Diseño de Barraje Fijo

DISEÑO DE BARRAJE FIJO

Bocatoma con Barraje Fijo, es aquella estructura que tiene por finalidad levantar el tirante de agua con el objetivo de obtener una fraccion del caudal del rio abastecedor en dicha captacion, el barraje diseñado contara con la capacidad de no aceptar que la toma cuente con excesvia agua de entrada UBICACIÓN La ubicación de la bocatoma en el cauce del rio es de suma importancia, esta ubicación tiene que reunir los siguientes requisitos a) El caudal captado, tendra su direccion respectiva esta direccion debe tener el mismo gradiente del rio b) La captacion debera terner garantia de funcionamiento, aun en tiempo de estiaje (Sequia).

c) Los solidos o sedimentos que transpota el rio; deben ser restringuidos en su totalidad en su entrada captacion derivadora

d) El punto mas recomendable para la toma en el cauce del rio; esta dado en el punto donde la sedim cae poor gravedad producto del lado convexo en un tramo curvo del rio.

TOPOGRAFIA

1.- Curvas a nivel ( Levantamiento en planta del Rio), Tomando en cuenta el eje del barraje; 500 m ag como tambien aguas arriba, siempre desde el eje del barraje. ESCALA: 1:2000

ING. RIVASPLATA CORDOVA B. HIDRAULICAS -OBRAS DE ARTE

CHIMBOTE , 2015 -PERÚ


2.- Levantamiento en planta en una area de 100m x 100m, circunscrito la ubicación del barraje. ESCA

3.- Perfil Lonitudinal del Rio , por lo menos 1000m tanto aguas arriba como aguas abajo desde el eje d barraje. ESCALA en H = 1:2000 , ESCALA en V = 1:200 4.- Secciones transversales cada 50m. Aguas arriba, como aguas abajo ESCALA 1:100 y 1:200. ESTUDIO DE SUELOS 1.- Clasificacion S.U.C.S del lecho del rio (Suelo del rio) 2.- Seccion transversal que muestre los estratos , exactamente donde se asentara la bocatoma. 3.- Coeficiente de permeabilidad ( capacidad del suelo para transportar fluidos ) 4.- Capacidad portante. 5.- D.P.L (resultados de los ensayos para pilotes). 6.- Estimacion de sedimentos que transporta el Rio.

ANALISIS HIDROLOGICO

El estudio hidrologico nos permitira diseñar la ventana derivdora; ya que nuestra bocatoma devera fu aun en tiempo de avenidas de un caudal minimo en el rio, asi tambien el dimensionamiento de alguno elementos de la bocatoma dependen del comportamiento hidrologico del rio 1.- Caudal Máximo del rio. 2.. Caudal Medio. 3.- Caudal Minimo. 4.- Curva de caudal vs tirante en la zona del barraje.

DISEÑO HIDRAULICO DEL BARRAJE FIJO

�_�

Cc = Cota de la cresta en el b h Co = cota del lecho del río

�_� ℎ_�


h = altura de la ventana de C



ho = Altura desde el lecho de la parte inferior de la ventana Cc = Co + ho + h + 0.30 m

DIMENSIONAMIENTO DEL BARRAJE

�__�

3591.36 ho

1.8

h

0.9

0.3

Borde Libre

Carga sobre la Cresta Incluyento energia de Velocidad �.�

�.� = �^ / �^�/� �

��

��

�

Hd

1.8

SEGÚN NOVAK ( Cd = 2,4) �_��=��×�× 〖��〗 ^1 ,5

SEGÚN EL ING. RIGOBERTO ( �_��=2/3×�×�×√2�× 〖��〗 ^1,5

Qmax = Caudal maximo en el rio

Qmax = Caudal maximo en e

Cd = coeficiente de escurrimiento

C = coeficiente de escurrimie

L = Longitud del Barraje.

L = Longitud del Barraje.




Hd = altura de agua en la cresta

Hd = altura de agua en la cre

I. PESO PROPIO DEL BARRAJE

�

Para el analisis de estabilidad el peso propio viene hacer la mas importante ; ya que se lograra el equilibrio contrarest de empuje hidróstatico, empuje del lecho del rio, ect, el peso propio es una fuerza vertical con su linea de accion en el centro de gravedad

��

��

��

�

�� O Seccion I II III IV V VI VII VIII

Area 0.92 2.45 4.95 7.37 2.97 17.9 0.41 0.95

Peso especifico Peso Tn 2.4 2.21 2.4 5.88 2.4 11.88 2.4 17.69 2.4 7.13 2.4 42.96 2.4 0.98 2.4 2.28 91.01

X (m) 0.36 1.7 0.58 2.31 4.15 13.35 22.88 22.81

II. PRESION HIDROSTATICA

��

�,�� , �

��




Seccion I II

Fuerzas (Tn)Distancia (m)Mom (Tn-m) 7.99 4.06 32.44 5.54 3.51 19.45 13.53 51.88

III. EMPUJE POR EL LECHO DEL RIO

El empuje caracterizado por el lecho del rio; es si no mas, el peso especifico del espesor de solidos ub la cara del barraje; el Bureau Reclamation considera un valor de 1.4 Ton /m3

Fr Bureu R.

4.032 1.4

Ton

el analisis siempre estara vigente al punto d "O" , actuando esta fuerza a una distancia =

Ton/m3 M.Fr

Volumen 2.88 m3 VIII. LONGITUD DEL BARRAJE

ALTUNIN

III. EMPUJE DE LOS SEDIMENTOS SEGÚN ING. RIGOBERTO ��=1/2 �× 〖ℎ�〗 ^2× 〖��〗 ^2 (45−∅/2)

�=1,81√((�×��)/� �) �

ht BLECH

�=(�×√�)/� ^(1/5)

3.23

Peso especifico del material H - base ( donde H = altura d base del barraje).

coeficiente de friccion interna

∅

PETIT

�=2,45×√� �




B

34.65

��




0,282�� 0,175��

�^1,85=2�^0,85 �

�=0,2�� =0,5 ��

estiaje (Sequia).

