analisis estructural

LINEAS DE INFLUENCIA-PUENTE CAREAGA FACULTAD INGENIERA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO DE INVESTIGACIN N 01 ESTRUCTURAS DE DERIVACIN Y ALMACENAMIENTOI. Anlisis Estructural del Aliviadero de Demasas: Es la estructura que permite eliminar los excesos de agua que se captan en poca de lluvias, evita que los fuertes ingresos de agua llenen totalmente la estructura y provoquen su colapso. Es necesario tener en cuenta los siguientes criterios: Altura del aliviadero sobre el fondo del ro, lo necesario para poder captar agua en poca de estiaje. Estabilidad de la estructura, bajo todas las fuerzas que van a actuar sobre esta y el comportamiento de la cimentacin.

A. Fuerzas Actuantes (Por ml) a. Fuerza Hidrosttica: (FH) Se denomina fuerza hidrosttica al empuje del agua cargado de sedimento sobre la estructura. Compuesto de: FV = Peso del agua sobre el paramento de aguas arriba y es vertical FH = Fuerza Horizontal FH = 0.5 H2 Collantes & Cuba & Espejo & Paredes 1


Punto de aplicacin: Yn = h/3 = Peso especfico del agua (1450kg/m3), para FH = 1900 kg/ m3 (sedimento), para FV Cuando se tiene caudal mximo encima del barraje: P1 = H0 P2 = H FH = ( Punto de aplicacin: Yn = b. Subpresin: (Sp) Acta en la base del plano en estudio del aliviadero de abajo hacia arriba.( ( ) )

)

C = Coeficiente que depende del tipo de suelo C < 1 (Arena y Limo) H = Altura total del agua = Peso especfico del agua sin sedimentos (filtrado) 1000 kg/m3

Cuando se tiene caudal mximo encima del barraje: ( )

Punto de aplicacin:

Xs = (Donde: a = h , b = H c. Peso de la Estructura: (W)

(

) )

W = V = Peso especfico del material: 2400 kg/m3 V = Volumen de la estructura en metro de ancho

Collantes & Cuba & Espejo & Paredes

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El rea se calcula integrando las reas parciales de las franjas verticales trapezoidales en que se ha dividido toda la estructura refirindola a los ejes X-Y. ( ( ) )

( (

) )

d. Sismo: Cuando se produce el sismo ste repercute tanto en la masa del agua del embalse como de la misma estructura. Para el caso de la estructura, las componentes de la fuerza del sismo son: Sv = 0.03 W Sh = 0.10 W

W = Peso de la estructura hasta el plano de estudio Estas fuerzas actan en el centro de gravedad de la estructura (Punto de Aplicacin) La fuerza del sismo sobre el agua, que a su vez repercute sobre la estructura es: Ve = 0.726 Pe Y


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Esfuerzo del sismo: Pe = C T h Donde: Ve = Valor total de la fuerza horizontal Pe = Esfuerzo del sismo a la profundidad del agua (lb/pie2) C = 0.5 Cm (Y/h * (2 Y/h) + ( ))

C = Coeficiente adimensional que da la distribucin y magnitud de las presiones.

-

Cm = Valor mximo de C para un talud constante dado (Fig. 14)T = Intensidad T= T=

de Sismo =

0.1 g/g = 0.1 (valor promedio) 0.32 g/g = 0.32 (VII Esc Mercally Modif.)

= Peso especfico del agua (lb/pie3) Y = Distancia vertical de la superficie del vaso a la elevacin en cuestin (pies) h = Profundidad total del agua en el aliviadero (pies)

De la fig. 15 USR se pueden obtener valores de C para taludes de varios grados y relaciones de Y y h. Momento total del vuelco: Me = 0.299 Pe Y2 De la fig. 14 se da los valores de Cm y C en la base para los diferentes ngulos de inclinacin del parmetro aguas arriba. Hay que hacer adems 2 observaciones en cuanto al uso de estos grficos:

-

Si la altura de la porcin vertical del paramento (h) de aguas arriba de la presa es igual o mayor que la mitad de la altura total de la presa (H). Considrese como si fuera vertical. (hH/2).


