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EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA.

OBRAS HIDRAULICAS.

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. CURSO: OBRAS HIDRAULICAS. DOCENTE: ING. FREDDY FRANCO ALVARADO ALUMNOS:  

ATOCHE DOIG, JESUS CASTILLA MARTINEZ, HUGO GUILLERMO.



SORIA PINEDA, DAVID ALONSO.

CICLO: Xmo CICLO “A”.

ICA - 2016

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EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA.

OBRAS HIDRAULICAS.

ÍNDICE

I.

INTRODUCCION

II.

UBICACIÓN DE PUENTE LOS MAESTROS.

III.

CALCULO SEGÚN PROCEDIMIENTO CON HOJA DE CALCULO.

IV.

VERIFICACION CON SOFTWARE RIVER.

V.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

VI.

ANEXOS (PLANOS Y FOTOGRAFIAS)

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OBRAS HIDRAULICAS.

Dedicatoria: A nuestros padres quienes nos apoyan en cada momento, y a los docentes por ser forjadores de nuestro futuro, sobre todo a Dios por darnos cada minuto de vida.

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OBRAS HIDRAULICAS.

Una de las formas más eficiente de controlar el cauce de un río es la construcción de muros o diques revestidos longitudinales a lo largo de la corriente, siguiendo los patrones de curvatura típicos de la corriente. Estos muros o diques pueden construirse dentro del cauce disminuyendo la sección para facilitar la navegación o separar las corrientes de la orilla o pueden construirse con medidas de protección a lo largo de las orillas actuales. La construcción de estructuras longitudinales favorece la formación de un canal más estable y uniforme. Generalmente se diseña para un ancho permanente normal y se pueden dejar espacios entre el muro y la orilla para que sean sedimentados posteriormente. Desde el punto de vista hidráulico las estructuras longitudinales ayudan a aumentar la velocidad y disminuir la resistencia, al movimiento y la erosión. En ocasiones las canalizaciones pueden dar resultados negativos si el ancho diseñado es muy pequeño para acomodar el caudal de las avenidas del río. En estos casos existe el problema de que no es posible reacondicionar los muros para corregir el error, cosa que sí es posible en las canalizaciones con espigones donde se puede disminuir la longitud de los espigones después de construidos.

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OBRAS HIDRAULICAS.

Está ubicada en el sector de santo domingo, Av. Los Maestros (Provincias de Ica) a una altura 406 m.s.n.m. A una pequeña distancia de la ciudad de Ica, puente que en une la ciudad propia y otros provincias del norte mediante la panamericana con el sector de los Aquijes, Pueblo Nuevo, Santiago, Ocucaje y nazca con los demás provincias del sur. Región

:

ICA

Provincia

:

ICA

Distrito

:

ICA

Sector

:

AV. LOS MAESTROS – PANAMERICANA SUR

FECHA DE TRABAJO DE CAMPO Los trabajos en campo se realizaron el día 20 de Julio del presente año, desde las 10:00 am hasta la 1:00 pm.

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OBRAS HIDRAULICAS.

OBJETIVOS Los objetivos posibles de un encauzamiento son:  La protección frente a inundaciones, es decir impedir o dificultar la inundación, se da no necesariamente en ambas márgenes del rio.  La fijación de un cauce estable para el rio, es decir mantener en el futuro un modo de discurrir permanente. Desterrar la amenaza de cambios en general Estabilización.  Mejora las condiciones de desagüe, es especial el aumento de la capacidad.  La recuperación de los valores naturales de un rio, es decir que vuelva a tener unos espacios de valor natural o recreativo y seguro.

RESUMEN DE LA VISITA DE LA VISITA DEL PUENTE El punto de encuentro para realizar el trabajo de campo, fue en el mismo puente los maestros ya que existe movilidad de distintas empresas que en su ruta pasa por ahí. Una vez ubicados en el puente, reconocimos el lugar del trabajo, verificando que no haya problemas durante el proceso de toma de mediciones y verificación de la estructura, luego de realizar el recorrido. No hubo inconvenientes ni problemas para poder realizar las mediciones, excepto que los guardianes de unas plantaciones de pecanos se nos acercaron a preguntarnos porque estábamos ahí, claro se les explicó nuestra presencia y no hubo problemas Pasamos a la toma de medidas con un wincha de 50 m, en la cual se observaron varios inconvenientes tales como la sección del puente estaba cubierta de desmontes como montículos de basura y desperdicio, por lo que tendríamos que limpiar primero el lugar. Tomando las medidas de la sección del puente, como el ancho del cauce del rio, y el dique que se encuentra cerca del puente.

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Medimos la altura de socavación desde la altura de la superficie del rio actual, hasta su depresión ya se ha por la corriente del rio o de la velocidad de flujo. Obteniendo los datos necesarios para el proceso del cálculo pasamos a procesar los datos en el programa mencionado y expuesto por el ingeniero.

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO 

ENCAUZAMIENTO

El sistema de encauzamiento trata de la estabilización, defensa contra inundaciones y la restauración de los ríos. Un encauzamiento, es cualquier arreglo o intervención que toma un tramo de rio como su objetivo de actuación primordial.



Cauce estable

La ubicación y longitud del cauce está determinado por la zona a proteger, el cálculo del caudal del diseño y la definición de la amplitud del cauce que permita controlar la tirante de la máxima venida. Con la sección del cauce estable se puede controlar el desplazamiento del lecho para que tenga un flujo central en una caja interior con su misma energía. Los factores principales que se deben tomar en cuenta son el régimen hidrológico-hidráulico (caudales) y el análisis geotécnico (material del cauce natural). 

