AZUD DERIVADOR Diseño HIDRÁULICO 1.- Diseño de la la sección de contro controll de vol!enes vol!enes e"cedentes e"cedentes
a d e DV yc vc y/ v/
........-
#/ .y0 .y1 . p .*T .$ .-
Carga de velocidad. [m] Altura de agua sobre la cresta del vertedero. [m] Carga total cobre la cresta del vertedero. [m] Desnivel en entre la la cr cresta de del cimacio y la solera de del canal de de ac acceso. [m] Tirante crítico en la cresta del cimacio. [m] ms Velocid elocidad ad críti crítica ca en la la cresta cresta del cima cimacio cio.. Tirante conjugado menor. [m] Velocidad elocidad del del agua en en la sección sección donde donde se se presenta presenta el tirant tirantee conjugado conjugado menor al pi del cimacio. !"mero de #roude al pi del cimacio. [adim] Altura Altura del resalto resalto en el el po$o po$o de amortig amortiguació uación% n% conocido conocido tambin tambin como& como& tirante conjugado mayor. [m] Altura del agua en el inicio del canal de descarga. [m] 'ro(undidad del tan)ue amortiguador. amortiguador. [m] *ongitud del tan)ue amortiguador. [m] Desniv Desnivel el entre entre el nivel nivel )ue alcan$ alcan$aa la la carg cargaa tota totall sobr sobree la la cres cresta ta del verted vertedero ero y el nivel del po$o de amortiguación. [m]
C#lc$lo de la car%a de diseño &Hd& 2 ma,
C * d
1
0
2m+,.- Caudal m+,imo de diseo m s C .- Co Coe( e(ic iciiente ente de de desc descar arga ga e,p e,per eriimen mental tal m s * .- *ongitud de la cresta del vertedero [m] d .- Altura de agua sobre la cresta del vertedero [m] 34e recomienda )ue la carga de diseo (luct"e entre 5.6 y 0.5 [m] para 6 a 055 [m 17s]
Donde&
1
5.6
respectivamente3. d
'ara&
T 8 /55 [ao] C 8 0 * 8 00.;5 [m]
2 ma, C *
0
1
8 1:.01: m s
2 p 8 2ma,
9
1
d 8
5.>> [m]
Veri'icación del e'ecto de la velocidad del a%$a al in%reso del vertedero. ve rtedero. 4i& 4i&
DV d
DV d
/.11 (
?l e(ecto de la velocidad es despreciable.
d e 8
/.11
4e considera )ue el e(ecto de la velocidad es signi(icativo.
e 8 d @ a
(
?valuando& DV 8 1.65 [m] d 8 5.>> [m]
(
Dv
8
d
e 8 d
1.> BB /.11
C#lc$lo del tirante ) la velocidad v elocidad cr*tica en el ci!acio. Datos&
d 8 * 8
T + /55 [ao] 2m+, 8 1:.01: m s 1
Tirante crítico&
2 yc ma, * g yc 8
Velocidad crítica&
vc
0
5.>> [m] 00.;5 [m]
1
5.;6 [m]
2 ma, yc *
vc 8
m 0.61 s
Alt$ra de res%$ardo del ci!acio. 'ara& s
(
E 8 5./6 m , 5.1
2 06 m
s
(
E 8 5.F5 m , 5.;
2 B 06 m
s
(
E 8 5.:5 m , 5.
