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Diseño de Caida Vertical en canal-chanchachala

A 1+560 mts de la toma lateral de un canal rectangular hay un desnivel de 0.9 m,para lo cual s vertical. Se pide realizarel diseño hidraulico y estructural de dicha caida. Los parametros hidr siguientes. CARACTERISTICAS DEL CANAL Aguas Arriba de la caida Q= 18.00 m3/seg b= 1.57 m n= 0.014 z= 1.00 s= 0.0008 m/m Δz = 3.00 m y= 2.231 m v= 2.12 m/seg v2/2g = 0.23 m H= 2.46 m

Aguas Abajo de la caida Q= b= n= z= s= y= v= v2/2g = H=

SOLUCION 1) Ancho de la Caida q=1.48*H^(3/2)= B= Q/q =

�=√((27∗�^2)/(8∗�∗�

5.711 m3/seg*m 3.152 m

B=(18.78∗√Q)/(10.11+Q)=

2.834 m

Asumimos B=

4.50 m Grad. Sexagesimal

2) Transicion de Entrada T1 = b + 2ZY = T2 = Lte = ( T1-T2)/(2Tgα) = Lte = Lte =

Asumimos L=

6.032 m 4.500 m 3.455 m 1.896 m 1.6 m 3.50 m

α= α= α=

12.5 22 25

Para α=12.5˚ Para α=22˚ (long de transicion de entrada) Para α=25˚ Long. Transicion Minima = 2.0 m

3) Dimensiones de la Caida q = Q/B = Yc = D = q^2/(g.DZ^3) = Ld = 4.30*D^0.27*Dz = Yp = 1.00*D^0.22*Dz = Y1 = 0.54*D^0.425*Dz = Y2 = 1.66*D^0.27*Dz = Lj = 6.9*(Y2-Y1) = Long. Posa Disipad = Ld+Lj = Resalto = Y2/6 =

4.00 m3/seg*m 1.6801 m 0.06 m 6.05 m 1.62 m 0.49 m 2.33 m 12.71 m 18.76 m 0.39 m

DATOS DE LA POZA DISCIPADORA

POSA DISIPADORA = RESALTO =

B* = B+0.2 = Y* = V*= V²*= S=

4.70 m

1.852 m 2.068

m/seg

4.277

0.0008

m/m

E1

PERFIL DE LA CAIDA VERTICAL Yc >=0.4*Yc (distancia a agujeros de ventilacio

Y 2.23 m

1.68 m

2.460 m 3.00

Y1 1.62 m

Dz

Yp Ld 6.05 m

0.49 m Φ

(Y2)/6 0.40 m

Lj 12.71 m 19.00 m Ld+Lj

4) LONGITUD DEL TRAMO RECTANGULAR(Inmediatamente aguas arriba de la caida) 5.88035 m L = 3.5*Yc = Asumimos L= 6.00 m 5) TRANSICION DE SALIDA T2 = T3(espejo de canal) = Lte= T3-T2/(2Tgα) = Lte =

Asumimos L= 6) VERIFICANDO ENERGIA E1 = Yn + (V^2)/2g = Y2=

4.50 m 6.03 m 3.46 m 1.90 m 3.50 m

2.460 m

Z= S=

2.33 m 0 0.001 m/seg

B= V2=

4.50 m 2.21 m

Para α=12.5˚ (long de transicion Salida) Para α=22˚ Long. Transicion Minima = 2.0 m

TIPO I II III IV V

TRANSICION Recta o Brusca Recta Ovalada Planos Intercept. Alabeada

E2 = 2.46 m La poza discipadora tiene que ser diseñada de tal manera que pueda absorver la energia

e igualar o aproximar, la energia aguas arriba con la energia aguas abajo para evitar excesos d Entonces : PERDIDAR DE CARGA Poza Discip = 2.070 m = y* + v^2/ (2*9.81) Tran. Salid = 0.0070 pierde energia TOTAL = 2.0768

Si la energia total igual a = 2.077 m es igual o aproximado a la energia en 2 (E2) , que corresponde a agu entonces el diseño estara bien, de lo contrario CAMBIAR PENDIENTE DE LA POZA TOTAL ≡ E2 ≡ CUMPLE APROX. 2.0768 2.461 Min 2.00 m

19.00 m

POZA DISCIPADORA

3.50 m

4.7 m

S = 0.8‰

6.00 m

4.5 m

1.6 m

3.50 m

Min 2.00 m

nal-chanchachala, km 8 +

el de 0.9 m,para lo cual se desea contruir una caida aida. Los parametros hidraulicos del canal son los

s Abajo de la caida 18.00 m3/seg 1.570 m 0.014 1.00 0.0008 2.231 m 2.12 m/seg 0.23 m 2.46 m

m/m

�=√((27∗�^2)/(8∗�∗�^2 ))= 4.291676774

B=√Q=

4.242640687

Grad. Sexagesimal OBSERVACION Transicion de Transicion Bureau Reclamation Entrada de Salida Mexico α≤ α≤ Trans. Ent=Trans.Salida 27.5˚ 22.5˚

19.00 m 0.40 m

a a agujeros de ventilacion) E2

Y2

2.33 m

2.461 m

de la caida)

Ke 0.5 0.3 0.250 0.2 0.1

bsorver la energia

Ks 1 0.6 0.5 0.4 0.2

ajo para evitar excesos de velocidad en el diseño

2 (E2) , que corresponde a aguas abajo

S = 0.8 ‰

1.6 m

DE LA POZA

Diseño de Caida Vertical en canal-chanchachala

A 1+560 mts de la toma lateral de un canal rectangular hay un desnivel de 0.9 m,para lo cual s vertical. Se pide realizarel diseño hidraulico y estructural de dicha caida. Los parametros hidr siguientes. CARACTERISTICAS DEL CANAL Aguas Arriba de la caida Q= 18.00 m3/seg b= 1.57 m n= 0.014 z= 1.00 s= 0.0008 m/m Δz = 2.00 m y= 2.231 m v= 2.12 m/seg v2/2g = 0.23 m H= 2.46 m