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-

En caso contrario nase con una lnea la interseccin del paramento aguas arriba con la cimentacin y el punto de la superficie del agua que pase por la lnea vertical correspondiente a la cresta, determinndose luego el ngulo .


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B. Requisitos de Estabilidad de la Estructura:

a. Esfuerzos de Compresin en la Estructura: Por tratarse de una masa de concreto ciclpeo, los esfuerzos en la estructura deben ser de COMPRESIN (tracciones mnimas). La resultante de todas las fuerzas en el plano de estudio debe tener su punto de aplicacin en el TERCIO CENTRAL (ncleo). El anlisis debe efectuarse para el embalse mximo y en vaco (Q=0). En este ltimo caso las nicas fuerzas actuantes ser el Peso de la Estructura, las Fuerzas de Sismo, el valor de Sh estar dirigida hacia aguas arriba. En el caso de no caer la resultante en el ncleo central se ir inclinando el parmetro aguas arriba lo necesario hasta cumplir tal condicin.

b. Esfuerzos de Compresin en la Cimentacin: Los esfuerzos deben ser los PERMISIBLES para que no falle la cimentacin por aplastamiento o vuelco de la estructura. Por mecnica de suelos deber determinarse la Resistencia de la Cimentacin. Se recomienda usar las tablas de Resistencia de Suelos para Zapatas de Cimentacin en Presas Pequeas (USBR) c. Fuerza de Deslizamiento: Por efecto de las fuerzas horizontales que actan sobre el Aliviadero, ste trata de deslizarse hacia aguas abajo, luego pues debe chequearse estas fuerzas tanto en el plano de estudio de profundidad y como en contacto con la cimentacin, debindose tener:


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F.S =

4( )

F.S =

4

Fv = Fuerzas resistentes Fh = Fuerzas actuantes Si F.S. Fv Tg () A VZY Fh fc > Tg () considerar dentellon = Factor de Seguridad = Sumatoria de Fuerzas Verticales = Coeficiente de Friccin = rea Horizontal considerada por unidad de ancho = Esfuerzo de corte del concreto = Sumatoria de fuerzas horizontales = Esfuerzo de compresin del concreto

El material del aliviadero es concreto fc = 210 kg/cm2, con 30% de piedra grande. El Dentelln de concreto como parte integrante del aliviadero, es un elemento que ayuda a evitar el deslizamiento de la estructura y disminuye en cierto grado de magnitud de las fisuraciones a travs de la cimentacin; formando una sola mole. F.S. x Fh - Fv Tg () = VZY x AAB Por facilidades constructivas AAB 0.60 m2 AAB = rea de la base del dentelln por metro de anchoPara rozamientos entre superficies Concreto concreto Roca sana con superficie limpia e irregular Roca con algunas fisuras y laminaciones Grava y arena gruesa Choy (arcilla laminar) Limo y arcilla (*) Es necesario hacer pruebas 0.70 0.40 0.30 0.30 (*) f 0.75 0.80


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Para cimentacin de roca el ancho del dentelln puede ser A-B en toda la profundidad:

Para material aluvional: ngulo = 60 CD = AB + h Tang (h segn lo tratado en cimentaciones permeable) Material aluvional: suelos constituidos por materiales depositados por las aguas fluviales o marinas.

VZY = fc


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C. Enlace de Aliviadero con la Poza de Tranquilizacin: Es con una curva de radio mnimo r = 5d1, donde d1 es el tirante de llegada de la poza. Para el enlace del aliviadero con las pozas se instala una junta semejante. Las juntas de dilatacin verticales del aliviadero deben colocarse mximo cada 15 m. Pueden ser de jebe o cobre.

D. Lloraderos: Con un sistema de lloraderos se consigue tericamente cortar el recorrido de filtracin hasta el trmino de la longitud, calculada como necesaria segn el criterio empleado (LANE) logrndose con ello abatir el DIAGRAMA DE SUBPRESION.