2
6
1
m
1
1
*a altura de resguardo para el cimacio proyectado es&
E 8
5.:5 [m]
er'il del ci!acio tio Crea%er Coordenadas del ci!acio tio Crea%er Hd + 1 ! Hd + .22 ! " /!0 ) /!0 5 5./1 5./ 5.5F 5.0 5.5/ 5.1 5.55 5.F 5.5/ 5.; 5.5; 5.> 5./F /.5 5.0; /.0 5.F5 /.F 5.6: /.: 5.>: 0.5 /.00 0.6 /.>> 1.5 0.>0 1.6 1.>0 F.5 F.1 F.6 ;.00
-/
" /!0 ) /!0 5.55 5./// 5.5 5.510 5./> 5.55; 5.0; 5.555 5.16 5.55; 5.61 5.561 5.:5 5./06 5.>> 5.00; /.56 5.1F /.01 5.F: /.F 5.:;6 /.:; /.5:0 0.05 /.;60 0.;F 0.F:> 1.5> 1.16: 1.60 F.110 1.6 6.F;;
5 5 5 5 5 / / / / / / 0 0 1 1 F F
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 -/ -/ -0 -0 -1 -F -6
3$ente4 Tratado G+sico de 're sas
er'il del ci!acio Crea%er H d + .5 ! Ci!acio tio Crea%er 5.55 5 -/ -0
0 ! / ) -1
-F -6
5.65
/.55
/.65
0.55
0.65
1.55
1.65
F.55
F.65
-;
" /!0 3$ente4 ?laboración propia.
6an7$e a!orti%$ador Caudal unitario )& 18 Iteración.Datos asumidos&
)
Altura total de caida&
Velocidad al pi del cimacio&
2 ma,
8
*
/.;6
y/ 8 a 8
?valuación
:8 Iteración.Datos calculados&
Altura total de caida&
Velocidad al pi del cimacio&
sm
$ d
a y/
$
1.>5 [m]
8
v/
y/
0g $ m >.;1 s
) v/
y/ 8 5./ [m] y/
a y/
$
1.; [m]
8
v/
y/
5./ [m] 1.65 [m]
0g$
>.6/ m s
v/ 8 Tirante conjugado menor&
m1
5.15 [m] 1.65 [m]
v/ 8 Tirante conjugado menor&
) v/
y/ 8 5./ [m] y/
v/
/
#/ .- !"mero de #roude. [adim] v/ .- Velocidad del agua en la sección donde se presenta ms el tirante conjugado menor al pi del cimacio. y/ .- Tirante conjugado menor [m] #/ 8 ;./: [adim] 9 ,iste resalto claro y estable= ?valuando& Donde&
#*IJK 4I'?LCLMTHCK.
Tirante conjugado mayor y 0& y0
0 y/ v/0
g
y0 8 Velocidad de (lujo&
v0
#0
F
y/ 0
/.;5 [m] v/ y/ y0
v0 8 Veri(icación dell tipo de (lujo&
y/0
/.51 [m] v0
g y0
#0 8
5.0; [adim]
9
#*IJK 4IGCLMTHCK.
*ongitud del tan)ue amortiguador& *T 6 y 0 y/ *T 8 :.50 [m] 2
Tirante normal y 1. Donde&
Datos& 2 b 4 n
2 A ' n 4 8 8 8 8
.....-
/ A
n '
6
0
1
1
4
/
0
Caudal Nrea idr+ulica de la sección transversal 'erímetro mojado Coe(iciente de rugosidad 'endiente de la línea de energía
m1
s
[m0] [m] [adim]
m m
2m+, 8 1:.01: m s * 8 05.65 [m] m 5.550 m
Tabla 6-; Valores del coe(iciente de rugosidad n. '+g. //5
4ección del canal asumido& Lectangular.
'erímetro mojado& Nrea idr+ulica&
' 8 b @ 0Py1 A 8 b P y1
Ladio idr+ulico&
L
b y1
b 0 y 1
C#lc$lo del tirante nor!al ) < )<
=<
/!0 /./55 /./65 /./:5 /./:6 /./:;
/!0 05.65 05.65 05.65 05.65 05.65
; 0F.: 0F.: 0F.: 0F.: 0F.:
A /!:0 00.66 01.6> 01. 0F.5 0F.//
/!0 00.:5 00.>5 00.>F 00.>6 00.>6
y1 8
/./> [m]
A
>?<
/:. /1.>1 /.F> 055.5 05/./;
A
:?<
'
>.50 >.5F >.56 >.56 >.56
6
0
1
1
00.F6/ 0F.// 0F.:> 0F.6 0F.>
e Q
A '
6
0
1
1
0.60 5.>:1 5./ 5.515 5.55/
3$ente4 ?laboración propia.