Aguas Abajo de la caida Q= b= n= z= s= y= v= v2/2g = H=

SOLUCION 1) Ancho de la Caida q=1.48*H^(3/2)= B= Q/q =

�=√((27∗�^2)/(8∗�∗�

5.711 m3/seg*m 3.152 m

B=(18.78∗√Q)/(10.11+Q)=

2.834 m

Asumimos B=

4.50 m Grad. Sexagesimal

2) Transicion de Entrada T1 = b + 2ZY = T2 = Lte = ( T1-T2)/(2Tgα) = Lte = Lte =

Asumimos L=

6.032 m 4.500 m 3.455 m 1.896 m 1.6 m 3.50 m

α= α= α=

12.5 22 25

Para α=12.5˚ Para α=22˚ (long de transicion de entrada) Para α=25˚ Long. Transicion Minima = 2.0 m

3) Dimensiones de la Caida q = Q/B = Yc = D = q^2/(g.DZ^3) = Ld = 4.30*D^0.27*Dz = Yp = 1.00*D^0.22*Dz = Y1 = 0.54*D^0.425*Dz = Y2 = 1.66*D^0.27*Dz = Lj = 6.9*(Y2-Y1) = Long. Posa Disipad = Ld+Lj = Resalto = Y2/6 =

4.00 m3/seg*m 1.6801 m 0.20 m 5.60 m 1.41 m 0.55 m 2.16 m 11.12 m 16.72 m 0.36 m

DATOS DE LA POZA DISCIPADORA

POSA DISIPADORA = RESALTO =

B* = B+0.2 = Y* = V*= V²*= S=

4.70 m

1.852 m 2.068

m/seg

4.277

0.0008

m/m

E1

PERFIL DE LA CAIDA VERTICAL Yc >=0.4*Yc (distancia a agujeros de ventilacio

Y 2.23 m

1.68 m

2.460 m 2.00

Y1 1.41 m

Dz

Yp Ld 5.60 m

0.55 m Φ

(Y2)/6 0.40 m

Lj 11.12 m 17.00 m Ld+Lj

4) LONGITUD DEL TRAMO RECTANGULAR(Inmediatamente aguas arriba de la caida) 5.88035 m L = 3.5*Yc = Asumimos L= 6.00 m 5) TRANSICION DE SALIDA T2 = T3 = Lte= T3-T2/(2Tgα) = Lte =

Asumimos L= 6) VERIFICANDO ENERGIA E1 = Yn + (V^2)/2g = Y2=

4.50 m 6.03 m 3.46 m 1.90 m 3.50 m

2.460 m

Z= S=

2.16 m 0 0.0008 m/seg

B= V2=

4.50 m 2.16 m

Para α=12.5˚ (long de transicion Salida) Para α=22˚ Long. Transicion Minima = 2.0 m

TIPO I II III IV V

TRANSICION Recta o Brusca Recta Ovalada Planos Intercept. Alabeada

E2 = 2.46 m La poza discipadora tiene que ser diseñada de tal manera que pueda absorver la energia

e igualar o aproximar, la energia aguas arriba con la energia aguas abajo para evitar excesos d Entonces : PERDIDAR DE CARGA Poza Discip = 2.070 m Tran. Salid = 0.0070 pierde energia TOTAL = 2.0768

Si la energia total igual a = 2.077 m es igual o aproximado a la energia en 2 (E2) , que corresponde a agu entonces el diseño estara bien, de lo contrario CAMBIAR PENDIENTE DE LA POZA TOTAL ≡ E2 ≡ CUMPLE APROX. 2.0768 2.461 Min 2.00 m

17.00 m

POZA DISCIPADORA

3.50 m

4.70 m

S = 0.8‰

6.00 m

4.50 m

1.57 m

3.50 m

Min 2.00 m

nal-chanchachala, km 8 +

el de 0.9 m,para lo cual se desea contruir una caida aida. Los parametros hidraulicos del canal son los

s Abajo de la caida 18.00 m3/seg 1.570 m 0.014 1.00 0.0008 2.231 m 2.12 m/seg 0.23 m 2.46 m

m/m

�=√((27∗�^2)/(8∗�∗�^2 ))= 4.291676774

B=√Q=

4.242640687

Grad. Sexagesimal OBSERVACION Transicion de Transicion Bureau Reclamation Entrada de Salida Mexico α≤ α≤ Trans. Ent=Trans.Salida 27.5˚ 22.5˚

17.00 m 0.40 m

a a agujeros de ventilacion) E2

Y2

2.16 m

2.461 m

de la caida)

Ke 0.5 0.3 0.250 0.2 0.1

bsorver la energia

Ks 1 0.6 0.5 0.4 0.2

ajo para evitar excesos de velocidad en el diseño

2 (E2) , que corresponde a aguas abajo

S = 0.8 ‰

1.570 m

DE LA POZA

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramo 0 + 133.5 km. al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo

Ing. Reynaldo Campos Barrios - Proyectista

6.- CALCULO DE MOMENTOS FINALES :METODO DE CROS A.- PARA EL CANAL RECTO

4

-0.500

-0.500

-1335.38

1335.38

1326.43

2652.86

-3316.07

-1658.04

414.51

829.02

-207.25

-103.63

-3103.95

25.91

51.81

-12.95

-6.48

1.62

3.24

-0.81

-0.40

0.10

0.20

-0.05

-0.03

0.01

0.01

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

829.02

0.00

2652.86

-3320.55

-3320.55

-0.500

2

-0.500

3320.55

3320.55

-3316.07

0.00

-207.25

0.00

-12.95

0.00

-0.81

0.00

-0.05

0.00

0.00

0.00

0.00

3103.95

1

3

3103.952324

____________________________________________________________________________________________________ __________________________

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramo 0 + 133.5 km. al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo

Ing. Reynaldo Campos Barrios - Proyectista

1.- MOMENTOS FINALES: M23 =

-

M14

=

0.00

kg/m

M34 =

-

M32

=

3103.95

kg/m

M41 =

-

M43

=

-3103.95

kg/m

____________________________________________________________________________________________________ __________________________

Ing. Reynaldo Campos Barrios - Proyectista

-3103.95

0.00

0.00

0.01

0.00

0.20

0.00

3.24

0.00

51.81

0.00

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramo 0 + 133.5 km. al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo

____________________________________________________________________________________________________ __________________________

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramo 0 + 133.5 km. al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo

Ing. Reynaldo Campos Barrios - Proyectista

____________________________________________________________________________________________________ __________________________

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramoIng. 0 +Reynaldo 133.5 km.Campos Barrios - Proyectista al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo DISEÑO DE LA LOSA W1 =

319.98

kg/m

Carga distribuida Parte Superior

W2 =

2,031.31

kg/m

Carga distribuida Parte Inferior

W3 =

4,129.08

kg/m

Carga distribuida por presion del suelo

C : SISTEMA ESTATICO 1.97 w1 = 0,319.981 2

4

3

1

2

2.73

I1

1

w1 = 0,319.981

4

I2

3

w2 = 2,031.31

w2 = 2,031.31

w3 =4,129.08 c1.-

CALCULO DE LAS INERCIAS I

b x h³

=

12

Donde: c2.-

b

=

h

=

e

I1

=

I2

=

(analizamos solo para 1ml)

m

(espesor de losa)

=

0.0007

m3

K34

=

0.00034

m2

K43

=

0.00034

m2

SUMATORIA DE LAS RIGIDECES Suma de todas las rigideses que sale del punto (i)

ΣK 1

=

ΣK 2

=

ΣK 3

=

ΣK 4

=

0.0007

COEFICIENTE DE DISTRIBUCION d ij

c5.-

m

I ij / L ij

ΣK i=

c4.-

1.00 0.20

CALCULO DE LAS RIGIDECES K ij

c3.-

Ancho de losa

=

K/ΣK d 43 = d 34 =

0.50

d 41 = d 32 =

0.50

MOMENTOS DE EMPOTRAMIENTO PERFECTO Mº34 =

- Mº43=

W3 x L^2 =

1,335.38

kg/m

3,320.55

kg/m

12 C6.-

MOMENTOS ACTUANTE EN LOS NUDOS 3 Y 4 M 4-1 =

- M 32=

Momentos Finales Obtenidos por Cross M34 =

3103.95

kg/m

;

-

M32

=

-3,103.95

kg/m

M41 =

-3103.95

kg/m

;

-

M43

=

3,103.95

kg/m

Para tener completo el diagrama de momentos es necesario conocer los valores de los momentos en el centro de la luz de la losa D : CALCULO DE MOMENTOS CORTANTES

_____________________________________________________________________________________

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramoIng. 0 +Reynaldo 133.5 km.Campos Barrios - Proyectista al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo Formula general:

d1.-

d2.-

Vix

+

MB

- MA

Vx

=

Vx

=

Esfuerzo Cortante a la distancia "x"

Vix

=

Cortante a la distancia "x" Originado por las cargas sobre la viga

L

=

Longitud del tramo en analisis

Mi

=

Momento en el punto "i"

Mj

=

Momento en el punto "j"

-

L

Esfuerzo Cortante para Los Puntos 3 - 4 ( losa Inferior) Vx(+)

=

4,067.15

kg

Vx(-)

=

4,067.15

kg

Vx(+/-) Promedio: =

4,067.15

kg

Esfuerzo Cortante para Los Puntos Laterales 1 - 4 ó 2 - 3 Vx(+)

=

2,352.44

kg

Vx(-)

=

-129.19

kg

_____________________________________________________________________________________

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramoIng. 0 +Reynaldo 133.5 km.Campos Barrios - Proyectista al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo E : MOMENTOS MAXIMOS POSITIVOS e1.-

DIAGRAMA GENERAL PARA CALCULAR MOMENTOS MAXIMOS W

Mij

W

:

Carga Distribuida

Mij

:

Momento en el Tramo ij

Mx

:

Momento en el punto X

Vx

:

Cortante en el punto X

V

:

Cortante en el Tramo ij

X

:

Distancia a un punto fijo

Mx

i X

Vx

V Por Equilibrio: 2

Mx

=

V*X

-

W* X

-

Mij

.....(1)

2 Para Calcular el Momento maximo se debe cumplir que el cortante para un punto "x" sa Cero, es decir el equilibrio de fuerzas cortantes sea cero: Por Equilibrio se Tiene: Vx

+W*X -V = Pero :

Entonces:

0 Vx

X =

=0

V/W

....(2)

Punto donde el cortante es cero Remplazando (2) en (1): Mx

=

-

V²

Mij

..... (3)

2W

e2.-

Momento Maximo en la losa Inferior (3 - 4) Mx

e3.-

=

-1,100.9

kg - m

Momento Maximo en Paredes Laterales del canal: DIAGRAMA GENERAL

y W3 Mij

W

:

Carga Distribuida

Mij

:

Momento en el Tramo ij

Mx

:

Momento en el punto X

Vx

:

Cortante en el punto X

V

:

Cortante en el Tramo ij

X

:

Distancia a un punto fijo

y

:

(W2-W1)*x/L

Mx

i X

Vx

V Por Equilibrio: 3

Mx

=

V*X-

(W2-w1) * X

2

-

W1* X

6H

- Mij

.....(1)

2

Para Calcular el Momento maximo se debe cumplir que el cortante para un punto "x" sa Cero, es decir el equilibrio de fuerzas cortantes sea cero: Por Equilibrio se Tiene: Vx

+W*X + Y * V

- V =

0

2 Remplazando Y = Llegamos a la Expresion:

(W2-W1)*x/L

; Pero :