Calculo del cauce

Existen varios métodos de cálculo para determinar la sección estable del lecho del rio o amplitud del cauce. Entre estas tenemos:  Metodo de lacey  Metodo de Blench – Altunin  Metodo de Simos – Hederson

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PROTECCION Y ENCAUZAMIENTO DE RIOS Una de las formas más eficiente de controlar el cauce de un río es la construcción de muros o diques revestidos longitudinales a lo largo de la corriente, siguiendo los patrones de curvatura típicos de la corriente. Estos muros o diques pueden construirse dentro del cauce disminuyendo la sección para facilitar la navegación o separar las corrientes de la orilla o pueden construirse con medidas de protección a lo largo de las orillas actuales. La construcción de estructuras longitudinales favorece la formaci ón de un canal más estable y uniforme. Generalmente se diseña para un ancho permanente normal y se pueden dejar espacios entre el muro y la

orilla para que sean

sedimentados posteriormente. Desde el punto de vista hidráulico las estructuras longitudinales ayudan a aumentar la velocidad y disminuir la resistencia, al movimiento y la erosión. En ocasiones las canalizaciones pueden dar resultados negativos si el ancho diseñado es muy pequeño para acomodar el caudal de las avenidas del río. En estos casos existe el problema de que no es posible reacondicionar los muros para corregir el error, cosa que sí es posible en las canalizaciones con espigones donde se puede disminuir la longitud de los espigones después de construidos OBRAS DE CONTROL DE LA EROSIÓN 

Erosión:

El proceso puede ser analizado iniciando por el desprendimiento de las partículas de suelo, debido al impacto de las gotas de lluvia y al mismo tiempo ocurre el proceso de flujo superficial o escorrentía, la cual hace que las partículas removidas sean incorporadas a la corriente y transportadas talud abajo. Adicionalmente, las corrientes generan procesos de desprendimiento de partículas por acción de la fuerza del agua en movimiento. Los procesos son muy complejos y es común que varios procesos actúen conjuntamente. Las corrientes de agua son volúmenes de agua en movimiento, los cuales debido a la fuerza tractiva de la corriente pueden producir el desprendimiento, transporte y depositación de las partículas de suelo o sedimentos tanto en el fondo como en la ribera de la corriente. Página 7

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

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SOCAVACIÓN

La socavación es el resultado de la acción erosiva del flujo de agua que arranca y acarrea material de lecho y de las bancas de un cauce, convirtiéndose en una de las causas más comunes de falla en puentes. Para poder analizar el problema de la socavación en pilas de puentes, es necesario tener en cuenta las variables que influyen en el problema. Se ha demostrado que la profundidad máxima de socavación (ds) depende de los siguientes factores: 1.

Densidad del agua (r ).

2.

Velocidad de aproximación del flujo (V).

3.

Profundidad de flujo (Y).

4.

Diámetro medio de los sedimentos (D).

5.

Ancho efectivo de la pila (b).

6.

Aceleración de la gravedad (g).

7.

Viscosidad cinemática del fluido (n ).

8.

Gravedad específica del material del lecho (Gs).

9.

Desviación estándar de la gradación del material (s g).

10.

Forma de la pila (Kf).

11.

Alineamiento de la pila con la dirección del flujo.

La socavación general es un proceso físico complejo, cuyas bases teóricas aún no se encuentran bien definidas y no es posible estimar con confianza los cambios en el lecho tras el tránsito de un flujo. Los factores que influyen en la socavación general se pueden agrupar en tres grupos: factores geomorfológicos, factores de transporte y el tipo de material que conforma el lecho; todos factores únicos para cada río, lo cual dificulta la existencia de una ley general. Uno de los factores fundamentales para estimar la profundidad de socavación en cualquier tipo de cauce natural es el tipo de material del lecho que conforma el cauce y está expuesto a las fuerzas erosivas de la corriente. El tipo de material que conforma el

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cauce hace referencia al tamaño del mismo, e investigaciones han demostrado que en ríos aluviales, es decir, aquellos que corren sobre materiales transportados por el propio río en el pasado geológico, la granulometría del material del lecho está directamente relacionada con las características geomorfológicas de un corriente. Por lo tanto, el estudio de socavación se puede acotar a ríos de montaña (característica geomorfológica), en los cuales el tamaño medio de las partículas que conforman el lecho son superiores a 2 mm, y en general, corresponden a corrientes con buena capacidad de transporte, valles encañonados y con pendientes longitudinales superiores a 0.1%. 

Erosión y Degradación de lechos aluviales

Cuando se rompe el equilibrio en un río pueden ocurrir tres tipos de fenómenos:  Erosión Local, causada por perturbaciones en el flujo tales como vórtices y remolinos.  Erosión debida a una contracción del cauce, caus ando mayores velocidades en el ancho contraído.  Degradación o Agradación, que ocurre solamente sobre relativamente largos tramos y periodos de tiempo, debido a cambios en los controles, aporte de sedimentos o en la forma del río.

CONDICIONES HIDROLOGICAS EN EL RIO ICA Cansas, la Yesera, Tortolitas son algunas de las quebradas de la provincia de Ica que se activarían por la

llegada del Fenómeno El Niño (FEN), ya que según refieren los

especialistas las lluvias fuertes y permanentes provocarían la caída l odo y piedras afectando a poblaciones que se encuentren en su trayectoria.

La historia escrita de inundaciones de Ica se inicia con los huaycos

y Cansas

representa la quebrada más activa entre los grandes cauces de huaycos que caen al valle de Ica.

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Codehica presentó un reporte en el que se da cuenta de que el crecimiento desordenado de la población, las extensiones de cultivos para la exportación han desaparecido los desagües naturales de las quebradas, siendo reemplazados por obras de encauzamiento que no evitan inundaciones como la ocurrida en el año 1998.

¿Qué hacer?

Se sugirió la construcción y rehabilitación de diques, prohibir las invasiones por donde pase el huayco, que la población tome conciencia y se organice, que los periodistas y comunicadores sociales informen a la población; son algunas recomendaciones que se dan a conocer desde el gobierno regional de Ica y funcionarios del Instituto Nacional de Defensa Civil.

