva
,
!irante (m
. total (m
-el (m/seg
Energia m,g/,g
Hasta A(. al 0alle %ro$. &+&&&.&&
1
%ro$. &+846.'&
&.62
&.8&
-.-&
-.-&
&.86
%ro$. &+846.'&
1
%ro$. -+&-.'6
&.'/
&.'
-./&
-.&&
-.&&
%ro$. -+28.6
&.'/
-.'&
-.8'
&.&
-.'2
/.66
-.&
2.-&
-.&&
-.'
'./4-
2.&&
2.4&
-.2&
2.&
6.'/-
2.2&
2.6&
-./'
2.2
6.84
2.2&
2.6&
-.4&
2./&
.-8'
2./&
2.&
-.'&
2.4-
%ro$. -+&-.'6
Hasta el %uente en Arco %ro$. -+28.6
1
%ro$. 2+'.&'
Hasta el %uente A(. 0illarroel %ro$. 2+'.&'
1
%ro$. /+&8./6
Hasta el %uente A(. del )ercito Ta$arete3 %ro$. /+&8./6
1
%ro$. 4+8'.68
Hasta el %uente erro(iario %ro$. 4+8'.68
1
%ro$. 6+-8.6-
Hasta 5bra de alida %ro$. 6+-8.6-
1
%ro$. +/4&.&
[( ) ( ) ] 2
Verificacion del flujo no unifor&e variado
1 V 2 S = S O− + y 2 L 2 g
Progresiva
Pe$d m/m So
L (m
−
V 21
2g
+ y 1
Pe$d m/m (e$ergia
%lev %lev %lev %lev f$al f$al de&ida a i$icial mas S m#s#$#m la m#s#$#m# tira$te # e$er ia
Hasta A(. al 0alle
/6.4
!i"#
/6.42
%ro$. &+&&&.&&
1
%ro$. &+846.'&
&.&&-'
846.'
/68.6
/6.-
/6.
/68.-/
1&.-4
%ro$. &+846.'&
1
%ro$. -+&-.'6
&.&&22'
-/.-
&.&&-4'
/6.-
/66.8&
/6.'
/6.88
1&.-/
%ro$. -+28.6
&.&&22'
268.2
&.&&&/&
/66.8&
/66.--
/6.6-
/6.8&
1&.-
&.&&&'
-'&./
&.&&&/'
/66.--
/6'./6
/6.&6
/6./-
1&.2'
&.&&&'
---/./
&.&&&/&
/6'./6
/64.8&
/66.8&
/66.
1&.-
&.&&&'
8./
&.&&&2'
/64.8&
/64./6
/66.'6
/66.'
1&.-
%ro$. -+&-.'6
Hasta el %uente en Arco %ro$. -+28.6
1
%ro$. 2+'.&'
Hasta el %uente A(. 0illarroel %ro$. 2+'.&'
1
%ro$. /+&8./6
Hasta el %uente A(. del )ercito Ta$arete3 %ro$. /+&8./6
1
%ro$. 4+8'.68
Hasta el %uente erro(iario
%ro$. 4+8'.68
1
%ro$. 6+-8.6-
&.&&&'
-4&-.
&.&&&'&
/64./6
/6/.66
/6'.86
/66.&6
1&.2&
&.&&&'
--'2.'
&.&&&4&
/6/.66
/6/.&8
/6'./8
/6'.6&
1&.2-
Hasta 5bra de alida %ro$. 6+-8.6-
1
%ro$. +/4&.&
'rafico de correlacion: ) . m . n . s . m ( N O I C A V E L E
-A01A*123 DE+ 4+562 -A01AD2 3700
elev ener
3699
3698
777 777
3697
777 777
3696
777 3695
777 777
3694
777
lv se cci
'833.7& '833.79
777
'832.89
'832.%&28& '832.&23 '839.&&322 '839.292'9 '832.-33 '838.2'388' '839.933-3' '839.38% '838.%72%' '839.'-9%7 '839.79 '83.'39%' '838.38332 '839.& '837.2'29%' '838.9-2&% '838.38& '837.'388%' '838.-8287 '838.&8% '83'.9-&%' '83.37- '83.92 '83'.%&93%'
3693
0 0 . 0 0 0 + 0 . g o r P
0 0 . 0 0 5 + 0 . g o r P
0 0 . 0 0 0 + 1 . g o r P
0 0 . 0 0 5 + 1 . g o r P
9i(el (ariado del A$ua
0 0 . 0 0 0 + 2 . g o r P
0 0 . 0 0 5 + 2 . g o r P
0 0 . 0 0 0 + 3 . g o r P
0 0 . 0 0 5 + 3 . g o r P
0 0 . 0 0 0 + 4 . g o r P
0 0 . 0 0 5 + 4 . g o r P
Altura total de la seccion
0 0 . 0 0 0 + 5 . g o r P
0 0 . 0 0 5 + 5 . g o r P
0 0 . 0 0 0 + 6 . g o r P
0 0 . 0 0 5 + 6 . g o r P
0 0 . 0 0 0 + 7 . g o r P
0 0 . 0 0 5 + 7 . g o r P
8olumn :
:ota" 1ecordar que aunque el caudal de traba4o de la Micro cuenca, da un nivel menor al que se toma, la raon se debe a que el caudal aportado por ;illa
2&0A DE *23!02+ DE 1370ES2 -ertedor de pared gruesa ;e contraccion incompleta3
audal %aria <
777 m/se$
audal anual de 0illa ;orina3
Altura de fondo
H &.' m
>u$ocidad de paredes n- = &.-' :uro de tierra, forma irre$ular3
>u$ocidad de solera
n2 = &.&-
?ase de hormi$on ciclopeo3
%endiente de fondo
=
-.---2&
Ancho del (ertedor
b=
'.& m
y
H
i$.