Vx = 0

2

_____________________________________________________________________________________

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramoIng. 0 +Reynaldo 133.5 km.Campos Barrios - Proyectista al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo (W2-W1) * X + W1 * X V = 0 2H Donde:

W2

=

2,031.31

kg/m

W1

=

319.98

kg/m

H

=

2.73

m

V

=

2,352.44

kg

Calculamos:

(W2-W1)/(2H) =

313.31

X1 =

2.28

m

X2 =

-3.30

m

Donde el Valor verdadero de "X" es:

2.28

m

Remplazando en (1),Tenemos: 3

Mx

=

V*X-

(W2-W1) * X

2

-

W1* X

6H Mx

=

5355.667 Mx

- Mij

2 -

1232.388

-

=

3278.03

kg - m

829.251

-

16.000

_____________________________________________________________________________________

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramoIng. 0 +Reynaldo 133.5 km.Campos Barrios - Proyectista al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo F : DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR

-1,100.88

3278.03

3278.03

-3103.95

3103.95

G : DIAGRAMA DE ESFUERZO CORTANTE

2352.44 2,352.44

4,067.15 -129.19 -129.19

4,067.15 H : VERIFICACIONES DE DATOS ASUMIDOS h . a ) VERIFICACIONES DEL PERALTE ASUMIDO h .a .1 )

POR CORTANTE

d asumido=

15.37

cm

4.00

cm

r= Maximo cortante actuante V =

( Vi )

4,067.15

kg

Maximo cortante Nominal que toma el concreto Vc

=

Vc

=

Vc

0.53*√ f`c 7.680

kg/cm2

peralte calculado dV =

V

=

donde

V=

4067.148

kg

_____________________________________________________________________________________

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramoIng. 0 +Reynaldo 133.5 km.Campos Barrios - Proyectista al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo Ǿ*b*Vc Ǿ= 0.85 b=

ancho unitario

b=

100

cm

Vc=

7.68

kg/cm2

Donde: dV = h .a .2 )

6.23

cm

ok 'd' asumido es correcto

POR MOMENTOS d=

M K*b

donde: d=

peralte calculado

M=

momento Max actuante

g=

1 1+fs.max/(n*fc)

M=

3278.0 kg-m

fs=

b=

Ancho unitario

fs=

b= K= fc=

100

j= j= K= K= Entonces

fs.max=

0.50 * fc * g * j

n=

84

2100

kg/cm2

1680

kg/cm2

Es

0.40 * f'c y f'c=

fc=

cm

0.50*fy

Ec * √ f`c 210.00

kg/cm2

Pero:

kg/cm2

1-g/3 0.882

n=

11

g=

0.355

>

d asum.=

; Es =

2.54 x

1E+06

Ec =

1.60 x

1E+04

0.50 * fc * g * j 13.140 d =

15.79

cm

15.37

cm

Aumentar 'd'

_____________________________________________________________________________________

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramoIng. 0 +Reynaldo 133.5 km.Campos Barrios - Proyectista al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo h .b ) VERIFICACIONES DE LA SECCION TRANSVERSAL h .b .1) Cortante Nominal Actuante (Vu) Vu

=

V Ǿ*b*d

Vu

=

0.123

kg/cm2

h .b .2)Cortante Unitario que toma el concreto (Vc) Vc

=

0.53* *√ f´c

Vc

=

7.680

kg/cm2

entonces: Vu

=

0.123

kg/cm2

Vc

=

7.680

kg/cm2

Comparamos que:




Usaremos:

As.min

As

Asumimos:

=

N° / ø

1''

3/4''

1/2''

3/8''

Area

5.07

2.85

1.27

0.71

N°

2.7

4.8

10.8

19.1

5 Ǿ 3/4"

=

As

=

14.25

cm2

Espaciamiento: S

=

Ǿ *100 As

S

=

1 ø

Usaremos:

20.90

3/4''

@

cm 19

cm

i .2.2) Cara Interna (Centro de la Losa) As

=

M

M= -1100.88

As

=

-4.837

cm2

As

=

-4.837

cm2

As

=

kg-m

=

-110,088.17

kg-cm

fs * j * d

Usaremos:

< 5.12

As.min

=

5.12

cm2

N° / ø

1''

3/4''

1/2''

3/8''

Area

5.07

2.85

1.27

0.71

N°

1.0

1.8

4.0

7.2

Asumimos:

As =

cm2

2 ø 1/2"+ 1 ø 3/4"

=

5.38

cm2

Espaciamiento: S

=

Ǿ" *100 As

S

=

24.73

cm

_____________________________________________________________________________________

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramoIng. 0 +Reynaldo 133.5 km.Campos Barrios - Proyectista al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo Usaremos: 1 ø 1/2 @ 20 cm 1 ø i .3)

3/4

@

20

cm

PARA LAS PAREDES LATERALES

i .3.1) Cara Externa (Nudos) As

=

M

M= 3278.03

fs * j * d

As As.min

= =

14.403

kg-m

fs=

1680

j=

0.882

d=

15.37

cm

fy=

4,200

kg/cm2

=

327,802.78

kg-cm

kg/cm2

cm2

14*b*d

; con b=

100

cm

14.40

cm2

fy As.min

= As

Usaremos:

Asumimos:

5.12

cm2

> As

As.min =

N° / ø

1''

3/4''

1/2''

3/8''

Area

5.07

2.85

1.27

0.71

N°

2.8

5.1

11.4

20.2

As

=

5 Ǿ 3/4"

=

14.25

cm2

_____________________________________________________________________________________

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramoIng. 0 +Reynaldo 133.5 km.Campos Barrios - Proyectista al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo Espaciamiento: S

=

Ǿ*100 As

S

=

1

Usaremos:

ø

20

1/2

@

cm 17.00

cm

i .3.2) Cara Interna (NO REQUIERE) As

=

M

M=

0.00

kg-m

=

0.00

kg-cm

fs * j * d As

=

0.000

cm2

As

=

0.000

cm2

As

=

Usaremos:

Asumimos:

< 5.12

As.min

=

5.12

N° / 

1''

3/4''

1/2''

3/8''

Area

5.07

2.85

1.27

0.71

N°

1.0

1.8

4.0

7.2

As

=

cm2

cm2

5 Ǿ 1/2"

=

6.33

cm2

Espaciamiento: S

=

Ǿ" *100 As

S Usaremos:

=

1 ø

24.7

1/2

cm

@

20

cm

J : ACERO POR CONTRACCION Y TEMPERATURA (Ast) j.1)

SEGÚN EL

ACI -77-7.12.2

Ast

=

0.0018*b*d

Ast

=

2.77 cm2

Usamos:

Asumimos:

donde :

b=

100.00

cm.

d=

15.37

cm.