E S Q U E M A DEL DIAGRAMA DE SUBPRESION CON LLORADEROS Y SIN ELLOS


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E. Aliviaderos sobre Cimentaciones Permeables: La mayora de nuestras cortinas (presas de derivacin) tanto rgidas como flexibles, son sobre CIMENTACIN PERMEABLE, debido a que se desplantan a poca profundidad del cauce o por lo general lecho del rio: grava, cantos rodados, bolones (bastante permeable). Al ser las presas de poca altura, los esfuerzos originados son relativamente superficiales del cauce, por lo que no siempre hay necesidad de prolongar la cortina hacia abajo, hasta encontrar un estrato rocoso o casi impermeable o de resistencia muy alta. El agua filtrada produce una presin hacia arriba (subpresin), reduciendo la duracin de la cortina. Tubificacin, es cuando la velocidad del agua filtrada llega a su superficie para lavar o arrastrar los materiales de cimentacin, lo cual produce asentamientos, disloques, etc. afectando seriamente la estabilidad de la estructura Las filtraciones a travs de la cimentacin del aliviadero (lneas de corriente) pueden originar el SIFONAMIENTO o TUBIFICACION si no tienen el recorrido suficiente, produciendo SOCAVACION aguas abajo al final de la poza, por efecto de la diferencia de cargas H entre aguas arriba y abajo. a. La Magnitud de la Fuerza de Subpresin Se pueden calcular mediante las redes de flujo que ha establecido la mecnica de suelos; sin embargo, en la mayora de los casos, no se dispone de datos relativos al coeficiente de permeabilidad de los materiales de cimentacin y por otra parte un estudio riguroso de las caractersticas de estos materiales no es justificable, desde el punto de vista econmico para estos proyectos.

RED DE FLUJO DE UNA CORTINA DE DERIVACION


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Las filtraciones pueden incrementarse notablemente si la carga hidrulica aumenta al represarse el agua y por ello en algunas ocasiones ser necesario verificar que el gasto de filtracin no afecte al que se pretende derivar. b. Volumen de Filtracin Se calcula empleando la frmula que expresa la ley de Darcy. Q=KiA Q = Gasto de filtracin (m3/seg) K = Coef. de permeabilidad para la cimentacin; (cm/seg) gasto unitario debido a la pendiente hidrulica tambin unitaria. I = Pendiente hidrulica = H / L = A = rea bruta de la cimentacin a travs de la cual se produce la filtracin (cm2). c. Uso de Dentellones Para aumentar la longitud de filtracin en las cortinas se emplean dentellones, ya sea de concreto o de arcilla, delantales y tapetes de arcilla compactada o mampostera.

DENTELLONES: Son zanjas que se introducen una cierta profundidad en la cimentacin, estn unidas ntimamente con el aliviadero. Cuando se quiere impermeabilizar a mayores profundidades se usan inyecciones de lechada de concreto a presin por un barreno perforado en la cimentacin para esto se usa una bomba. La lechada por la presin se expande radialmente. Una serie de inyecciones impermeabilizaran la cimentacin en forma de PANTALLAS.


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II.

Poza Disipadora de Energa:

Para disipar la energa producida por la cada del agua desde la cresta del aliviadero, se usa una poza de Disipacin o Colchn. A la entrada el agua tiene un cierto nmero de Froude (F) que define el tipo de RESALTO. Para un mejor funcionamiento hidrulico las mejores secciones para disipar la energia deben ser rectangulares. Por esta razn todo lo siguiente se refiere a este tipo de poza. A. Clasificacin del resalto por el nmero de froude: (Proyectos de estanque o Pozas Disparadoras) a. F = 1 Rgimen es crtico. No se puede formar resalto.

b. F < 1.7 Tirante conjugado d2 = 2 d1 d2 = 1.4 d0 (Tirante critico) V1 = 1.3 V0 (Velocidad de llegada) V2 = V1/2 (Velocidad de salida) V0 = Velocidad crtica Longitud de la poza: Lp = 4 d2 No es necesario estaque c. F (1.7 2.5) Solo se producen pequeas ondas, no teniendo gran turbulencia. Con bacos de fig. 10a se pueden calcular los tirantes conjugados, longitud de la poza y la prdida de energa producida por el resalto. No se necesitan datos.