?l tirante normal es& *a velocidad de (lujo es&
v1
2 A
v1 8 ?l !"mero de #roude es&
#1
#1 8
2 b y 1
m /.6F s
v1 g y1
5.F6 [adim]
*a pro(undidad del tan)ue amortiguador es&
9
p /./6 y 0
p
8
#*IJK 4IGCLMTHCK.
y1
5.;; [m]
:.- Diseño de la =ocato!a
Datos& Descarga a travs del ori(icio& *ongitud del ori(icio& Altura calculada& Altura con re(erencia a la cota superior del ori(icio& Altura con re(erencia a la cota in(erior del ori(icio& Coe(iciente de descarga& 2 calc
Condición&
*a altura de la bocatoma es&
0
2 * / 0
8 8 8 8 8 Cd 8
Cd *
0g 00
2 5.56
8 8
2calc
5.5: [m]
1
8
1
5.56
/ 1
0
5.56 5.15 5.5: 5.;1 5.:5 5.;/
m1
s
[m] [m]
m1
s
[m] [adim]
<.- Diseño del desarenador
*des
Donde&
Datos.-
2 A
T C
*des .- *ongitud del desarenador 2 .- Caudal A .- Nrea de la sección desarenadora .- 'ro(undidad del desarenador T .- Tiempo de sedimentación C .- Coe(iciente de seguridad Descarga total sobre el desarenador Anco del desarenador 'ro(undidad del desarenador Di+metro del grano
[m]
m1
s
[m0] [m] [s] [adim] 2 8 G 8 8 Ø 8
5.56 m s /.55 [m] 5.;5 [m] 5./6 [mm] 1
Coe(iciente de seguridad Condición de velocidad del agua en el desarenador&
C 8 vcalc 8
/.05 5.5> m s
.< m s
T 8 65.5;; [s] *des 8
1.55 [m]
AZUD DERIVADOR Diseño E@6RUC6URAL 1.- @ección de control Veri'icación a las condiciones de s$=resión en la sección de control
C+lculo de la longitud de (iltración mínima.
*(
C Dv
Donde& *( .- *ongitud mínima de (iltración C .- Coe(iciente de (iltración Dv .- Desnivel entre la cresta del cimacio y la solera del canal de acceso Valores del coe'iciente de 'iltración C aterial C
[m] [adi [m]
Arcilla dura Arcilla muy dura Arcilla de consistencia media Arcilla pl+stica Cascajo y grava Cascajo% grava y arena Rrava gruesa Rrava y arena Rrava media Arena gruesa Arena tamao medio Arena (ina Arena muy (ina o limo
'ara cascajo y grava&
C 8 Dv 8 *( 8
/.>5 /.;5 0.55 1.55 0.65 1.55 1.55 1.65 F.55 6.55 ;.55 :.55 >.65
0.65 1.65 [m] >.:6 [m]
C+lculo de la longitud compensada.
*ce
* 1
*V
Donde& *ce .- *ongitud compensada * .- *ongitud total de los recorridos ori$ontales de (iltración *V .- *ongitud total de los recorridos verticales de (iltración De la #igura&
* 8 l0 @ lF @ *T @ l6 *V 8 l/ @ l1 @ 0 l; @ l:
Datos a considerar& l/ l0 l1 lF l6 l; l: Condición a cumplir&
[m] [m] [m]
8 /.;6 [m] 8 1.55 [m] 8 /.15 [m] 8 1.1F - l0 8 5.1F [m] 8 5.F5 [m] 8 /.06 [m] 8 5.F5 [m]
* 8 /5.:; [m] *V 8 6.>6 [m] *ce 8
.FF [m]
*ce B *( .FF B >.:6
C+lculo del diagrama de subpresión.
