UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR NESTOR CACERES VELASQUEZ CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
DISEÑO DE ACUEDUCTOS
1.
La finalidad de un auedu!"
La finalidad de un auedu!" e# $a#a% a&ua de un anal de %ie&" $"% eni'a de "!%" anal de %ie&"( un d%en( una )ue*%ada " una de$%e#i+n en el !e%%en". P"% l" &ene%al #e u#a "n#!%ui"ne# de "n%e!" a%'ad" $a%a e#!e fin. El acueducto es una solución cara y siemp siempre re debe verific verificars arsee si no hay otra solució solución n más barata barata como como por ejemplo ejemplo una alcantarilla en el canal o dren por cruzarse, cuando el caudal de este último lo permite.
2.
CRITERIOS HI HIDRAULICOS
El diseño hidráulico de un acueducto debería hacerse antes del diseño estructural. La información mínima para el diseño hidráulico consiste de: -
Las caract caracterí erísti sticas cas hidrául hidráulicas icas del canal canal de de rieg riego; o;
-
Las elev elevacio aciones nes del del fond fondo o del canal canal de riego riego o aguas aguas arriba arriba como como aguas aguas abajo de la estructura.
En cuanto a la ubicación del acueducto debe asegurarse ue el flujo de agua hacia la estructura sea lo más uniforme posible! orientar " alinear el acueducto de tal forma ue no sea obstáculo ni para el canal ue pasa por #l! ni para el canal ue cru$a. cru$a. %n acueduc acueducto to se diseña diseña para para las condic condicion iones es del flujo flujo subcri subcritic tico o &aunue tambi#n se puede diseñar para flujo supercrítico'! por lo ue el acueducto representa una singularidad en el perfil longitudinal del canal! ue crea efectos hacia aguas arriba. En el dise diseño ño hidr hidráu áulilico co del del acue acuedu duct cto o se pued puede e dist distin ingu guir ir los los sigu siguie ient ntes es componentes: -
La transi transició ción n aguas aguas arriba arriba " abajo abajo del acueduc acueducto: to:
-
El tr tramo el elevado.
2.1.
La transición
La transición aguas arriba y abajo d! acuducto db "roducir un ca#bio gradua! d !a $!ocidad d! agua n ! cana! #is#o% &acia ! tra#o !$ado ca#biando ta#bi'n !a scción tra"(oida! d! cana! a rctangu!ar si st) *ura ! caso. En cuanto más alta sea la velocidad del agua en el canal! más importante sería disponer de una buena transición. (ara un canal de sección rectangular se puede determinar la longitud de la transición con la ecuación: L ) &*+ - *' , &tan/ +01' 2ónde: L ) longitud de la transición &m'; * ) ancho del acueducto &m'; B3
) ancho del fondo del canal &m'
2.1.1. La ntrada +or !o gnra! !as $!ocidads d! agua son #)s a!tas n ! acuducto ,u n ! cana!% rsu!tando n una ac!ración d! *!ujo n !a transición d ntrada y una dis#inución d! "!o d agua n una a!tura su*icint "ara "roducir ! incr#nto d !a $!ocidad ncsario y "ara su"rar !as "'rdidas
d carga "or *ricción y transición. 3uando se desprecia la p#rdida de carga por ∆ y
fricción! ue generalmente es mínima! se puede calcular esta disminución &
' del
pelo de agua con la ecuación: ∆ y = ∆ H v + ∆
hv
=
1 + C ) ∆H v
2ónde: ∆ y
) disminución del pelo de agua &m'; Ahv
) diferencia en la carga de velocidad &m'; C 1
) coeficiente de p#rdida en la entrada &ver cuadro ';
∆hv
) V 1 v!
V !!
−
V 1! ) " ! g
) 4elocidad del agua en el canal aguas arriba &m,seg.'. ) velocidad del agua en el acueducto &m,seg.'.
La elevación 5! en el inicio de la transición de entrada! coincide con la elevación del fondo del canal en esta progresiva. La elevación *! al final de la transición de entrada! o el inicio del acueducto! se determina seg6 n la e7presión. Cota B
=
Cota A + y1
−
y! + ∆y)
2ónde: "
) tirarte de agua en el canal aguas arriba &m';
8
) tirante de agua en el acueducto &m';
∆ y
) disminución del pelo de agua &m'.
