CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE CANALES DE SECCIÓN TIPO HERRADURA ESTÁNDAR.
Donde
R=
radio de la bóveda
Β=
ángulo con la horizontal que hace el radio que toca la intercepción de la superficie de con la bóveda.
h=d = colado del agua (tirante) A =
área moada
!=
per"metro moado
R=
radio hidráulico
n=
coeficiente de rugosidad.
CÁLCULO HIDRÁULICO
#l área moada es igual a$
π xβ A% = &.' r (*.+,-
sinp) = /0 r
90
1onde r es el radio de la bóveda 23 es el ángulo con la horizontal que hace el radio que toca la intersección de la superficie del agua con la bóveda. d3 es el calado (%irante) de agua. #l per"metro moado es igual a$
π xβ ! = r (*.45'
) = / r
90
#l radio hidráulico es igual a $
R=
A P
2
=
k 1 X r k 2 X r
= /* r
#l caudal es igual a$ 1
6=
n
2
R 3
1
j 2
K q=
Q 1 /2
S
7 = pendiente. 8aracter"sticas hidráulicas de t9nel tipo ba9l que funciona como canal para diferentes tirantes. %abla 0
!ara caso
el del
cálculo de dise:o de t9neles de tipo herradura que funcionan como canales3 se tienen las siguientes consideraciones. Donde:
Y = tirante
D = diámetro A = área P= perímetro mojado R = radio hidráulico
PROPIEDADES HIDRÁULICAS DE LAS SECCIONES EN HERRADURA Tabla 2
;#<8>1A1#7 1# 1>7#?
•
!ara caudales constantes oscila entre 0.' a .' m@s3 pudiendo admitirse valores maores cuando el caudal es mu variable.
•
#n t9neles a presión las velocidades generalmente var"an de .' a ,.' m@s.
•
Rugosidad$ puede utilizarse$ n$&.&0* ó n$&.&0'
•
7i la roca es sana$ n$ &.&,
•
#n t9neles que trabaan a gravedadB el tirante no debe pasar el 5'C de la altura total.
•
#l borde libre $ D< E&.,& m (m"nimo=&.*&m)
•
!uede utilizarse$ D<=*&CR (debe verificarse). PROBLEMA
8alcular (por suma de áreas per"metros parciales) A3 p3 %3 R3 de un t9nel cua sección transversal es de herradura3 como se muestra en figura. 7e sabe que el radio es de m el tirante de agua * m.
SOLUCIÓ! Dato"!
Se pide! A# p# R# $# %
r = &'(( m' % = )'(( m'
1escomponiendo el área transversal en * áreas parciales3 se tiene$
1onde$ r =m o 1=,m 8álculo de A03 !0 %0 $
F = &.&5--1 = &.&55- (,) F = &.*',,m 10 = 1 = G , = 5 1e la relación$
y 0.3544 = = 0.0433 D1 8
!ara esta relación de la tabla 3 se tiene3 se tiene$
A 1 2
D1
=0.012 6
A0 = 5 (&.&0-) = &.5&-, m P1 2
D1
=0.4269
!0 = 5 (&.,-+) = *.,0,5 m T 1 =2 √ y 1 ( D1− y 1 )=2 √ 0.3544 ( 8 −0.3544 )
%0 = *.+ m 8álculo de A 3 ! $
8álculo de 4
−3.922
H=
2
=0.3539
8álculo de $
Itilizando el teorema de
!itágoras3 se tiene $
y =√ 4 −3.6441 =1.6450 m 2
2
F = 0.-,'& m 8álculo de J
y %gJ =
3.6441
=
1.6450 3.6441
J = ,.+,5o 1e la figura3 se observa que$ A = Acuadrilátero G Atriángulo Atriángulo = Ao K G Atriángulo
=0.4514
8álculo de A del trapecio. L=
x 0.3539 = =0.2151 y 1.6450
Acuadrilátero = (b L) = (*.+ &.0'0 G 0.-,'&) 0.-,'& Acuadrilátero = '.++45 m 8álculo del A del sector circular. #l área de un sector circular3 para un ángulo J en grados es. 2
Ao =
π r α 360
1onde$ r =,.&& m
π ( 4 ) ( 24.2948 ) 2
Ao =
360
= 3.3922 m
2
8álculo de A del triángulo. Atriángulo = .' G , G 0.-,'& = *.+ m
% = √ y ( D y ) −
% = *.,-,0 m
A 10.8342 = =1.2171 p 8.9014 F = *.04 A = 0&.5*, m ! = 5.+&0, m % =5.,-,0 m F = *.04- m