As.min

=

N° / 

1/4''

3/4''

1/2''

3/8''

Area

0.29

2.85

1.27

0.71

N°

9.5

1.0

2.2

3.9

As

3 Ǿ3/8"

=

=

4 Ǿ 3/8"

=

2.77

2.85

cm2

cm2

Espaciamiento: S

=

Ǿ" *100 As

S Usaremos:

=

1 ø

25.8

3/8

cm

@

22

cm

K : ACERO PARA ARMADURA DE REPARTICION (Asr) Asr

=

0.0018*b*d

Asr

=

2.77 cm2

Usamos:

As.min

Asumimos:

=

3 Ǿ3/8"

=

2.77

N° / 

1/4''

3/4''

1/2''

3/8''

Area

0.29

2.85

1.27

0.71

N°

9.5

1.0

2.2

3.9

As

=

4 Ǿ 3/8"

=

2.85

cm2

cm2

Espaciamiento: S

=

Ǿ" *100 As

S

=

26

cm

_____________________________________________________________________________________

Mejoramiento del canal Piña - Alamo, tramoIng. 0 +Reynaldo 133.5 km.Campos Barrios - Proyectista al 5 + 200 km, del sub sectctor Pitipo Usaremos: 1 ø 3/8 @ 22 cm se toma la mayor area entre el de temperatura y de reparticion

_____________________________________________________________________________________

Diseño de Caida Vertical en canal-chanc CARACTERISTICAS DEL CANAL Aguas Arriba de la caida Q= ### b= 1.07 m n= 0.014 z= 2.00 s= 0.0012 m/m Δz = 2.00 m y= 1.527 m v= 2.12 m/seg v2/2g = 0.23 m H= 1.76 m

SOLUCION 1) Ancho de la Caida q=1.48*H^(3/2)= B= Q/q =

3.443 m3/seg*m 3.885 m

B=(18.78∗√Q)/(10.11+Q)=

2.925 m

Asumimos B=

4.50 m

2) Transicion de Entrada T1 = b + 2ZY = T2 = Lte = ( T1-T2)/(2Tgα) = Lte = Lte =

Asumimos L=

α= 7.173 m α= 4.500 m α= 6.03 m Para α=12.5˚ 3.308 m Para α=22˚ (long de transicion de entrada) 2.9 m Para α=25˚ 6.10 m Long. Transicion Minima = 2.0 m

3) Dimensiones de la Caida q = Q/B = Yc = D = q^2/(g.DZ^3) = Ld = 4.30*D^0.27*Dz = Yp = 1.00*D^0.22*Dz = Y1 = 0.54*D^0.425*Dz = Y2 = 1.66*D^0.27*Dz = Lj = 6.9*(Y2-Y1) = Long. Posa Disipad = Ld+Lj = Resalto = Y2/6 =

2.97 m3/seg*m 0.966 m 0.11 m 4.77 m 1.24 m 0.43 m 1.84 m 9.76 m 14.52 m 0.31 m

DATOS DE LA POZA DISCIPADORA B= 4.50 m Y* = 2.08 m

POSA DISIPADORA = RESALTO =

A*= V*= (V²/g)*= C1=

9.34 m 1.431

m/seg

0.209 2556.000

E1

PERFIL DE LA CAIDA VERTICA Yc >=0.4*Yc (distancia a agujero

Y 1.53 m

0.97 m

1.756 m 2.00

Y1 1.24 m

Dz

Yp

0.43 m Φ

Ld 4.77 m

Lj 9.76 m 15.00 m Ld+Lj

4) LONGITUD DEL TRAMO RECTANGULAR(Inmediatamente aguas arriba de la 3.38 m L = 3.5*Yc = Asumimos L= 3.50 m 5) TRANSICION DE SALIDA T2 = 4.50 m T3 = 7.17 m Lte= T3-T2/(2Tgα) = 6.03 m Para α=12.5˚ (long de transicion Salida) 3.31 m Para α=22˚ Lte = Asumimos L= 6.10 m Long. Transicion Minima = 2.0 m 6) VERIFICANDO ENERGIA E1 = Y* + (V^2)/2g = 2556.3 m E2 = Yn + (V^2)/2g = 2555.8 m E2 2555.8

C1= C2= > >

E1 2556.3

Si cumple la profundidad en 1, sino fuera asi se baja la

Min 2.00 m

6.10 m

3.50 m

15.00 m

4.50 m

7.17 m

S = 0.8‰

POZA DISCIPADORA

rtical en canal-chanchachala, km 8 + Aguas Abajo de la caida Q= 13.37 m3/seg b= 1.07 m n= 0.014 z= 2.00 s= 0.0012 y= 1.527 m v= 2.12 m/seg v2/2g = 0.23 m H= 1.76 m C2= 2554

m/m

�=√((27∗�^2)/(8∗�∗�^2 ))=

B=√Q=

4.468

3.657

Grad. Sexagesimal OBSERVACION Transicion Transicion 12.5 Bureau Reclamation de Entrada de Salida 22 Mexico α≤ α≤ 25 Trans. Ent=Trans.Salid 27.5˚ 22.5˚

ong de transicion de entrada)

ong. Transicion Minima = 2.0 m

OSA DISIPADORA =15.00 m RESALTO = 0.40 m

>=0.4*Yc (distancia a agujeros de ventilacion) E2

Y2

1.84 m (Y2)/6 0.40 m

iatamente aguas arriba de la caida)

ong de transicion Salida)

ong. Transicion Minima = 2.0 m

2554.00 m.s.n.m. 2554.00 m.s.n.m.