2.1.2. La sa!ida +ara structuras d sa!ida% !a $!ocidad s rduc% "or !o #nos n "art% a !os *ctos d !$ar !a su"r*ici d! agua. Esta !$ación n !a su"r*ici d! agua% conocida co#o !a rcu"ración d !a a!tura d $!ocidad st) nor#a!#nt aco#"a-ada "or una "'rdida d con$rsión% conocida co#o !a ∆ y
"'rdida d sa!ida. El 9ncremento &
' de la superficie del agua para estructuras
de salida se puede e7presar como: ∆ y = ∆hv +C # ∆
hv
=
1 + C # )
∆
hv
2ónde: ∆ y
) incremento del pelo de agua &m'; ∆hv
) diferencia en la carga de velocidad &m'; C #
) coeficiente de p#rdida en la salida &ver cuadro ' v!!
∆hv
−
! v3 " !G
) V !
) 4elocidad del agua en el acueducto &m,seg';
V 3
) 4elocidad del agua en el canal aguas abajo &m,seg'.
La elección
C 1
&4er la figura ' en el inicio de la transición de salida! coincide con
la elevación del fondo del final del acueducto. La elevación 2! al final de la transición de salida! o el inicio del canal aguas abajo del acueducto! se determina seg6n: Cota D
=
Cota C − [ y3
−
y!
+ ∆y )
]
2ónde: y3
) tirarte de agua en el canal aguas abajo &m'; y!
) tirarte de agua en el acueducto &m';
∆ y
) incremento de la superficie del agua &m'; C 1 y C #
Los coeficientes recomendados de
para usare en los cálculos se da en el
siguiente cuadro: C 1 y C #
CUADRO 1 , COEFICIENTE
Ti"o d transición 3urvado 3uadrante del cilindro implificado en línea recta Línea recta E7tremos cuadrados
RECOMENDADOS C 1
C #
0.0 0. 0.0 0.+0 0.+0
0.0 0. 0.+0 0.0 0<
2.1. /ord !ibr El borde libre para la transición en la parte ad"acente al canal! debe ser igual al borde libre del revestimiento del canal en el caso de un canal revestido. En el caso de un canal en tierra el bordo libre de la tracción se recomienda sea:
- 0.m! para tirantes de agua hasta 0.=0m - 0.m! para tirantes de agua desde 0.=0 m hasta 0.>0m - 0.+?rn! para tirantes de agua desde 0.>0m hasta .0m El borde libre de la transición en la parte ad"acente al acueducto! debe ser igual al bordo libre del acueducto mismo! el cual se determina en el acápite ..
2.2.
E! tra#o !$ado
Co#o s #ncionó n ! ac)"it 1.1% !os acuductos s construyn gnra!#nt d concrto ar#ado. Dsd ! "unto d $ista constructi$o% !a scción #)s a"ro"iada n concrto ar#ado s una scción rctangu!ar. La sección hidráulica más eficiente es auella cu"a relación entre el ancho &b' " el tirarte &"' está entre .0 " +.0. (ara cualuier relación b," en este rango! los valores del área mojada! velocidad " perímetro mojado son caso id#nticos! cuando la pendiente del fondo del acueducto varía entre 0.000 " 0.00 " para caudales peueños hasta .@ m+,seg. &00 cts'. La sección más económica del acueducto tendrá una velocidad de agua más alta ue la velocidad de agua en un canal en tierra " consecuentemente la pendiente del acueducto será tambi#n ma"or ue la pendiente del canal. Estudios reali$ados muestran ue! con una relación b," a ! o +! la pendiente del acueducto no debe ser ma"or de 0.00 para evitar un flujo supercrítico. %sando un valor para el factor de rugosidad &n'! reducido en un 0A! se recomienda verificar si el flujo no se acerca mucho al flujo supercrítico! para evitar un flujo inestable en el acueducto. El valor com6n del factor de rugosidad para un acueducto de concreto armado es n ) 0.0=. La pendiente del acueducto se determina con: S 1
2ónde:
=
Cota B
−
Cota C ) " L
S 1
) pendiente de la rasante del acueducto;
3ota *
) elevación en el inicio del acueducto &msnm';
3ota 3
) elevación al final del acueducto &msnm';
L
) longitud del acueducto entre los puntos * " 3 &m'.