De magnitud fuerte a extraordinario será la presencia del fenómeno el niño, según los reportes del Estudio Nacional del Fenómeno el Niño -ENFEN, por lo que se recomienda estar preparados para el escenario que se pueda presentar y disminuir el impacto de El Niño en las personas de escasos recursos económicos que no accedieron a programas de vivienda, y en las familias migrantes

que buscan trabajar en las

empresas agro exportadoras viviendo en condiciones de precariedad.

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ANALISIS ESTADISTICO DE MAXIMAS DESCARGAS

RIO ICA – PUENTE LOS MAESTROS

Nom bre: Informacion Basica Tiempo de Retorno (TR) =

50.00

Año de Inicio de Medicion =

1,969

Año

Caudal (QX )

(QX - QP ) 2

(QX - QP ) 3

Ln (QX )

( Ln (QX )-QY ) 2

( Ln (QX )-QY ) 3

1,969

205.00

800

-22,646

5.32

0.00

0.00

1,970

196.16

1,379

-51,213

5.28

0.00

0.00

1,971

114.21

14,181

-1,688,769

4.74

0.35

-0.21

1,972

280.00

2,182

101,900

5.63

0.09

0.03

1,973

235.22

4

7

5.46

0.02

0.00

1,974

202.42

953

-29,423

5.31

0.00

0.00

1,975

412.03

31,947

5,710,008

6.02

0.47

0.33

1,976

300.00

4,450

296,849

5.70

0.14

0.05

1,977

199.25

1,159

-39,457

5.29

0.00

0.00

1,978

87.32

21,309

-3,110,660

4.47

0.74

-0.64

1,979

110.67

15,036

-1,843,805

4.71

0.39

-0.25

1,980

195.48

1,430

-54,074

5.28

0.00

0.00

1,981

324.29

8,281

753,573

5.78

0.20

0.09

1,982

263.96

940

28,841

5.58

0.06

0.01

1,983

415.22

33,098

6,021,424

6.03

0.49

0.34

1,984

250.00

279

4,664

5.52

0.04

0.01

1,985

273.12

1,586

63,178

5.61

0.08

0.02

1,986

426.15

37,193

7,172,763

6.05

0.52

0.38

1,987

178.30

3,024

-166,284

5.18

0.02

0.00

1,988

190.27

1,851

-79,640

5.25

0.01

0.00

1,989

176.52

3,223

-182,959

5.17

0.03

0.00

1,990

375.15

20,123

2,854,470

5.93

0.35

0.21

1,991

276.37

1,855

79,919

5.62

0.08

0.02

1,992

41.26

36,877

-7,081,640

3.72

2.60

-4.19

1,993

103.96

16,727

-2,163,352

4.64

0.47

-0.33

5,832.30

259,888

6,573,675

133.307

7.165

-4.133

Suma =

PARAMETROS ESTADISTICOS Media (QX )

Desv. Estandar

QX

SX

233.292 QY 5.332

Coef. Asimetria CS

104.061 SY

Cv 0.264

CSY 0.546

Coef. Variacion

0.446 Cv Y

-1.147

0.102

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OBRAS HIDRAULICAS.

DISTRIBUCION LOGNORMAL DE DOS PARAMETROS

Param etros Estadisticos Campo Normal N = 25.00 QX = 233.29 y = 145.381ln(x) + 83.034 R² = 0.997

SX = 104.06

LOGNORMAL

200

CS = 0.26 Cv = 0.45 Campo Transformado

150

Caudal (m3/s)

QY = 5.33 SY = 0.55 CSY = -1.15

100

Cv Y = 0.10 K = F´(1-1/TR)

50

K = F´ 0.98 K = 2.05 QESP = Exp (QY + K SY)

0

1

QESP = 635.50

10 Periodo de Retorno (Años)

100

Iintervalo de Confianza 462.89

872.48

Intervalo de confianza TR (Años)

Probabilidad

F´(1-1/TR)

K=Z

QESP (-)

(+)

2

0.5000

0.5000

0.0000

206.91

150.71

284.07

5

0.2000

0.8000

0.8416

327.71

238.70

449.91

10

0.1000

0.9000

1.2816

416.76

303.56

572.16

25

0.0400

0.9600

1.7507

538.52

392.25

739.34

50

0.0200

0.9800

2.0537

635.50

462.89

872.48

75

0.0133

0.9867

2.2164

694.55

505.90

953.55

100

0.0100

0.9900

2.3263

737.57

537.23

1,012.61

150

0.0067

0.9933

2.4747

799.86

582.60

1,098.13

200

0.0050

0.9950

2.5758

845.28

615.69

1,160.49

300

0.0033

0.9967

2.7131

911.09

663.62

1,250.84

400

0.0025

0.9975

2.8070

959.10

698.59

1,316.75

500

0.0020

0.9980

2.8782

997.10

726.28

1,368.93

1000

0.0010

0.9990

3.0902

1,119.60

815.50

1,537.10

Página 12

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OBRAS HIDRAULICAS.