en 1, sino fuera asi se baja la cota en 1

Min 2.00 m

6.10 m

1.756 m

4.50 m

7.17 m

S = 0.8 ‰

Diseño de Caida Vertical en canal-chancha CARACTERISTICAS DEL CANAL Aguas Arriba de la caida Q= ### b= 0.77 m n= 0.014 z= 2.00 s= 0.0014 m/m Δz = 3.50 m y= 1.10 m v= 1.85 m/seg v2/2g = 0.17 m H= 1.27 m

SOLUCION 1) Ancho de la Caida q=1.48*H^(3/2)= B= Q/q =

2.129 m3/seg*m 2.838 m

Aguas Abajo de la cai Q= b= n= z= s= y= v= v2/2g = H= C2=

�=√((27∗�^2)/

B=(18.78∗√Q)/(10.11+Q)= 2.858 m

Asumimos B=

3.00 m

2) Transicion de Entrada T1 = b + 2ZY = T2 = Lte = ( T1-T2)/(2Tgα) = Lte = Lte =

Asumimos L=

Grad. Sexagesimal 12.5 22 25

α= 5.17 m α= 3.00 m α= 4.89 m Para α=12.5˚ 2.685 m Para α=22˚ (long de transicion de entrada) 2.3 m Para α=25˚ 5.00 m Long. Transicion Minima = 2.0 m

3) Dimensiones de la Caida 2.01 m3/seg*m q = Q/B = 0.745 m Yc = 0.01 m D = q^2/(g.DZ^3) = 4.30 m Ld = 4.30*D^0.27*Dz = 1.26 m Yp = 1.00*D^0.22*Dz = 0.26 m Y1 = 0.54*D^0.425*Dz = 1.66 m Y2 = 1.66*D^0.27*Dz = 9.64 m Lj = 6.9*(Y2-Y1) = Long. Posa Disipad = Ld+Lj = 13.94 m 0.28 m Resalto = Y2/6 = DATOS DE LA POZA DISCIPADORA B= 3.00 m Y* = 1.60 m

POSA DISIPADORA = RESALTO =

A*= V*= (V²/g)*= C1=

4.81 m 1.26

m/seg

0.161 2556.000

E1

PERFIL DE LA CAIDA VERTICA Yc >=0.4*Yc (distancia a agujeros

Y 1.10 m

0.75 m

1.274 m 3.50

Y1 1.26 m

Dz

Yp

0.26 m Φ

Ld 4.30 m

(Y2)/6 0.30 m

Lj 9.64 m 14.00 m Ld+Lj

4) LONGITUD DEL TRAMO RECTANGULAR(Inmediatamente aguas arriba de la 2.61 m L = 3.5*Yc = Asumimos L= 2.70 m 5) TRANSICION DE SALIDA T2 = 3.00 m T3 = 5.17 m Lte= T3-T2/(2Tgα) = 4.89 m Para α=12.5˚ (long de transicion Salida) 2.69 m Para α=22˚ Lte = Asumimos L= 5.00 m Long. Transicion Minima = 2.0 m 6) VERIFICANDO ENERGIA E1 = Y* + (V^2)/2g = 2551.5 m E2 = Yn + (V^2)/2g = 2551.8 m E2 2551.8

C1= C2= > >

2549.70 2550.50

E1 2551.5

Si cumple la profundidad en 1, sino fuera asi se baja la cota

Min 2.00 m

5.00 m

Min 2.00 m

2.70 m

14.00 m

5.00 m

POZA DISCIPADORA

3.00 m

3.00 m

5.17 m

S = 0.8‰

canal-chanchachala, km 8 +

guas Abajo de la caida 6.04 m3/seg 0.77 m 0.014 2.00 0.0014 m/m 1.100 m 1.85 m/seg 0.17 m 1.27 m 2550.5

�=√((27∗�^2)/(8∗�∗�^2 ))= 2.782

B=√Q=

2.458

Grad. Sexagesimal OBSERVACION Transicion Transicion Bureau Reclamat de Entrada de Salida Mexico α≤ α≤ Trans. Ent=Trans 27.5˚ 22.5˚

cion de entrada)

on Minima = 2.0 m

14.00 m 0.30 m

distancia a agujeros de ventilacion) E2

Y2

1.66 m

e aguas arriba de la caida)

on Minima = 2.0 m

m.s.n.m. m.s.n.m.

ra asi se baja la cota en 1

1.274 m

0.770 m

S = 0.8 ‰

Diseño de Caida Vertical en canal-chancha CARACTERISTICAS DEL CANAL Aguas Arriba de la caida Q= 6.04 m3/seg b= 0.77 m n= 0.014 z= 2.00 s= 0.0014 m/m Δz = 2.00 m y= 1.10 m v= 1.85 m/seg v2/2g = 0.17 m H= 1.27 m

SOLUCION 1) Ancho de la Caida q=1.48*H^(3/2)= B= Q/q =

2.129 m3/seg*m 2.838 m

Aguas Abajo de la ca Q= b= n= z= s= y= v= v2/2g = H= C2=

�=√((27∗�^2)/

B=(18.78∗√Q)/(10.11+Q)= 2.858 m

Asumimos B=

3.00 m

2) Transicion de Entrada T1 = b + 2ZY = T2 = Lte = ( T1-T2)/(2Tgα) = Lte = Lte =

Asumimos L=

Grad. Sexagesimal 12.5 22 25

α= 5.17 m α= 3.00 m α= 4.89 m Para α=12.5˚ 2.685 m Para α=22˚ (long de transicion de entrada) 2.3 m Para α=25˚ 5.00 m Long. Transicion Minima = 2.0 m