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d. F (2.5 4.5) Son resaltos inestables. El oleaje producido se propaga hacia aguas abajo. No se ha logrado dispositivo efectivo para evitar el oleaje que producir socavacin de la orillas del rio aguas abajo, sin embargo resultados satisfactorios se han obtenido con la poza de la Fig.11 Los tirantes de la descarga para amortiguar en parte el oleaje deben ser 10% mayores que el tirante d2. Cuando sea posible se evitar usar este tipo de poza.

e. F > 4.5 Es un resalto bastante estable. Hay que distinguir dos casos: V1 15 m/seg (Usar Fig.12 USBR) V2 > 15 m/seg (Usar Fig.13 USBR)


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B. Fuerzas de impacto sobre el dado de las pozas: Esta fuerza (F) aplicada al centro de la cara de aguas arriba del dado puede calcularse con la frmula: F = 2 A (d + hv) Donde: 2 : Factor de seguridad : Peso especfico del agua (kg/m3) A : rea de la cara del dado aguas arriba (m2) hv: Carga de la Velocidad (m) F : Fuerza sobre los bloques (kg) C. Determinacin del espesor del colchn amortiguador: Se debe tener en cuenta el fenmeno de subpresin. La subpresin acta a diferentes alturas del aliviadero, al igual que en la base de contacto de la estructura con la cimentacin.

El Bureau of reclamation de la frmula: f = 0.1 (V1 + d2) Donde: f : Borde libre (pies) V1: Velocidad en la entrada de la Poza (pies /seg) d2: Tirante conjugado (pies)


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a. Subpresin: El valor de la subpresin que se debe emplear en un proyecto, puede estimarse considerando que la cada de presin del agua del vaso a la descarga, a lo largo de la lnea de contacto entre la cortina y la cimentacin es proporcional a la longitud total de filtracin compensada. Se puede expresar de la siguiente forma:

Sx = (Hx -

H) A = (H + H -

L) A

Paso de filtracin (criterio de LANE) Sx = Subpresin a una distancia x (kg/cm2) Hx = Carga hidrulica en el punto x (m) = H + H Lx = Longitud compensada hasta el punto x (m) L = Longitud compensada total del paso de filtracin (m) H= Carga efectiva q e produce la filtracin, igual a la diferencia del nivel hidrosttico entre aguas arriba y aguas abajo de la cortina (m) H = Desnivel entre el agua debajo de la cortina y el punto que se est estudiando. A = Peso especfico del agua b. Espesor del Colchn: Se verifica que en cualquier punto del colchn su peso sea por lo menos igual al valor de la subpresin en dicho punto: e 0 = Sx (tericamente) e = Espesor de la seccin en este punto: Wo = Spx Sx = Subpresin en un ancho unitario 0 x e x 1 = Sx Collantes & Cuba & Espejo & Paredes 21


Por equilibrio: Wo = Sx Wo = So x V = 0 x e x 1 =====> e 0 = Sx

-

Por razones de seguridad: Wo > Sx ====> Sx < Wo e 0 = Sx (para las condiciones ms crticas)

-

Para fines prcticos: e=

-

En el caso se considerar un tirante de agua, sobre la seccin que se est analizando: e 0 = Sx H2 A =====> e =

Longitud de filtracin compensada: L = 1/3 Ln + Lv H: carga hidrulica efectiva Lv: longitud vertical de filtracin

Relacin de carga compensada: c = L / H c = (1/3 Ln + Lv) /H L = c . H = 1/3 Ln + Lv Lv = (1-2) + (3-4) + (5-6) + (7-8) Ln = (2-3) + (4-5) + (6-7) Lx = 1/3 ((2-3) + (4-x) + (1-2) + (3-4)) Distancia horizontal: < 45 Distancia vertical : > 45


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c. Criterio de BLIGHT: Le da la misma efectividad a los recorridos horizontales que a los verticales y recomienda para C, (C = L/H) que es la relacin entre la longitud del paso de filtracin y la carga que la produce los valores que se observan en la siguiente tabla: MATERIAL Limo y arena muy fina Arena muy fina Arena de grano grueso Grava y arena Tierra a cascajo con arena y grava VALOR DE C 18 15 12 9 4a6

TRAIMOVICH: e = 0.2 q0.5 Z0.25 e = Espesor del colchn Z = Dif. Niveles aguas arriba y aguas abajo del vertedor q = Gasto unitario KROCHIN: emin = 0.30 m


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III.