La pendiente calculada debería ser menor de 0.00 caso contrario habría ue modificar el diseño. El cálculo hidráulico se hace con la conocida formula de Banning: Q
=
1" !
AR ! " 3 S 1
)"n
2ónde: C
) caudal &m+,seg.';
5
) área mojada b" &rn';
D
) radio hidráulico &m';
S F
n
) la pendiente de la rasante del acueducto; ) factor de rugosidad de Banning.
e recomienda determinar el borde libre del acueducto con la a"uda de los gráficos recomendados por el %*D.
. CRITERIOS ESTRUCTURALES .1. CO0DICIO0ES DEL SUELO +ara dis-ar una structura s tin ,u conocr !as condicions d! su!o !o cua! s construir) !a structura. S tin ,u &acr co#o #ni#o una "r*oración n ! sitio d !a construcción d cada obra d art y &asta una "ro*undidad d "or !o #nos dos #tros "or dbajo d! ni$! d !a ci#ntación d !a structura. ambi#n se debe anotar el nivel de la napa freática encontrada al momento de la perforación. En base de los datos de la perforación se puede calcular o estimar la capacidad
de carga del terreno &tambi#n llamado capacidad portante'! " calcular la presión lateral en las paredes. Los datos necesarios ue se tiene ue determinar o estimar en base de las perforaciones son: La te7tura &determinado con la perforación' γ
El peso específico del material &estimado
:
s
Fg,m+
En base de datos conocidos del material ' sat γ
El peso específico del material bajo agua ' El 5ngulo de fricción interna
'
La capacidad portante del suelo
Fg,m+
: :
G
:
Fg,m
El diseño definitivo se debe hacer en base de los datos obtenidos del campo. (ara calcular la presión lateral del terreno sobre una estructura se usa el factor de presión activa o el factor de presión neutra. 3uando se trata de construcciones fle7ibles! como un muro de contención de tabla H estacas metálicas se aplicar el factor de presión activa. in embargo! cuando la construcción es rígida! como en el caso de construcciones de concreto armado! se usa el factor de presión neutra. El factor de presión activa del terreno se calcula seg6n el factor de presión neutra! ue se usara en lo cálculos del presente manual sale de la relación. λ n
=1−
sen φ
CUARO - PRESIONES ADMISILES DE ALGUNOS SUELOS
EI%D5 2E %EL?
&Jg,cm'
5rena fluida
0.
5rena mojada 5rena fina! firme " seca 5rena fluida drenada
. H + +
5rena gruesa mu" firme
+H>
Krava " arena gruesa en mantos espesos
H@
5rcilla blanda o h6meda! manto de no menos =.m de espesor
H
5rcilla blanda! arenas! lomas o limo
5rcilla blanda " arena mojada
H
5rcilla blanda confinada
5rcilla firme
5rcilla en mantos espesos! moderadamente seca
H=
5rcilla sólida seca
. H +
5rcilla dura
+H=
5rcilla seca dura
=
5rcilla en mantos espesos! siempre seca
=H>
CARACTERISTICAS E0ERALES DE ALU0OS SUELOS Su!o
Angu!o d *ricción
+so unitario 34#5#6 γ s
φ
intrno +/ - =/ +0/ - +/ +/ - =0/ +/ - =0/ >/ -
Krava 5rena fina 5rena media 5rena gruesa arcilla
!<+0 H !00 !<0 !<0 H !<+= !<0 H !<+0 !<0 H !00
.2. CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES7 e determinara " presentara las características de los materiales a usarse para la construcción de concreto armado! madera! etc. Las características del concreto " armada son: 3oncreto ¶ concreto armado':
fc
)
0 Jm,cm;
3oncreto ciclópeo
:
fc
)
=0 Jm,cm;
5rmadura
:
f"
)
=!00 Jm,cm;
γ c
2ensidad del concreto
:
)
!=00 Jm,cm;
5demás se tiene ue mencionar el tipo de cemento &9 o 4' " el recubrimiento &c' necesario! ue depende de las condiciones ue debe resistir el concreto. (ara información más detallada sobre el recubrimiento! consulte al Deglamento acional de 3onstrucciones! sección 3oncreto 3iclópeo " 5rmado.