DISTRIBUCION DE GUMBEL O EXTREMA TIPO I

Param etros Estadisticos Campo Normal N = 25.00 QX = 233.29 y = 84.163ln(x) + 170.09 R² = 0.9991

SX = 104.06

METODO DE GUMBEL

100

CS = 0.26 Cv = 0.45 Campo Transformado QY = 5.33

Caudal (m3/s)

SY = 0.55 CSY = -1.15 Cv Y = 0.10 K1 = TR/(TR -1) K1 = 1.0204 Ln(Ln(K1)) = -3.90 KT = 2.59 QESP = QX + KT SX

90 1

QESP = 503.05

10 Periodo de Retorno (Años)

100

Iintervalo de Confianza

TR (Años)

Probabilidad

Ln Ln TR/(TR 1)

KT

QESP

Intervalo de confianza (-)

(+)

2

0.5000

-0.3665

-0.16

216.20

184.78

247.62

5

0.2000

-1.4999

0.72

308.16

255.24

361.07

10

0.1000

-2.2504

1.30

369.05

297.58

440.52

25

0.0400

-3.1985

2.04

445.98

349.61

542.34

50

0.0200

-3.9019

2.59

503.05

387.74

618.36

75

0.0133

-4.3108

2.91

536.22

409.79

662.65

100

0.0100

-4.6001

3.14

559.70

425.37

694.02

150

0.0067

-5.0073

3.45

592.73

447.25

738.21

200

0.0050

-5.2958

3.68

616.14

462.73

769.55

300

0.0033

-5.7021

4.00

649.11

484.51

813.70

400

0.0025

-5.9902

4.22

672.48

499.94

845.02

500

0.0020

-6.2136

4.39

690.61

511.90

869.32

1000

0.0010

-6.9073

4.94

746.89

548.99

944.79

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OBRAS HIDRAULICAS.

DISTRIBUCION LOG - PEARSON III O GAMA DE TRES PARAMETROS

Param etros Estadisticos Campo Normal N = 25.00 CS = 0.26 Cv = 0.45 Campo Transformado QY = 5.33

y = 93.347Ln(x) + 84.273 R2 = 0.9965

SY = 0.55

LOG-PEARSON III

100

CSY = -1.15 90

K = F´(1-1/TR) 80

K = F´ 0.9800

70

Z = 2.05 Caudal (m3/s)

Z2-1= 3.22 3

Z -6Z= -3.66 CS /6 = -0.19

60 50

40

KT = 1.419 30

QESP = Exp(QY + KT SY ) QESP = 449.23

20

Iintervalo de Confianza

10

348.25

579.50

0 1

10

Factor de Frecuencia

100

1000

Pariodo de Retorno (Años)

KT = Z + (Z 2-1) (CS / 6) + (1/3) (Z 3 - 6Z) (CS / 6) 2 - (Z2-1) (CS / 6) 3 + Z (CS/ 6) 4+ (1/3) (CS / 6) 5

Intervalo de confianza TR (Años)

Probabilidad

Z

KT

QESP

(-)

(+)

2

0.5000

0.0000

0.1842

228.81

190.88

274.29

5

0.2000

0.8416

0.8421

327.80

265.92

404.07

10

0.1000

1.2816

1.0967

376.73

300.08

472.95

25

0.0400

1.7507

1.3098

423.25

331.28

540.75

50

0.0200

2.0537

1.4189

449.23

348.25

579.50

75

0.0133

2.2164

1.4690

461.71

356.30

598.30

100

0.0100

2.3263

1.4998

469.54

361.32

610.18

150

0.0067

2.4747

1.5376

479.33

367.55

625.09

200

0.0050

2.5758

1.5609

485.48

371.46

634.50

300

0.0033

2.7131

1.5897

493.16

376.31

646.30

400

0.0025

2.8070

1.6075

497.99

379.35

653.74

500

0.0020

2.8782

1.6200

501.42

381.50

659.02

1000

0.0010

3.0902

1.6528

510.47

387.17

673.03

Página 14

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA.

OBRAS HIDRAULICAS.

RESULTADOS CAUDAL DE DISEÑO R2

METODO

Q(m 3/s)

LOG NORMAL

0.997

635.50

GUMBEL

0.999

503.05

LOG PEARSON

0.897

449.23

MEJOR AJUSTE

0.999

503.00

SELECCIONAR

>>>>>>>>>>>

Q(m 3/s) =

510.00

(*) .- R = Coeficiente de Correlacion

ESTIMACION DE CAUDALES MAXIMOS POR METODOS EMPIRICOS Nom bre: SELECCIÓN DE UN TIEMPO PARA PERIODO DE RETORNO (T) EN FUNCION AL TIPO DE ESTRUCTURA Tipo de estructura

Periodo de Retorno T(años)

ELV*

Alcantarillado para carreteras * Volumenes de trafico bajos

5

10

* Volumenes de trafico intermedios

10

25

* Volumenes de trafico Altos

50

100

* Sistema secundario

10

50

* Sistema primario

50

100

* Surcos

5

10

* Culverts

5

50

* Alcantarilas en ciudades pequeñas

1

25

* Alcantarillas en ciudades grandes

25

50

* Volumenes bajos

5

10

* Volumenes intermedios

10

25

* Volumenes altos

50

100

* En fincas

2

50

* Alrededor de las ciudades

50

100

50

100

Puentes de carreteras

Drenaje agricola

Drenaje urbano

Aeropuertos

Diques

Presas con probabilidad de perdidas de vidas (baja am enaza) * Presas pequeñas * Presas intermedias

+ de 100

* Presas grandes

50 100%

Presas con probabilidad de perdidas de vidas (amenaza significativa) * Presas pequeñas * Presas Intermedias

+ de 100

50% 50 - 100 %

Página 15

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA.

OBRAS HIDRAULICAS.

* Presas grandes

100%

Presas con probabilidad de perdidas de vidas (Alta amenaza) Presas pequeñas

50 - 100 %

Presas intermedias

100%

Presas grandes

100% SELECCIONAR T

>>>>>>>>>>

50

ELV: Valor lim ite estimado, es la m axima manitud posible de un evento hidrologico en un lugar dado utilizando la m ejor informacion disponible.