4 p,
*c, CE E * ce
Donde& 4 p, .- (uer$a de subpresión en un punto , CE .- #actor de subpresión
[Qg] [adim]
Qg
S .- 'eso especí(ico del agua .- Distancia vertical entre las elevaciones de la cresta del cimacio y el de(lector E .- Distancia vertical entre la elevación del punto donde se inicia la (iltración y el punto , considerado *ce .- *ongitud compensada *c, .- *ongitud compensada del punto , considerado con respecto al punto donde se inicia la (iltración
m1
[m] [m] [m] [m]
Valores del 'actor de s$=resión CB 6io de '$ndación Cimentación en roca sana Cimentación en roca de mediana calidad Cimentación en material permeable
'ara Cimentación en roca de mediana calidad&
CE S *ce
8 Dv @ l/ - l; - l:
Del gr+(ico&
4 p,
655 1.65
E
CB 5.06 5.65 /.55
8 8 8 8
5.65 Qg /555 m 1.65 [m] .FF [m]
1
5.1:
C+lculo de las longitudes compensadas en los puntos de an+lisis. *cG 8 /.;6 [m] 'ara el punto G& E 8 /.;6 [m] 'ara el punto C&
E 8
/.;6 [m]
*cC 8
0.;6 [m]
'ara el punto D&
E 8
5.16 [m]
*cD 8
1.6 [m]
'ara el punto #&
E 8
5.F5 [m]
*c# 8
;.F5 [m]
'ara el punto R&
E 8
/.;6 [m]
*cR 8
:.;6 [m]
'ara el punto &
E 8
/.;6 [m]
*c 8
:.: [m]
'ara el punto H&
E 8
5.55 [m]
*cH 8
.FF [m]
C+lculo de las subpresiones en cada uno de los puntos de an+lisis. 'ara el punto G& 'ara el punto C& 'ara el punto D&
4 p G 8 4 p C 8 4 p D 8
0%0;.5/ 0%5>1.6: /%/0.F>
Qg m0 Qg m0 Qg m0
'ara el punto R& 'ara el punto & 'ara el punto H&
4 p R 8 4 p 8 4 p H 8
Qg //66.:/ m Qg //15. m Qg m 5.55
'ara el punto #&
4 p # 8
:;0.60
Qg m0
4 pD 4p#
?(ectuando una relación de tri+ngulos&
lF 4 p?
*T
4pD
4 p? 8
C+lculo del espesor de losa&
e
4 pD 4p? lF
4
4p# l F l F *T
pD
/%/:0.;0
m0
/11 . 4 p?