.. DISE8O ESTRUCTURAL El diseño estructural del acueducto comprende los tres elementos ue forman parte de la estructura! como son: • • •
La caja ue conduce el agua o el acueducto Las columnas Las $apatas.
(ara cada uno de los ellos debería verificarse cuál sería el caso crítico. Los siguientes análisis se limitan a acueductos con una lu$ má7ima por tramo de 0.0 m. para iniciar el cálculo de cada elemento! se debe estimar un valor para su espesor. 3omo valor inicial para la losa " las vigas de la caja de acueducto se recomienda tomar espeso d ) 0.m! básicamente por ra$ones constructivas &vaciado del concreto'. La dimensión mínima para las columnas! seg6n el reglamento 0.0m a 0.+0 m. el cálculo de las $apatas se debe iniciar con un espesor mínimo d min ) 0.0m.
..1. La caja d! Acuducto La caja consiste de una losa soportada por dos vigas laterales! formando así una canaleta de sección rectangular para transportar el agua. Las vigas están soportadas en ambos e7tremos por las columnas. El caso crítico para el diseño es cuando la caja está llena de agua hasta la parte superior de las vigas laterales o sean sin considerar un borde libre.
El cálculo de la caja se hace en dos etapas! considerando primero las cargas en la sección transversal " luego las cargas ue act6an sobre las vigas en el sentido transversal. Las cargas de sección transversal &v#ase la figura' son: -
La presión lateral del agua sobre las vigas El peso del agua sobre la losa
-
El peso propio de la losa.
La presión lateral del agua genera un momento en el punto 5: M A
h + #.%d ) 3 " $ γ a
=
2ónde: h
) 5ltura de la viga lateral &m';
d
) espesor total de la losa &m';
γ a
) (eso específico del agua &Jg,m +'
El momento en el centro de la losa el punto 3! se determina con: C
≡
!
q( b + d ) " &
− M A
B 2ónde: γ s
)
γ c
&h ' M &d ';
b
)
ancho de la caja &m';
d
)
espesor total de la viga lateral &m';
h
) altura de la viga lateral &m';
B5
) momento en el punto 5 &Jg,m';
γ $
) peso específico de agua &Jg,m'; γ c
) peso específico de concreto &Jg,m'; Las cargas ue act6an en forma longitudinal sobre las vigas laterales son: •
El peso propio de la viga:
•
El peso propio de la losa;
•
El peso del agua sobre la losa
El peso de la viga lateral &Jg,m'; se calcula con la relación γ C
K ) &h M d'd La carga por el peso propio de la losa " el peso del agua en cada viga lateral &Jg,m' es:
C ) 0.dp
El momento en la viga lateral &Jgm' se puede calcular ahora con: !
M = ( Q + G1 )( L − #.%$C ) " &
L a reacción de cada viga lateral hacia la columna &Jg' se determina con la relación: R = [ ( Q 'G1 ) L] X #.%
La nomenclatura usada en las formulas: K
) peso propio de la viga lateral &Jg,m';
C
) peso propio de la losa " del agua &Jg,m';
h
) altura de la viga lateral &m';
γ C
) peso específico del concreto &Jg,m +'; b
) ancho de la caja &m';
) la carga &Jg,m';
L
) longitud de la viga lateral &m';
c
) espesor de la columna.
..2 La co!u#na La columna transmite las cargas de la caja hacia la $apata! " cuenta con una viga en la parte superior! la cual forma el soporte para la caja.
9ig. : La co!u#na y !a ;a"ata El diseño de la columna se hace ahora! considerando los dos casos mencionados! en base a la teoría corresponde " las recomendaciones respectivas! presentadas en el Deglamento acional de 3onstituciones. La teoría para calcular una columna de concreto armado esta e7plicada en cualuier libro sobre diseños en concreto armado " no será repetido en este estudio.
... La (a"ata La $apata debe transmitir todas las cargas de la estructura hacia el terreno! sin causar asentamientos inaceptables. El área portante de la $apata debe ser suficientemente para garanti$ar dicha transmisión! " consecuentemente la presión de la $apata deber será menor ue la capacidad de carga del terreno! considerando un factor de seguridad de ma"or +.0. En el presente estudio se describe solo el diseño de una $apata cuadricular. En el diseño de la $apata se considera tambi#n los dos casos usados para el cálculo de la columna. El peso propio de la $apata se determina con la relación.