COEFICIENTE DE ESCORRENTIA "C" Periode de retorno en años Caracteristicas de la Superficie

2

5

10

25

50

100

Asfaltico

0.73

0.77

0.81

0.86

0.9

0.95

Concreto lecho

0.75

0.8

0.83

0.86

0.92

0.97

Plano (0 - 2) %

0.32

0.34

0.37

0.4

0.44

0.47

Promedio (2 - 7) %

0.37

0.4

0.43

0.46

0.49

0.53

Superior al 7 %

0.4

0.43

0.45

0.49

0.52

0.55

Plano (0 - 2) %

0.25

0.28

0.3

0.34

0.37

0.41

Promedio (2 - 7) %

0.33

0.36

0.38

0.42

0.45

0.49

Superior al 7 %

0.37

0.4

0.42

0.46

0.49

0.53

Plano (0 - 2) %

0.21

0.23

0.25

0.29

0.32

0.36

Promedio (2 - 7) %

0.29

0.32

0.35

0.39

0.42

0.46

Superior al 7 %

0.34

0.37

0.4

0.44

0.47

0.51

Areas desarrolladas

Zonas Verdes (jardines, parques, etc) Condicion pobre (cubierta de pasto 75 % del area)

SELECCIONAR "C" >>>>>>>>>>>

0.490

Página 16

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OBRAS HIDRAULICAS.

CALCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACION (Tc) Tiempo requerido para que el agua fluya desde el punto mas distante de la cuenca, hsta la boca de descarga INGRESAR INFORMACION DE LA CUENCA L = 220.00

Longitud de cauce principal (Km)

SJ = 0.0100

Pendiente de la cuenca (Manning)

H = 2,200.00

Diferencia de Cotas (m)

A = 7,711.00

Area (Km2)

Form ula de R. Temez 0.25 0.75

Tc = 0.3 ( L / S J

)

Tc = Tiem po de concentracion(horas) L = 220.00

Longitud de cauce principal (Km)

SJ = 0.0100

Pendiente media del tramo (m/100 m)

Tc = 26.3899

horas

Form ula de la Soil Conservation Service of California 3

0.385

Tc = (0.871( L /H))

Tc = Tiem po de concentracion(horas) H = 2,200.00

Diferencia de Cotas (m)

L = 220.00

Longitud de cauce principal (Km)

Tc = 24.8641

horas

Form ula de Kirpich

Tc = 0.06628 (L0.77)(Sk-0.385) L = 220.00

Longitud del cauce (Km )

H = 2,200.00

Diferencia de cotas extremas (m)

Sk = 0.0100

Pendiente media cauce principal (manning)

Tc = 24.8341

horas

EVALUACION RESULTADOS Metodo

Tc (Horas)

Formula de R. Temez

26.3899

Soil Conservation service of Califormia

24.8641

Formula de Kirpich

24.8341

Promedio

25.3627

SELECCIONAR e INGRESAR Tc >>>>>>>>>>

26.0000

CALCULO DE LA INTENSIDAD (I)

Página 17

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OBRAS HIDRAULICAS.

La selección de la intensidad de la precipitacion esta en funcion a un periodo de retorno y un tiempo de concentracion Formula de Mac Math

I = 2.6934 T0.2747 Tc0.3679 T = 50.00

T. de retorno (años)

Tc = 26.00

T. de concentracion (horas)

I = 117.97

Intensidad (mm/hora)

(*) Para su aplicasion en la formula Tc a sido convertido a minutos

CAUDAL DE DISEÑO METODO DE MAC MATH

Q = 0.001 C I A0.58 S0.42 C = 0.49

Coeficiente de Escorrentia

A = 771,100.00

Area de la cuenca (Ha)

S = 10.0000

Pendiente (m/1000)

I = 117.97

Intensidad (mm/hora)

QMAX = 394.89

Caudal Max. Diseño (m 3/s)

COEFCIENTE DE PERMEABILIDAD

C

Calles pavimentadas

0.70-0.75

Suelos ligeramente permeables -Areas residenciales

0.65-0.70

Calles ordinarias de ciudad - Sub Urbanas

0.45-0.65

Suelos ligeramente permeables

0.25-0.45

Terrenos de cultivo y laderas montañosas

0.15-0.25

SELECCIONAR e INGRESAR >>>>>>>>>

C 0.6200

METODO DE BURKLY - ZIEGER

Q = 0.02778 C I S

0.25

0.75

A

C = 0.62

Coeficiente de Permeabilidad

A = 771,100.00

Area de la cuenca (Ha)

S = 0.0100

Pendiente (m/1000)

I = 11.80

Intensidad (cm/hora)

QMAX = 1,671.92

Caudal Max. Diseño (m 3/s)

Página 18

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OBRAS HIDRAULICAS.

CALCULOS BASICOS DE INGENIERIA CIVIL APLICADOS A DEFENSAS RIBEREÑAS

INFORMACION BASICA PAG. ANTERIOR 3

Hoja Nº 01

3

Hoja Nº 02

Q(m /s) = 510.00 Q(m /s) = 1,671.92 S = 0.0100

Pendiente (Manning)

INGRESAR EL CAUDAL Y PENDIENTE 3

Q(m /s) = 510.00 S* = 0.0100

Caudal Pendiente Tramo (Manning)

CAUDAL INSTANTANEO - Metodo de Fuller USAR SOLO CON LA MEDIA DE LOS CAUDALES DIARIOS DE CADA AÑO

QINST = QMAX (1 + 2.66/A0.3)

1

QINST = QMAX (1 +0.8 Lg T )

2

SELECCIONAR FORMULA >>>> (1) ó (2) 3

Q(m /s) = 510.00 A = 7711

QINST = 602.54 Q(m 3/s) = 602.54

1.00

Caudal Area de la Cuenca en Km2 Caudal Instantaneo Caudal de Diseño

Página 19

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA.

OBRAS HIDRAULICAS.

SECCION ESTABLE O AMPLITUD DE CAUCE ( B )

RECOMENDACIÓN PRACTICA Q (M 3/S)

ANCHO ESTABLE ( B2 )

3000

200

2400

190

1500

120

1000

100

500

70

602.54

B2 = 100.00 3

( * ) Aplicable caudales m ayores 100 m /s METODO DE PETITS 0.5

B = 4.44 Q QM3/S = 510.00

Caudal de Diseño (m3/s)

B = Ancho Estable del Cauce (m) B = 108.99

m.