m
Donde& e .- ?spesor de losa 4 p? .- 4ubpresión en el punto ? Sm .- 'eso especí(ico de la mampostería utili$ada e e
Qg
8 8
[m]
8 0%055
Qg m0
Qg m1
5.:/ [m] 5.:5 [m]
?s necesario utili$ar un dren al inicio de la losa% por tanto&
eE
e 0
eE 8
5.16 [m]
:.- Veri'icación de la esta=ilidad de los !$ros laterales
Datos iniciales. Tipo de muro& uro de gravedad con paramento interior inclinado. 'osición del relleno& ori$ontal Nngulo del paramento inclinado& U 8 Nngulo de inclinación del relleno& W 8 C&
X E c
(
Lelleno&
X c
8 :1 8 11
8 8 φ 8
Qg
Qg
m1
0
cm
8 0./5 8 /%/55
tn
tn
m1
m0
Lesist esp. compresión
#undación& X( 8 :. tn m c( 8 .< tn m φ( 8 :5.> [] Zadm 8 . tn m
:.5> tn m tn m [] 1
1
0
0
0
Di!ensiones del !$ro. F
5 YYY
5 5
YY YY YY YY YY 5 5
YY YY YY YY YY YY 5
1.6
/ 0 1
1 0 0.6 ! / H a r $ t l A
0 /.6
8 8 8 8
1.65 .< 1.05 5.55
[m] [m] [m] [m]
G 8 .5> P 8 0.15 [m] b/ 8 5.6 P / 8 5./6 [m]
/ 5.6
b 0
5 5
5.6
/
/.6
ase /!0
0
0.6
0 tan
8 /./; [m]
b1 8 .> [m] bF 8 G - b/ - b0 - b1
C#lc$lo del e!$Fe activo - Gtodo de Ran;ine Coe(iciente de empuje activo& a 8 5.00 [adimensional] ?a 8 1.61 [tn] ?mpuje activo&
8
5.F
3$eras =raos de !o!ento ) !o!entos resistentes eso /tn0
Área
rao de !o!ento JAl $nto OK. /!0
/
O/ 8 X P
8
1.1;
,/
b1
0
O0 8 X P
8
/.F6
,0
G
8
1./
,1
b0
8
F.F
,F
8
/.0:
,6
,;
1
O1
F
OF
b0 0 0
b0 0 0
6
O6 8 X P
;N
O ;
NN
b/ b0 1
0 ?a v 8 ?a P sen β
bF
0
8
5.:F
0.F:
8
/./6
/.;:
8
/.1:
6.1>
b 1 b F
8
/.:;
>.:5
b 0 b 1 b F
8
0.01
0.>1
R +
:1.
0 1
b 1 b F
0 b0 1 b/ 0
0 b/ b0 1
b1 bF
G
3R + 1.M< N NN
o!ento /tn!0
Nrea considerada sólo cuando el muro soporta un terrapln de relleno inclinado. Componente vertical de la (uer$a de empuje presente sólo cuando se tiene un terrapln de relleno inclinado.
Deter!inación de la '$era =rao ) !o!ento act$ante o de volteo. ?a 8 1.61 [tn] #uer$a& Gra$o&
y5
/ 1
omento& V 8
8
/./: [m]
F./0 [tnPm]
Veri'icación al v$elco.
#4V
L V
#4V 8
6.// \ /.6
Veri'icación al deslia!iento. ?ntonces&
/.6
#4D
L 8 /F.1 [tn] G 8 0.15 [m] tan E 5.11 cE 8 5.000 tn m 0
#L #D
/.6
#L 8
6.65 [tn]
#4V 8
/.6; \ /.6
Veri'icación contra la 'alla or caacidad ortante. 'unto de aplicación de la (uer$a de reacción L&
,
L
V L
8
/./1 [m]
?l valor de la e,centricidad es&
e8
0
e
, 8
5.50 [m]
G ;
P
5.50
5.1>
*as presiones de contacto en el suelo de (undación son&
ma,
min
#
L
G
#
L
G
/
; e
/
; e
G
G
8
;.:: tn m
8
;.0/
Zadm
0
tn
m0
B
5
Veri'icación de los es'$eros de corte en la $nión del talón con el !$ro. ?s(uer$o de corte&
/
ma, min G bF
Z/ 8
#uer$a cortante&
v/ 8
Condición&
vu
ma, / 0 /.: v/
/ bF / m 8
5.>6 / / m
;.60
vc
G
min
;.;6 tn m 0
5.> [tn]
5.61
(cE
/:.6>
Veri'icación de los es'$eros or 'le"ión en la $nión del talón con el !$ro. omento (lector& ódulo de sección&
u
/.: v/ 4,
/ /0 ;
bF
8
0
8
5.F5 [tnPm]
5.50 [m1]
?l es(uer$o de tracción por (le,ión en el talón debe culplir& ( t
u 5.;6 4,
5.5/
/.56
( cE
1F.>0
m m m
m]
0
0
0
[m]