GS = dk !γ C
2ónde: d
) espesor de la $apata &m';
J
) ancho " longitud de la $apata &m';
γ C
) peso específico de concreto &Jg,m +'
.<.
C)!cu!o d! r*ur(o
El refuer$o se calcula conforme a la norma para concreto ciclópeo " armado del Deglamento nacional de 3onstrucciones " en base al diseño a la rotura. La calidad del concreto será f1c ) 0 Jg,cm " la calidad de la armadura f v ) =!00 Jg,cm ! como mencionado en el acápite +.. El procedimiento del cálculo es lo siguiente: -
2eterminar los factores de seguridad!
-
Bultiplicar las cargas o los momentos con tos factores de seguridad respectivos para calcular el momento 6ltimo.
-
2eterminar el recubrimiento;
-
Estimar el diámetro del refuer$o principal!
-
3alcular la cantidad del refuer$o necesario.
5demás el diseño debe con los criterios generales para los diseños de obras de arte de concreto armando! como figuran en la norma para concreto ciclópeo " armado del reglamento acional de 3onstrucciones. Los criterios más importantes se mencionan en el siguiente acápite.
.<.1. CRITERIOS E0ERALES +ARA EL DISE8O R*ur(o "or contracción y t#"ratura eg6n la norma correspondiente &Deglamento acional de 3onstrucciones': NEn entrepisos " techos en ue el refuer$o principal se e7tiende en una dirección
solamente! se proporcionará refuer$o perpendicular al principal! para tomar los refuer$os de contracción " temperatura. al refuer$o se proporcionará por lo menos en las siguientes cuantías del área total del concreto! pero en ning6n caso el espaciamiento entre las barras de dicho refuer$o será ma"or ue veces el espesor de la losa ni tampoco ma"or de de 0.= m.O
Las cuantas son7 - Losa donde se usan barras lisas.
0.00
- Losas donde se usan barras corrugadas con límites de fluencia menores de =!00 Jg,cm
0.000
- Losas donde se usan barras corrugadas con límites 2e fluencia de =!00 Jg,cm ! o malla soldada de 5lambre ue tenga intersecciones soldadas espadadas en la dirección del esfuer$o a no más de 0.+0m.
0.00@
- Buros
0.00
La cuantía mínima a proporcionarse en nuestro caso será entonces para: Buros 5EB( ) 0.00 b d &cm' Losas 5EB( ) 0.00@ b d &cm' 2ónde: b
)
ancho del elemento &cm';
d
)
altura total del elemento &cm'.
RE9UER;O =>0I=O DE ELE=E0TOS SU?ETOS A 9LE@IO0 La cuantía de refuer$o en tracción de elementos sujetos a fle7ión! no será menor ue lo indicado en el cuadro =.
CUADRO < CUA0T>A DE RE9UER;O =I0I=O. Elementos Los!s m!c"#!s Los!s ne$%!&!s o %"g!s '($os
CALIDAD DE REFUERZO FX=2,800 kg/cm2 FX=3,500 kg/cm2 FX=,200 kg/cm2 0)0025 0)0020 0)00*+ 0)0030
0)0025
0)0020 0)00*5
La cuantía mínima a proporcionar será entonces: Losas 5B9 ) 0.00l< b d &cm' Buros 5B9 ) 0.00l b d &cm'
Dónd7 d ) 2istancia de la fibra interna en comprensión al centro de refuer$o de tracción &cm.'. Los muros de más de cm. de espesor! e7cepto para muros de sótano! tendrán el refuer$o en cada dirección! colocado en dos capas paralelas a las caras del muro.
.<.. COLU=0AS Los criterios más importantes en cuanto a tamaño mínimo " límites para el refuer$o de la columna se dan a continuación. Los criterios de diseño con respecto a los efectos de la esbelte$! " para reali$ar el cálculo mismo de la columna no serán presentados en el presente manual. írvanse consultar el Deglamento acional de 3onstrucciones los párrafos P=! P! P> " P
Ta#a-o #ni#o. Las columnas ue constitu"en los apo"os principales de un piso o techo tendrán un diámetro mínimo de 0. m! o en el caso de columnas rectangulares un espesor mínimo de 0.0 m " un área total no menor de >00 cm .