eccion trans(ersal de (ertedor de pared $ruesa
E*5A*123 DE *A+*5+2
Q=2.95 μ b
{√ ( h+ z ) −√ z } 3
3
)n la #ue el (alor de @ se toma! %ara aristas a$udas &.6/ @ &.8/ Asumiendo el (alor z &.-' m >emplazando (alores el (alor hallado es!
[
h=
Q + √ z3 2.95 μ b
2/3
]
− z=
&.2' m
Altura disponiblepara la construccion del (ertedero! y = H 1 h &.'& m &.8&
&./
Verificacion de estabilidad oeficiente de fricciBn
C=
t$D3 =
oeficiente de >anEine
a = &.4
An$ulo de friccion interna
F = /&G
&./'
%eso especifico de HJ
2/&&.&
$mI
%eso especifico del a$
-&&&.&
$mI
A A9 &.'
A8 &.2'
&.2'
&.6
A) &.&.-'
&.2'
A A=
A%
&.2'
-.&'
&.2&
*alculo del Empu;e del terreno
1 Ea= Caγ h2 = 2
/.&8
$m
%eso )sp $m/3
(
?ase m3
Altura m3
A-
&.2'
&.-'
2/&&
$m 3 86./
A2
&.2'
&.-&
2/&&
A/
-.&'
&.2'
A4
&.2'
A'
Area
h $m3
?razo m3
:h
1&.-/
1-&.8
28.8
1&.-
14.
2/&&
6&/.8
&.'/
/-6.
&.'&
2/&&
-4/.8
&.-
2/.6
&.8&
&.'&
2/&&
2&.&
&.6'
'8.&&
A6
&.2&
&.-'
2/&&
/4.'
-.-'
/.68
A
&.2&
&.6&
-&&&
6&.&
-.-'
6.&&
)ah
/.&8 -8.&
Total !
/.&8
*alculo de 0esultante
! =√ " 2+ h 2 =√ -8.&2+
/.&8 2 =-88.4 kg / m
3ucleo:
Kc.$. = :r(. Kc.$. = &.'4 m E
e = ?ase2 1 Kc.$. e " &.2- m
LbicaciBn satisfactoria
3ucleo central:
?6 = &.2' m omo!
&.2-4
&.2'
0erificacion al (olteo!
:h :( =
-&/2.&/ 26 = 4&./ M 2 oE.
0erificacion al deslizamiento! e fricciBn
C= &./' r = C N ( = a = N h =
6'' tnm / tnm
&./'
:(
2'.'8 -&/2.&/
2'.'8
>a =
2'.&
M -.'o
ensiones en la fundacin +a
# a$m
# 1 − 2 =
∑ " 1 ± 6 e B ( A )
del suelo se considera >?9 @g/ cm )
# 1 = 28-./ # 2= -6.4
E$mO
&.28-
2.& $cm2
E$mO
&.&&-6
2.& $cm2
2&0A DE SA+1DA
a
?
%? Datos a considerar
audal maximo pre(ististo de salida
Ancho de salida de la seccion
b =
-2.8' m
Ancho de transicion a alcanzar
? =
-'.'& m
)? +ongitud de la transicion de entrada
Lte=
B −b = 2× tan ( 12.5 % )
− -2.8' = 2× tan ( 12.5 % )
-'.'
? Altura de proteccion de o#ra de salida
audal de disePo! olera del canal de tierra %endiente del canal oeficiente de ru$osidad
<= ?=
4.44 m/se$ -'.'& m &.&&&' &.&22'
Q=
n=
anal en tierra dra$ado y uniformede condiciones re$ulares3
)? 4ormula de aning
Q=
1 n
2
1/2
(I )
A!