3) Dimensiones de la Caida 2.01 m3/seg*m q = Q/B = 0.745 m Yc = 0.05 m D = q^2/(g.DZ^3) = 3.87 m Ld = 4.30*D^0.27*Dz = 1.04 m Yp = 1.00*D^0.22*Dz = 0.31 m Y1 = 0.54*D^0.425*Dz = 1.49 m Y2 = 1.66*D^0.27*Dz = 8.18 m Lj = 6.9*(Y2-Y1) = Long. Posa Disipad = Ld+Lj = 12.05 m 0.25 m Resalto = Y2/6 = DATOS DE LA POZA DISCIPADORA B= 3.00 m Y* = 1.60 m

POSA DISIPADORA = RESALTO =

A*= V*= (V²/g)*= C1=

4.81 m 1.26

m/seg

0.161 2556.000

E1

PERFIL DE LA CAIDA VERTICA Yc >=0.4*Yc (distancia a agujeros

Y 1.10 m

0.75 m

1.274 m 2.00

Y1 1.04 m

Dz

Yp

0.31 m Φ

Ld 3.87 m

(Y2)/6 0.30 m

Lj 8.18 m 13.00 m Ld+Lj

4) LONGITUD DEL TRAMO RECTANGULAR(Inmediatamente aguas arriba de la 2.61 m L = 3.5*Yc = Asumimos L= 2.70 m 5) TRANSICION DE SALIDA T2 = 3.00 m T3 = 5.17 m Lte= T3-T2/(2Tgα) = 4.89 m Para α=12.5˚ (long de transicion Salida) 2.69 m Para α=22˚ Lte = Asumimos L= 5.00 m Long. Transicion Minima = 2.0 m 6) VERIFICANDO ENERGIA E1 = Y* + (V^2)/2g = 2549.5 m E2 = Yn + (V^2)/2g = 2549.8 m E2 2549.8

C1= C2= > >

2547.70 2548.50

E1 2549.5

Si cumple la profundidad en 1, sino fuera asi se baja la cota

Min 2.00 m

5.00 m

Min 2.00 m

2.70 m

13.00 m

5.00 m

POZA DISCIPADORA

3.00 m

3.00 m

5.17 m

S = 0.14‰

canal-chanchachala, km 8 +

guas Abajo de la caida 6.04 m3/seg 0.77 m 0.014 2.00 0.0014 m/m 1.100 m 1.85 m/seg 0.17 m 1.27 m 2548.5

�=√((27∗�^2)/(8∗�∗�^2 ))= 2.782

B=√Q=

2.458

Grad. Sexagesimal OBSERVACION Transicion Transicion Bureau Reclamat de Entrada de Salida Mexico α≤ α≤ Trans. Ent=Trans 27.5˚ 22.5˚

cion de entrada)

on Minima = 2.0 m

13.00 m 0.30 m

distancia a agujeros de ventilacion) E2

Y2

1.49 m

e aguas arriba de la caida)

on Minima = 2.0 m

m.s.n.m. m.s.n.m.

ra asi se baja la cota en 1

1.274 m

5.17 m

S = 0.14 ‰

DISEÑO DE SIFON DEL CANAL-CHANCHACHALA, KM 8 + 200

DATOS (1) (2) (3)

Elemento a cruzar : QUEBRADA Caudal : Q =1.0998 m³/seg V1 = 1.74 m/seg Velocidades :

(4)

g = 9.81 m/seg²

V2 = 1.74 m/seg

CÁLCULOS: (6)

(7)

(8)

Nivel del agua en la estación A: Nivel del agua en la estación H: Gradiente de velocidad: hv1= 0.1551 m

2587.502 m 2587.370 m

hv2= 0.1551 m

Transición de entrada y salida: Este sifón cruzará una quebrada, por lo que requiere de una estructura de entrada y salida en concreto. El tipo de transición a usar será del tipo I (cubierta partida), tanto para la entrada como para la salida.

(9)

Material del tubo a usar:

Concreto armado

(10) Diámetro del tubo: A = Q/V = 1.1 m³/seg / 1.74 m/seg Di = 0.896 m = 35 pulg (11) Propiedades hidráulicas: Área del tubo = 0.620 m² Velocidad en el tubo = 1.773 m/seg Gradiente de velocidad en el tubo = Perímetro mojado = 2.791 m Radio hidráulico: R = 0.222 m (12) Coeficiente de rugosidad n = Sf =

Fb normal= 0.60m Fb adic = 0.30m

Borde libre total :

Fb total = 0.90m

Este borde libre debe extenderse una longitud de 15m aguas arriba del sifón invertido. (15)

0.1601 m

0.014

(13) Pendiente de fricción :

(14) Borde libre :

= 0.631 m²

Elevación banqueta del canal en la Est. A:

(concreto)

0.0020796589

mínimo adicional

(15)

2587.50 m

+

0.90 m

(16) Angulo de doblado a1 = 12 °

=

2588.40 m

coseno 12° =

0.9781476015

seno 12° =

0.2079116873

(17) Configuracion hidráulica de la transición de entrada: Abertura vertical

Ht= 0.909 m

Sello hidráulico a la entrada =

1.50

1.50 x 0.1601 m 0.1551 m sello hidráulico insuficiente, usar 0.076 m. Elevación C = 2587.50 m 0.909 m Elevación C = 2586.52 m Diferencia de la elevaciones invertidas en la transición p=