L#its "ara ! r*ur(o d co!u#nas El refuer$o vertical para columnas no será menor ue 0.0 ni ma"or ue 0.0@ veces el área de la sección transversal. El tamaño mínimo de la barra será un diámetro de QO &.< cm'. El n6mero mínimo de barras será de seis para columnas $anchudas " de cuatro para columnas con estribos. ..<.B. ;A+ATAS La $apata está sujeta a una acción en dos sentidos! o sea fle7ión en dos direcciones. u comportamiento con respecto al esfuer$o cortante es mu"
parecido a la de las losas de concreto cerca al soporte por una columna. in embargo! al contrario de las losas armadas en dos sentidos! por lo general no es económico proporcionar refuer$o en el arma para resistir la fuer$a cortante. (or esta ra$ón solamente el diseño de $apata! donde la fuer$a cortante total será asumida por el concreto. 2os tipos diferentes del esfuer$o cortante se pueden distinguir en la $apata: -
En dos direcciones! o sea un esfuer$o pun$ante;
-
En una dirección! o sea el esfuer$o cortante como en vigas.
%na columna soportada por una $apata trata de pinchar a trav#s de la losa por la tracción ue act6a en el perímetro de la base de la columna. 5l mismo momento la comprensión concentrada en la columna! está en una comprensión vertical o un poco inclinada! adicional al esfuer$o cortante. 3omo consecuencia! si se produce la rotura! la grieta tiene la forma de una pirámide cortada como muestra la figura R! con taludes de un ángulo de =/ apro7imadamente.
9ig. 11A
Rotura "or ! Es*ur(o Cortant n una ;a"ata
La tracción promedia en el concreto! ue falla de esta manera! puede tomarse como ella actuando en un plano vertical a trav#s de la $apata en el perímetro de la columna a una distancia d, de las caras de la columna &sección vertical a trav#s de NabcdO en la figura *'. El esfuer$o cortante en esta sección perim#trica se determina ahora con: T 1
=
V nl " b# d
2ónde: T 1
)
esfuer$o cortante &Jg,cm';
)
fuer$a cortante 6ltima &Jg';
b
)
longitud de la sección crítica en la figura * &cm';
d
)
espesor de la $apata &cm';
V 1
#
9ig. 11/ Sccions crticas d! Es*ur(o Cortant V 1
La fuer$a cortante 6ltima
se calcula de la siguiente manera. (rimero se
V 1
determina
considerando el 359 como crítico: V = 1.% ( G3 + G ( ) + 1.& ( ( R )
2ónde: G3
G(
D
)
peso propio de la viga &Jg':
)
peso propio de la columna &Jg'
)
reacción de cada viga lateral de la caja V
3on la fuer$a 6ltima relación;
se calcula ahora la presión sobre el terreno con la
σ n = V n " k !
2ónde: σ !
)
presión sobre el terreno &Jg,cm';
)
área total de la $apata &cm '
!
k
V 1
La fuer$a 6ltima
a tomarse en cuenta en la formula se calcula ahora con:
V 1 = σ ! ( k ! − Aabcd
2ónde: σ ! k !
)
la presión &Jg,cm';
)
área total de la $apata &cm ';
)
área dentro del perímetro &cm'
Aabcd
El segundo esfuer$o cortante ue debe considerarse en el diseño act6a en un plano vertical NefO &v#ase la Sigura *' a trav#s de la $apata ubicada a una distancia d de la cara de la columna. El esfuer$o cortante en esta sección se calcula con la ecuación. T a ! = V n ! " ( kd )
V ! ! = Aσ !
2ónde: T !
5
)
Esfuer$o cortante &Jg,cm'
)
Trea de la $apata:
)
(resión sobre el terreno &Jg,cm'
σ !
F
)
5ncho de la $apata &cm';
d
)
Espesor de la $apata &cm'; T !
El esfuer$o cortante
! calculado! no e7cederá de; T C = φ " c
1
? cuando se usa el concreto fUc ) 0 Jg,cm ; T C = #.&%( !1# )
1" !
= 1!.3! kg " c#
T !
El esfuer$o cortante
!