METODO DE SIMONS Y HENDERSON

B = K1 Q1/2 CONDICIONES DE FONDO DE RIO

K1

Fondo y orillas de arena

5.70

Fondo arena y orillas de material cohesivo

4.20

Fondo y orillas de material cohesivo

3.60

Fondo y orillas de grava

2.90

Fondo arena y orillas material no cohesivo

2.80 >>>>>

SELECCIONAR

>>> >>>>> >>>>>>>>

QM3/S = 602.54

K1

=

5.70

Caudal de Diseño (m3/s)

B = Ancho Estable del Cauce (m) B = 139.92

m.

METODO DE BLENCH - ALTUNIN

Fb = Fbo(1+0.012C)

Fbo = 60.1 Dm

C= ppm (Concentracion Suelo

1/2

en suspension) 1/2

B = 1.81(Q Fb/Fs)

QM3/S = Caudal de Diseño (m3/s)

Página 20

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA.

OBRAS HIDRAULICAS.

Fb = Factor de fondo de cauce del Rio (Tabla) Fs = Factor de Orilla de cauce de Rio (Tabla) Factor de Fondo Dm < 0.5 cm

Fb

Material Fino (Dm < 0.5 cm)

0.80

Material Grueso (Dm > 0.5 cm)

1.20

SELECCIONAR

>>>>>> Fb =

>>>>>>>>>>

0.80

Factor de Orilla

Fs

Material poco cohesivo (como arena)

0.10

Material medianemente cohesivo

0.20

Materiales muy cohesivo (como arcilla)

0.30 >>>>>> Fs

SELECCIONAR

>>>>>>>>>>>>>>>>

=

B = 125.67

0.10

m.

METODO DE MANNING 1/2

1/5

B = (Q /S ) (n K

5/3 3/(3+5m)

)

Q = 510.00

Caudal de Diseño (m3/s)

S = 0.01000

PendienteTramo Obra

n = Coeficiente de rugosidad K = Coeficiente Material del Cauce (Tabla) m = Coeficiente de Tipo de Rio (Tabla)

Valores rugosidad de Manning (n)

n

Cauce con fondo solido sin irregularidades

0.025

Cauces de rio con acarreo irregular

0.030 - 0.029

Cauces de Rios con Vegetacion

0.033 - 0.029

Cauces naturales con derrubio e irregularidades

0.033

Cauces de Rio con fuerte transporte de acarreo

0.035

Torrentes con piedras de tamaño de una cabeza

0.040 - 0.036

Torrentes con derrubio grueso y acarreo movil

0.045 - 0.050

SELECCIONAR

>>>>>>>>>>>>>>>>

>>>>>

n=

Descripcion

0.033

K

Material de cauce muy resistente

3a4

Material facilmente erosionable

16 a 20

Material aluvial

8 a 12

Valor practico

10

SELECCIONAR

>>>>>>>>>>>>>>>>

>>>>>>

K=

10.00

Página 21

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA.

OBRAS HIDRAULICAS.

Descripcion

m

Para rios de montaña

0.5

Para cauces arenosos

0.7

Para cauces aluviales

1.0 >>>>>

SELECCIONAR

>>>>>>>>>>>>>>>>

m

=

0.70

B = 75.07

m.

SELECCIÓN DEL ANCHO ESTABLE

B

Recomendación Practica

100.00

1

Metodo de Pettis

108.99

1

Metodo de Simons y Henderson

139.92

1

Metodo de Blench

125.67

1

Metodo de Blench - Altunin

75.07

PROMEDIO REDONDEADO

110.00 >>>>>

SELECCIONAR

>>>>>>>>>

4

B

=

110.00

Justificar:

TIRANTE DE DISEÑO ( t )

METODO DE MANNING - STRICKLER (B > 30 M)

t = (Q/(Ks b S 0.5))3/5 Q = 602.54

Caudal de diseño (m3/s)

Ks = Coeficiente de Rugosidad (Tabla) Valores para Ks para Cauces Naturales

Ks

Cauce con fondo solido sin irregularidades

40

Cauces de rio con acarreo irregular

33 - 35

Cauces de Rios con Vegetacion

30 - 35

Cauces naturales con derrubio e irregularidades

30

Cauces de Rio con fuerte transporte de acarreo

28

Torrentes con piedras de tamaño de una cabeza

25 - 28

Torrentes con derrubio grueso y acarreo movil

19 - 22 >>>>>

SELECCIONAR

>>>>>>>>>>>>>>>>

=

Ks 30.00

Página 22

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA. B = 110.00

OBRAS HIDRAULICAS.

Ancho estable (m)

b = 110.00 S = 0.01000

Pendiente del tramo (m/m)

t = Tirante hidraulico de diseño (m) t = 1.435

m CALCULO DE LA VELOCIDAD y AJUSTES

INGRESAR TALUD >>>>>>>>> Z=

>>>>>

>>>>>>>>>> 1.00

METODO DE MANNING - STRICKLER

Vm = Ks R2/3 S1/2 Z = 1.00

Talud

Ks = 30.000

Coeficiente de rugosidad (Inversa de Manning)

t = 1.455

Tirante Hidraulico Maximo

b = 107.090

Plantilla (m)

P = 111.205

Perimetro Mojado (m)

A = 157.944

Area (m2)

R = 1.420

Radio hidraulico

S = 0.01000

Pendiente (Manning)

Vm = Velocidad ( m /s ) Vm = 3.791

m/s

REGIMEN DEL CAUDAL DEL RIO

Num ero de Frode 1/2

F = V/(g*A/T) V = 3.791

Velocidad (m/s)

g = 9.810

Aceleracio de la gravedad

A = 157.944

Area hidraulica (m2)

D = 1.436

Ancho del Cauce (m)

F = 1.010

FLUJO SUPERCRITICO Peligro-(1.5 x Bl) VERIFICACION

DIFERENCIA =

Q = 602.538

m 3/s

Q1 = 598.698

m 3/s

3.840

m 3/s

0.64%

CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION (Hs)

Tabla Nº 05

Coeficiente de Contraccion, µ = 1 - 0.387 V/B Seleccionado

Vm =

3.79

B=

110.00

µ=

Página 23

0.99

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA.