CANAL DE LIMPIA

El canal de limpia es la estructura que permite reducir la cantidad de sedimentos que trata de ingresar al canal de derivacin, as como la eliminacin del material de arrastre que se acumula delante de las ventanas de captacin. Su ubicacin recomendada es perpendicular al eje del barraje vertedero y su flujo paralelo al del rio y formando un ngulo entre 60 y 90 grados con el eje de la captacin, a menos que se realice un modelo hidrulico que determine otras condiciones. A. Velocidad requerida para el Canal de Limpia: En lo referente al material que se acumula en el canal de limpia, el flujo existente en el canal debe tener una velocidad (Vo) capaz de arrastrar estos sedimentos depositados. La magnitud de Vo est dada por la siguiente frmula:

Donde: Vo: velocidad requerida para iniciar el arrastre. C: coeficiente en funcin del tipo de material; siendo 3.2 para arena y grava redondeada y 3.9 para seccin cuadrada; de 4.5 a 3.5 para mezcla de arena y grava. d: dimetro del grano mayor. V: velocidad de arrastre.


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B. Ancho del Canal de Limpia: El ancho del canal de limpia se puede obtener de la relacin:

Donde: B: ancho del canal de limpia, en metros. Qc: caudal a discurrir en el canal de limpia para eliminar el material de 3 arrastre, en m /s. q: caudal por unidad de ancho, en m3/s/m. Vc: velocidad en el canal de limpia para eliminar el material de arrastre, en m/s. g: aceleracin de la gravedad, en m/s2. Este ancho sirve de referencia para el clculo inicial pero siempre es recomendable que se disponga de un ancho que no genere obstrucciones al paso del material de arrastre, sobre todo el material flotante (troncos, palizada, etc) Basado en las experiencias obtenidas en ros del Per, se recomienda que el ancho mnimo sea de 5 metros o mltiplo de este si se trata de varios tramos; situacin recomendable para normar en ancho del canal de limpia.


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C. Caudal del Canal de Limpia: Considerando que cada compuerta funciona como vertedero cuya altura P=0 tendremos:

Donde: Q= descarga (m3/s) C=coeficiente de descarga. L= longitud neta de la cresta. Ho1=P+Ho

L=L1-2(N.KP+KA) Ho1 Donde: L=longitud efectiva de la cresta. L1= longitud bruta o total de la cresta. N= nmero de pilares que atraviesan el aliviadero. KP= coef. de contraccin de pilares. KA= coef. de contraccin de estribos. VALORES DE KP DESCRIPCION Pilares de tajamar cuadrado Pilares de tajamar redondo Pilares de tajamar triangular KP 0.02 0.01 0.00


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VALORES DE KA DESCRIPCION Estribos cuadrados con los muros de cabeza a 90 con la direccin de la corriente. Estribos redondeados con muros de cabeza a 90 con la direccin de la corriente, cuando: 0.5Ho r 0.15Ho Estribos redondeados r 0.5Ho y el muro de cabeza est colocado no ms de 45 con la direccin de la corriente. KA 0.20 0.10 0.00

Para el nivel de agua en la cresta del aliviadero se vern las condiciones intermedias para el funcionamiento de la compuerta para diferentes gastos de salida por ella funcionando como orificio: Donde: h= carga del orificio. C= 0.75 aprox. a, b= dimensiones de la compuerta.