T c
! calculado! no e7cederá el valor de
EE*+-. as caractersticas hidráulicas del canal revestido de concreto son/ 0 !.3% m3"se2
#.##&
4 1.## m
5 1.#
6 #.#1(
v 1.!7 m"se2
y #.8% m
9 #.%1
El borde libre del revestimiento #.!# m. a cota del fondo del canal al inicio de la transición a2uas arriba del acueducto es/ :ota ; %&.%( m.s.n.m. :aractersticas del suelo, determinados en base al estudio de suelos/
-
2"m3 +eso unitario bajo el a2ua 1,#%# >2 " m3 :apacidad de car2a/ ? seco 3.% >2"cm! aturado 1.% >2"cm! ;n2ulo de fricción interna !&@
a/ Calul" 0id%uli" del auedu!" - Aebe estimarse la lon2itud del acueducto sin transición en !1 metros tres -
tramos de 7.# metros cada uno) :aractersticas hidráulicas de la caja/ 0 !.3% m3"se2 B 1.73 m"se2 #.##! y 1.#8 m.
4! 1.!% m. 5#
9 #.%3 n #.#1(
La# !%an#ii"ne# a lon2itud de la transición, tanto a2uas arriba as como a2uas abajo del acueducto, se puede calcular aplicando el criterio de BE6
para un canal trapezoidal
lon2itud de la transición m) 4! ancho del acueducto m) 43 ancho del fondo del canal m) 5 talud del canal G altura total del canal m) F 1.##" ! H 1.# = #.8%) I 1.!%"!J " <2. 1!@3#' 3.7( m. 3.7% m.
La en!%ada a disminución del pelo de a2ua en la transición a2uas arriba se calcula/ ∆ y = ∆ h v + C 2 h v =( 1+ C 2 ) ∆ hv 2
∆ hv=
2
(V −V ) 2
1
2g
=
1.73
2
−1.27
2 x 9.8
2
= 0.07 m.
:! #.3# del cuadro de coeficientes recomendados tipo de transición I lnea recta #.3#) +or lo tanto/
∆ y = ∆ h v + C 2 x ∆ h v =( 1 + C 2 ) ∆ hv ∆ y = Disminucion del pelo del agua ( m ) ∆ h v = Diferencia enla carga develocidad ( m ) C 2
:oeficiente de perdida en la entrada 2
∆ hv= V
V
2
1
2g
Belocidad del a2ua en el canal a2uas arriba m"se2)
1
Belocidad del a2ua en el acueducto m"se2)
!
∆ y= ¿
-
2
( V −V )
1H #.3#) = #.#7 #.#8 m.
La elevación 4 al final de la transición de entrada o el inicio del acueducto se
determina se2ún la e=presión/ CotaB =Cota A + y A −( y B + ∆ y ) y; tirante de a2ua en el canal a2uas arriba m) y4 tirante de a2ua en el acueducto m) ∆ y = disminucion del pelo del agua ( m ) :ota 4 %&.!( H #.8% I 1.#8 H #.#8) :ota 4 %&.31 m.
La #alida a elevación del pelo del a2ua en la transición a2uas abajo se determina usando un valor :# #.%# en / ∆ y =( 1−0.50 ) 0.07 =0.03 m.
-
a cota : %&.31 I 7.# = #.##!) %&.!8$ m.s.n.m. a cota A %&.!8$ H 1.#8 H #.#3 I #.8% %&.($$ m.s.n.m. a pKrdida de car2a total por la construcción de la estructura resulta ser/ %&.%( I %&.($$ #.#7( ∆ hv ∆ L + ∆ h v C 0 L2ual a/ . :1 H #.#7 = #.3# H #.#1( H #.#3% #.#7 Berificando relación 4"y acueducto 1.!%"1.#8 1.1% valores recomendados 1 I 3) Berificando el comportamiento del acueducto con el valor n reducido con el !#M osea con n #.#11! +ara 0 !.3% m3"se2. G #.81 B !.#$ m"se2 9 #.$8 9 N 1.# ->. Este resultado es satisfactorio, porue el número de 9roude 9) es mucho menor ue 1.# 4orde libre #.!# m. acueducto se da un borde libre i2ual al borde libre del revestido del canal osea #.!#) 1.#8 H #.!# 1.!8 1.3# m.