OBRAS HIDRAULICAS.

METODO DE LL. LIST VAN LEVEDIEV

a = Q/(t5/3B µ) ts = ((a t5/3)/(0.68 D0.28 ß))1/(x+1) ts = ((a t5/3)/(0.60 w 1.18 ß))1/(x+1) Q = 602.54

Caudal (m3/s)

t = 1.46

Tirante hidraulico (m)

B = 110.00

Ancho del Cauce (m)

µ = 0.99

Coeficiente Contraccion (Tabla)

a = 3.03 D = Diametro Medio de las particulas (mm) w = Peso Especifico suelo (Tn/m3) x = Valor obtenido de la Tabla 1/(x+1) = Valor obtenido de la Tabla ß = Coeficiente por Tiempo de Retorno

SELECCIÓN DE x EN SUELOS COHESIVOS (Tn/m 3) o SUELOS NO COHESIVOS (m m ) Suelos Cohesivos (1)

Suelos No Cohesivos (2)

2

Peso especifico Tn/m3

x

1/(x +1)

D (mm)

x

1/(x +1)

0.80

0.52

0.66

0.05

0.43

0.70

0.83

0.51

0.66

0.15

0.42

0.70

0.86

0.50

0.67

0.50

0.41

0.71

0.88

0.49

0.67

1.00

0.40

0.71

0.90

0.48

0.68

1.50

0.39

0.72

0.93

0.47

0.68

2.50

0.38

0.72

0.96

0.46

0.68

4.00

0.37

0.73

0.98

0.45

0.69

6.00

0.36

0.74

1.00

0.44

0.69

8.00

0.35

0.74

1.04

0.43

0.70

10.00

0.34

0.75

1.08

0.42

0.70

15.00

0.33

0.75

1.12

0.41

0.71

20.00

0.32

0.76

1.16

0.40

0.71

25.00

0.31

0.76

1.20

0.39

0.72

40.00

0.30

0.77

1.24

0.38

0.72

60.00

0.29

0.78

1.28

0.37

0.73

90.00

0.28

0.78

1.34

0.36

0.74

140.00

0.27

0.79

1.40

0.35

0.74

190.00

0.26

0.79

1.46

0.34

0.75

250.00

0.25

0.80

1.52

0.33

0.75

310.00

0.24

0.81

Página 24

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA.

SELECCIONE

OBRAS HIDRAULICAS.

1.58

0.32

0.76

370.00

0.23

0.81

1.64

0.31

0.76

450.00

0.22

0.82

1.71

0.30

0.77

570.00

0.21

0.83

1.80

0.29

0.78

750.00

0.20

0.83

1.89

0.28

0.78

1,000.00

0.19

0.84

2.00

0.27

0.79

1/(x +1) =

0.709

>>>>>>>>>

>>>> D (Tn/m 3) ó D(m m ) = x=

0.500 0.410

Dm = Diametrro representativo de la muestra, es comun tomar el diametro que corresponde al 50 % del acumulado (D50 ); Einstein toma el D65 y Meyer-Peter utiliza el Metodo Diametro efectivo.

porcentaje

Valores del Coeficiente ß

ß = 0.6416+0.03342 Ln (T) 15>>>>>>>>>>>>>>

>>>>>

ß=

0.97

ts = Tirante de socavacion ts = 5.19

m

Metodo de Altunin

tMAX = e dr

Página 25

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA. B = 110.00

OBRAS HIDRAULICAS.

Ancho del cauce del Rio

R = Radio de curva del Cauce del Rio INGRESE

>>>>

>>>>> R/B = 2.73

R=

300

Valor de Ingreso a tabla

Valores Coeficiente "e" R/B =

2.73

R/B

e

Infinito

1.27

6.00

1.48

5.00

1.84

4.00

2.20

3.00

2.57

2.00

3.00

El Proposito de esta prueba es determinar un radio de curvatura maximo en el tramo de la obra, sin incrementar la profundidad de socavacion calculada anteriormente

e = 2.45 dr = t = 1.46

Tirante de diseño

tMAX = 3.52

m

HS = tMAX -t HS = Profundidad de socavacion en curva HS = 2.08

m

PROFUNDIDAD DE CIMENTACION DE LA UÑA Hs1 = 2.08

m

Hs2 = 3.75

m

Promedio = 2.92

m

SELECCIONE >>>>>>>>> Justificar:

>>>> >>>>>>>>>>>> HUÑA =

3.00

Esta profundidad de uña puede soportar hasta un radio de curva de 1300 m; radios de curva menores

deberan realizarse con profundidades de uña mayores. CALCULO DE LA ALTURA DEL DIQUE (Hd)

CALCULO DE BORDO LIBRE DE LA DEFENSA (Bl 1) 2

He = V /2g Velocidad del Caudal de Diseño

Vm = (m/s) g = Aceleracion de la Gravedad He = 0.73

Energia Cinetica (m)

Bl = ¢ He Caudal maximo m3/s

¢

3000.00

4000.00

2

2000.00

3000.00

1.7

1000.00

2000.00

1.4

500.00

1000.00

1.2

Página 26

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA. 100.00

500.00

OBRAS HIDRAULICAS.