0.46 m

2586.52 m

y1 = 2586.52 m

Elevación E : Lhorizontal D=

-

x

Longitud tubo horizontal: D= 15.00 m x Elevación E =

0.076m

=

0.672 m = 2586.98 m

0.638 m

0.638 m

Elevación D

Dhv

0.008m

+ 0.457 m

Elevación D : h1 = 3.067 m Elevación D =

-

¾Di

< ¾Di

Elevación B =

=

x

=

+

2585.88 m

D

S 0.005 2585.88 m

15.00 m = 0.0750 m + 0.0750 m

S= 0.005 = 2585.80 m

(18) Configuracion hidráulica de la transición de salida: Ht =

0.909 m

Elevación G : 2586.98 m Elevación G : = 2586.89 m Elevación F = Elevación G - p p= ½ 0.889 m = 0.445 m Elevación F = 2586.89 m h2 = 3.067 m Sello hidráulico a la salida : 0.53 + 0.445m 0.06 m (19) Elevación H = (20) Elevación H =

0.0030 m

0.445 m

x 29.00 m

= 2586.44 m

y2 = 0.638 m -

0.909 m

= 0.06 m

< Ht / 6 = 0.151 m 2586.89 2586.84 m

0.0030 m

*

15.00 m

(21)

Longitud sifón : Ltotal =

Err:509

Carga hidráulica disponible: Elev. Nivel agua en A - Elev. Nivel agua en H 2587.50 m 2587.37 m =

0.1320 m

(22) Pérdidas de carga hidráulica, Hl : a.- Pérdida por entrada, hi = hi = 0.40x

0.160 m

b.- Pérdida por fricción, hf = hf = 21.13 m x

-

0.155 m

0.002 m

=

0.0020 m

=

0.04395 m

c.- Pérdida por codos, hc = C = 0.25 hc = 2 x C x

12°/90°

x

½

0.160 m

= 0.029 m

d.- Pérdida por salida, ho = ho =

0.65 x

0.1601 m ho =

-

0.1551 m

0.003 m

Hl = 0.086 m (23) Dimensiones de la transición de entrada y salida Dimensión y : y = (Nivel agua est. A - Elevacion B) + Fbt y = 2587.50 m - 2586.98 m Dimensión a : a = (Elevación B + y) - Elevación C a = 2586.98 m + 1.00m Dimensión C : D = Di / di hw D

=

0.896m

/

0.53m

+

0.90m

=

1.00m

-

2586.52 m

=

1.46m

hw

= 1.7hw

Determinar valor D tabla 1, sección 2.2.6.2.1 Para D= 1.7hw , C= 1.90Di C = 2.00 m Profundidad y espesor del detellón en la transicion, según tabla 2,item 2.2.6.2.2.2 e = 0.80m tw = 0.20m Longitud de la transición, Lt : Lt =

4x

Di

Lt =

4x

0.896 m

Dimensión B : B=

0.303 x

B=

0.303 x

Di 0.896 m

=

(24) Pendiente de los tubos doblados : Tubo entre Estación C y Estación D : Distancia Horizontal : Dist. Horiz. = 8193.70 m

0.27m

-

8190.70 m

=

4.00m

Dist. Horiz. = 3.00 m Distancia Vertical : Dist. Vert. = 2586.52 m Dist. Vert. = 0.64 m S1 = Dist. Vert. / S1 = a1 =

-

Dist. Horiz.

0.2125

tang-1

a1 =

0.2125

Tubo entre Estación E y Estación F : Distancia Horizontal : Dist. Horiz. = 8211.70 m Dist. Horiz. = 3.00 m Distancia Vertical : Dist. Vert. = 2586.44 m Dist. Vert. = 0.64 m S2 = Dist. Vert. / S1 = a2 =

2585.88 m

-

8208.70 m

-

2585.80 m Dist. Horiz.

0.213

tang-1

a2 =

0.213

(25) Longitud real del tubo, L : Desde la Estación C a la Estación D : h1 = Estación D - Estación C h1 =

8193.7

-

h1 =

8190.7

/ 0.978159

3.07 m

8211.7

L=

15.00 m

###

/ cos a1

Desde la Estación E a la Estación F : h2 = Estación F - Estación E h2 =

11.997°

-

/ cos a2

8208.7

h2 =

3.07 m

+ L=

3.07 m 21.13 m

/ 0.978084

+

3.07 m

(27) Pérdidas de carga hidráulica, Hl : a.- Pérdida por entrada, hi = hi = 0.40x

0.155 m

b.- Pérdida por fricción, hf = hf = 21.13 m x

-

0.160 m

0.002 m

=

0.00000 m

=

0.04395 m

c.- Pérdida por codos, hc = C = 0.25 hc = hc =

2C

x

12.0175553507365°/90° ½

x

0.160 m

0.02925 m

d.- Pérdida por salida, ho = ho =

0.65 x

0.160 m

-

0.155 m

=

0.003 m

Hl = 0.084 m (28) Protección contra erosión : Según item 2.2.6.5, tabla 5 Protección : Tipo 1 Solo en la transición de salida Longitud de la protección =

2.5 x hw

Longitud de la protección =

1.32 m

d1 = 0.53 m

-Elev. J = 0.04m

Est. J = 8+201.20

Err:509

Est. D = 8+193.70

Err:509

Est. C = 8+190.70

Err:509

Est. B = 8+190.70

Elev. A = 2586.98m

Est. A = 8+175.70

CL

15.00 m Err:509 N.A. Err:509

S1

y1

=

Err:509

a1 Err:509

Q =1.1 m³/seg

3.00 m Err: 509

S2 = 0.005 Err:509 15.00 m

DISEÑO SIFON INVERTIDO # 1 Ubicación:

Est. 8+190.70

@

Est. 8+211.70

KM 8 + 200

entrada y ida), tanto

m²

reto)

Dhv

.005

585.80 m

.029 m

-0.05 correcto !!!

1.00m

1.46m

11.997°

159

084

0.003 m

(0.048)

S2 = 0.005

09

O #1 Est. 8+211.70 0.00 m N.A

Err:509

3.00 m

0 Err:5 9

y2 15.00 m Err:509

= Err:509 d2 = 0.53 m

S3 a2

Err:509

Est. H =8+226.70

Err:509

Est. G =8+211.70

Err:509

Est. F =8+211.70

Err:509

Est. E = 8+208.70

correcto !!!