( )
Constante de diseño:
k =
Qn
0. 5
I
=
'
-.48
Ecuacion de trabajo: 5 /3
( 14. 0×y )5/3 A! = 2/ 3 = P (14 +2× y )2/ 3 2
'
A
'.8 m
5 /3
( 14. 0×y )5/3 A! = 2/ 3 = (14 +2× y )2/ 3 P 2
'
A
y = 2.2/ m
-alor del tirante necesario: ? -eriBicacion de la velocidad
Q 49. 44 -.4/ mse$ Vel= = = A 2.23 9os encontramos dentro los parametros. A$ua con suspenciones finas! )l limite inferior en (elocidad se considera &./& mse$ uelo limo arcilloso de condiciones re$ulares )l limite superior en (elocidad se considera -.2&1-.'& mse$ 8? &ordo li#re BL : ( 0.05 a 0.30 )×Y Asumiendo &.-' del tirante
&.// m
"a altura total de salida es 2.'' m
2&0A DE E3!0ADA *alculo de altura de cresta de inicio en -illa Dorina
i por condiciones de trabao y e(itando el remanso 6audal de inicio para el traba4o de ventanillas #$ aluculo del tirante max
%9.' m'(seg 6./2
%endiente del canal
b = .-- m s = -.---2&
>u$ocidad de :anin$
n=
Ancho de celda de entrada!
-.-%'
( )
( BY )5 = ( B + 2 Y )2
( )
=
3
Qn
Aplicando manin$ para las dimencines
,
onstante de trabao!
k =
0. 5
3
Qn ,
0 .5
y
)n la se$unda identidad aplicamos la relacion 5
46./
-. 5
( BY ) ( '.& Y ) = = ( B + 2 Y )2 ( '.& + 2 Y )2
46./
Q$ualando ambos resultados
Y n =
-.' m
?=
'.& m
&.5 1egimen de traba4o
Y n >
√ 3
Q2 2
b g
%.8>m
⃗
;ado la (erificacion actual
√
2
3
%9.'
2 .×
9.81
=
%.-9 m
1egimen subcrico
'.5 Energia 2
Vel Energia=Y 1 + 2g
=%.3 +
&.%9 2
2g
=
%.2' m
4.1Transicion de entrada de obra de captacion.
& m
i la altura maxima de a$ua calculada es K la altura re$istrada en el lecho del rio
Lt =
%.- m
( - 1− - 2 ) &. = m 2tan ( 11.5 )
*alculo de la cresta ma
i la distribucion se hara parcialmente a las dos celdas derechas y el caudal restante distribuido en las #ue #uedan
Q (i) .= 0. 5 ×Q *a+= 0.5 × %%.-3 = .7 m3/seg *alculo del tirante ma<
Ancho de celda de entrada! %endiente del canal
b = '.&- m s = -.---
>u$ocidad de :anin$
( )
( )=
k =
Qn
3
Qn
Aplicando manin$ para las dimencines onstante de trabao!
-.-%'
n=
,
0. 5
( BY )5 = ( B + 2 Y )2
3
, 0 .5
//.4-2-
y -.2
)n la se$unda identidad aplicamos la relacion 23 !
1
( BY )5 ( /.2 Y )5 //.4= = ( B + 2 Y )2 ( /.2 + 2 Y )2 Q$ualando ambos resultados
Y n = -.2 m
?=
/.2 m
&.5 1egimen de traba4o
Y n >
√ 3
Q2
⃗ b g 2
√
2
3
%.' >m
;ado la (erificacion actual
.
'.& 2
×9 . 8 1
-.89 m
=
1egimen subcrico
'.5 Energia 2
Vel Energia=Y 1 + 2g
=%.&9
+
%.'8 2
2g
=
%.'8 m
*alculo de la cresta ma
i la seccion de entrada es una sola y l caudal solo es de la microcuenca.
Q (i) . =Q *S. + A 18 = .29 m3/seg *alculo del tirante ma<
%endiente del canal
b = .7- m s = -.--%9
>u$ocidad de :anin$
n=
Ancho de celda de entrada!
( ) Qn
Aplicando manin$ para las dimencines onstante de trabao!
( )=
k =
Qn
-.-%'
,
0. 5
3
( BY )5 = ( B + 2 Y )2
3
, 0 .5
6.&
y -.2
)n la se$unda identidad aplicamos la relacion 23 ! 777
( BY )5 ( '.4 Y )5 = = 6.& ( B + 2 Y )2 ( '.4 + 2 Y )2 Q$ualando ambos resultados
Y n = &.'6 m
?=
'.4 m
&.5 1egimen de traba4o
Y n >
√ 3
Q2
⃗ b g 2
-.8 m >
;ado la (erificacion actual
√
2
3
.3
2 .7
×9 . 8 1
=
1egimen subcrico
'.5 Energia 2
Vel Energia=Y 1 + 2g
=-.8
+
%.3' 2
2g
-.73 m
=
-.9 m