X;Y = Coordenadas de la cresta en el punta mas alto del barraje

u totalidad en su entrada a la Coordenadas en el perfil de la cresta

el punto donde la sedimentación

X (m) 0.344 0.68 1.008 1.322 1.621 1.911 2.187 2.455 2.709

Y (m) 0.029 0.133 0.233 0.369 0.542 0.731 0.94 1.158 1.393

IV. EMPUJE DE SUBPRESION

Es una fuerza de empuje produci del barraje ( en la base ). Se emp tos finitos. dependiento de la gráfica segun coordenadas en x( disntacia m) Resulta una fuerza total de empu con una linea de accion medida d

je del barraje; 500 m agua abajo




icación del barraje. ESCALA: 1:500

guas abajo desde el eje del �

LA 1:100 y 1:200. V. FACTOR DE SEGURIDAD AL DESPLAZAMIENTO Formula :

ntara la bocatoma.

��=(��×∅)/��≥1, 5

Donde: FV= fuerzas Verticales FH = Fuerzas Horizontales ∅ = coeficiente de friccion entre el barraje Y el suelo de cimentacion

stra bocatoma devera funcionar ensionamiento de algunos VI. FACTOR DE SEGURIDAD AL VOLTEO

Formula:

��=(∑▒ 〖�� 〗 )/ (∑▒ 〖�� 〗 )≥2

VII. CALCULO HIDRAULICO Cota de la cresta en el barraje cota del lecho del río 0 h �� _� t t p s : / DE ARTE ING. RIVASPLATA CORDOVA B. HIDRAULICAS -OBRAS /

altura de la ventana de Captacion

Avenida máxima del proyecto = Q


0 h t FIJO DISEÑO DE BARRAJE t p s Altura desde el lecho del rio hasta : rte inferior de la ventana de C. / / w w w . y o Cc = 3594.36 u t u b e . ECUACION DE BERNOULLI c o m / �_0/�+ 〖� _0 〗w^2/2�+�_0=�_1/�+ a _1+ 〖ℎ�〗 _(0−1) 〖� _1 〗 ^2/2�+� t c h Po Presion en ? el punto 0 v Q Caudal de=maxima avenida R u Vo Velocidadxen el punto 0 J V1 Velocidad L en el punto 1 5 9 g Gravedad D 1 P1 Presion en r el punto 1 c Yc Tirante en el punto 0 ÚN EL ING. RIGOBERTO ( C = 0,60) d1 Tirante en el punto 1 �×√2�× 〖��〗 ^1,5 B

Longitud del barraje

x = Caudal maximo en el rio

q

Caudal unitario

coeficiente de escurrimiento

Y

Peso especifico del agu

ongitud del Barraje.

〖� _0 〗 ^2/ 2�

�_1

1.50 200 3.84 9.16 9.81 0.63 1.50 0.63

34.65 5.77 1000

0.75



DISEÑO DE BARRAJE FIJO 〖� _0 〗 ^2/ 2� altura de agua en la cresta 〖� _1 〗 ^2/ 2�

eso propio viene hacer la fuerza a el equilibrio contrarestando a las el lecho del rio, ect, cal con su linea de accion

23,553.81〖� _1 〗 ^3

53,108.26〖� _1 〗 ^2

−

〖� _1 1 〗 ^3

��

〖� _1 〗 ^2 2.25

−

�_1

��

M (ton - m) 0.79 10.00 6.89 40.86 29.58 573.52 22.51 52.01 736.16

4.28

0.63

FORMULA DEL MOMENTUM

�_2=−�_1/2+√( 〖� _1 〗 ^2/4+ ( 〖 2�_1 〗 ^2×�_1)/�)

d2 =

d2

-0.315

+

3.30

2.98

LONGITUD DE LA POZA DISIPADORA




del espesor de solidos ubicado sobre

estara vigente al punto de refericia fuerza a una distancia = 0,80

S SEDIMENTOS

especifico del material ase ( donde H = altura del barraje, del barraje).

ciente de friccion interna del rio






DISEÑO DE BARRAJE FIJO PERFIL DE LA CRESTA DEL BARRAJE Fórmula otorgada por el cuerpo de Ingenieros del Ejercito

^1,85=2�^0,85 �

1 1,5

alto del barraje

fuerza de empuje producida por el agua filtrada por debajo raje ( en la base ). Se emplea el metodo de analisis de elemen

diento de la gráfica segun el area que abarque en las nadas en x( disntacia m) en el eje y(Presion Tn/m) a una fuerza total de empuje en toneladas; respectivamente a linea de accion medida desde el punto O




Fb Distancia

23.68 6.98

M. Fb

165.29

FV FH ∅ FSD

Tn m

67.33 17.56 0.55 2.11

CUMPLE

barraje Y el suelo de

M.estbiliza M.volteo

FSV

3

736.16 220.40

CUMPLE

a máxima del proyecto = Q = 200 m3/Seg

2 h t ING. RIVASPLATA CORDOVA B. HIDRAULICAS -OBRAS DE ARTE t p



1 �

Zo m3/s m/s m/s m/s2

m m m

Z1

2 h t �_2 t p s : / / w w w . y o u t u b e . c o m / 3594.36 w a t 3591.36 c h ? v = R u x J L 5 9 D 1 r c

m2/seg Kg/m3




〖� _1 〗 ^2

〖� _1 〗 ^2

+

+

44000

1.87

m









Diseño de Barraje Fijo

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