1.1 ¢=

1.20

Bl1 = 0.88 Recom endaciones Practicas:

m3/s

Bl

> 200

0.60

200 a 500

0.80

0.90

500 a 2000

1.00

0.89

Bl2 = 0.90 Bordo libre Menor

Bl1 = 0.88

Bordo libre Mayor

Bl2 = 0.90

Selección

Bl = 0.88 CALCULO DE ALTURA DEL DIQUE HD = t + Bl t = 1.46

Tirante de diseño (m)

Bl = 0.88

Bordo libre

Hd = 2.33

m.

CRITERIO ADICIONAL PARA AJUSTE FINAL

INGRESAR CAUDAL DE PRUEBA

Q100 = 500.00

S = 0.01

Bl1 = 0.89

z = 1.00

t = 1.46

Hd = Y = 2.34

A = 256.11

b = 107.09

P = 113.71

n = 0.033

2/3

R

Q = 602.54 Riesgo = 26% DESCRIPCION

= 1.72

QM.Max = 1,333.47 50.00

T. Retorno

Calculado

Ajustado

Altura dique

Hd (m ) =

2.40

2.40

Tirante

t (m ) =

1.46

1.46

Bordo Libre

Bl (m ) =

0.89

0.94

Altura uña

Hu (m ) =

3.00

3.00

Altura total

Ht (m ) =

5.40

5.40

DEFENSA RIBEREÑA CON PROTECCION DE ENROCADO Ing. Em ilse Benavides Casanova Nom bre:

INFORMACION BASICA

Calculado s

Nuevos

Página 27

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA.

OBRAS HIDRAULICAS.

Caudal (m 3/s)

Q=

602.54

600.00

Pendiente Manning (1/1000)

S=

0.0100

0.0100

Velocidad (m/s)

V=

3.79

4.00

Tirante hidraulico (m)

t=

1.46

1.50

Tirante de Socavacion (m)

HS =

4.35

4.50

Altura de Bordo Libre (m)

Bl =

0.94

1.00

Altura del dique (m)

Hd =

2.40

2.50

Altura de uña (m)

Hu =

3.00

3.00

Altura total (m)

Ht =

5.40

5.50

1.60

Tn/m 3

INGRESA PESO ESPECIFICO DE ROCAS ( kr )=

FORMULA DE MAYNORD - DIAMETRO MEDIO 3

D50 = t C1 F t = 1.46

Tirante hidraulico (m)

C1 = Valor seleccionar de tabla Fondo Plano

0.25

Talud 1V: 3H

0.28

Talud 1V: 2H

0.32

>>>>> C1 SELECCIONAR

>>>>>>>>>>>>>>>>

=

0.25

C2 V / (g F = y)0.5 C2 = Coeficiente por ubicasion de Roca Tramos en curva

1.50

Tramos rectos

1.25

En extremo de espigon

2.00

V = 3.79

Velocidad del agua (m/s)

g = 9.81

Aceleracion de la Gravedad

tS = 4.35

Tirante de Socavacion (m)

F = 0.73

D50 = Diametro medio de las rocas (m) D50 = 2.490

m

C2 = 1.25

D50 = 4.300

m

C2 = 1.50

D50 = 10.200

m

C2 = 2.00

Diam etro en tramos rectos Diam etro Minimo(m) =

2.49 m

Diam etro Maximo (m) =

4.98 m

Diam etro en las Curvas Diam etro Minimo(m) =

4.30 m

Diam etro Maximo (m) =

8.60 m

Diam etro en Extremo del Espigon

Página 28

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA. Diam etro Minimo(m) =

OBRAS HIDRAULICAS.

10.20 m

FORMULA DE ISBASH d50 = 0.58823 V 2 / (w g) V = 3.79

Velocidad del agua (m/s)

kr = 1.60

Peso especifico de las rocas

ka = 1.00

Peso especifico del agua

g = 9.81

Aceleracion Gravedad

w = 0.60

(kr -ka)/ka

D50 = Diametro medio de la Roca D50 = 1.44 DIAMETROS DE ROCA CALCULADOS (m ) Form ula de Maynord

4.98

Form ula de Isbash

1.44

>>>> SELECCIONAR

>>>>>>>>>>>>>>>>

D50

=

5.00

*- Por recomendación de Simons y Senturk: la relacion entre el tamaño del D50 y el m axim o tamaño de roca debe ser aproximadamente de 2

Página 29

EVALUACION PERMANENTE: CALCULO DE ENCAUZAMIENTO, SOCAVACION Y PROTECCION DE TALUDES. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA.

OBRAS HIDRAULICAS.

DIMENSIONAMIENTO DEL DIQUE O DEFENSA

INFORMACION ANTERIOR Q = 602.54

Caudal de deseño (m3/s)

V = 3.79

Velocidad del agua (m/s)

H1 = 4.00

Altura del Dique (m)

H2 = 1.46

Tirante de Agua (m)

H3 = 3.00

Profundidad de la Uña (m)

H4 = 0.94

Bordo Libre (m)

HT = 7.00

Altura Total del Dique (m)

Z1 = 1.00

Talud humedo del dique

Z2 = 1.00

Talud seco del dique

A1

Ancho de Corona del Dique (m)

=

4.00

Es = 0.15

Espesor del Revestimiento (m)

w a = 1.00

Peso especifico del agua (Tn/m3)

w R = 1.60

Peso especifico promedio del material del dique (Tn/m3)

f´ = 45.00

Angulo de Friccion Interna del Material del Dique (Ver Tablas)

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OBRAS HIDRAULICAS.

DIMENSIONAR Ancho de la Base del Dique (m )

A2 =

A1 + Z1H1 + Z2H1

A2 =

12.00

Ancho de la Base del Dique (m) Ancho Inferior de la uña (m )

A3 =

1.5 H1

A3 =

4.50

Ancho Inferior de la uña (m) Ancho Superior de la Uña (m )

1.00