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D. Pendiente del Canal de Limpia: Es recomendable que el canal de limpia tenga una pendiente que genere la velocidad de limpia. La frmula recomendable para calcular la pendiente crtica es:

Donde: Ic: pendiente crtica. g: aceleracin de la gravedad, en m/s2. n: coeficiente de rugosidad de Manning. q: descarga por unidad de ancho (caudal unitario), en m2/s. Se debe recordar que, siempre el fondo del canal de limpia es la zona de la ventana de captacin debe estar por debajo del umbral de sta entre 0.6 a 1.20m. Asimismo el extremo aguas abajo debe coincidir o estar muy cerca de la cota del colchn disipador. IV. COMPUERTA DE LIMPIA Son dispositivos que permiten mantener limpia de sedimentos transportados por el ro la zona inmediata a la captacin. Criterios para su dimensionamiento: A. rea de la seccin transversal de la compuerta de limpia debajo de la corona de aliviadero vara de 1 a 2 veces el rea de la ventana de captacin. ACL= (1-2) AVC ACL: rea compuerta limpia. AVC: rea ventana limpia. rea (abcd +efgh)= (1-2) veces el rea de la seccin de toma de captacin.


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B. rea de la compuerta de limpia debajo de la cresta del aliviadero es 1/10 del rea atajada por el aliviadero. ACL= 1/10 AAL AAL: rea atajada por el aliviadero rea (abcd +efgh)= 1/10 rea (ijkm)

V.

PILARES Son estructuras por las que se deslizan las compuertas, tambin sirven de apoyo a la losa de operacin. A. La Punta o Tajamar es de forma generalmente triangular o redondeada, para ofrecer la menor resistencia a la corriente. B. La altura del pilar debe ser tal que en ningn momento el agua cubra los mecanismos de izaje o de losa de operacin.

(

)

P= altura del aliviadero sobre fondo del ro. Ho= carga de diseo.


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C. La longitud de los pilares, en el sentido de la corriente debe ser por lo menos hasta la terminacin de la poza y la altura H es variable. D. El espesor e del pilar es: e=L/4, donde L= luz libre entre pilares. E. Anlisis Estructural del Pilar: Se trabaja a compresin, siendo la situacin ms desfavorable es cuando la compuerta est cerrada, actuando el empuje del agua en una de las caras del pilar. El anlisis debe hacerse tanto para cargas mximas de agua y alturas diferentes del pilar. FUERZAS ACTUANTES: ab=bc=cd=1/3e

Chequear la capacidad portante del terreno. Deslizamiento: Si es una sola compuerta entonces la mitad del empuje se destina a la misma, la cual luego es transmitida sobre la ranura del pilar. Adems el empuje tambin se aplica la parte frontal del pilar. El anlisis se hace a diferentes alturas y en la base. Colocar acero de temperatura en ambas caras, un delable de refuerzo en las ranuras.


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VI.

Ventanas de Captacin Sirven para evitar la entrada de piedras de arrastre del fondo del rio, la cresta de captacin debe estar de 1.25 a 1.50 mnimo sobre el fondo del rio. La entrada de agua por las ventanas de captacin pueden ser por orificios o por vertederos. Entrada por Orificio: se construye una pantalla como indica la fig. de modo que la abertura del orificio sea de 0.35 m. Los 5 cm. De abertura adicionales sobre la cresta del aliviadero de demasas es para evitar interferencia del flujo de la napa con el agua para condiciones normales de operacin de la bocatoma cuando la cota del embalse coincide con la cota de la cresta del aliviadero de demasas en este caso la captacin es como VERTEDERO.LOSA DE DERIVACION

PANTALLA DE ALIVIADERO

CONPUERTA 0.30

VERTEDERO DE CAPTACION 1.25-1.30

-

En pocas de avenida el agua en el embalse, sube por encima del labio superior del orificio y funcionando ste como tal.

-

En el caso de funcionar la captacin siempre como vertedero, el control para pocas de avenidas mximas seria menos efectivo que en el caso del orificio ya que para igualdades de carga en el embalse, mayor cantidad de capacidad de un vertedero est en relacin a la carga H3/2 mientras un orificio le es a la H1/2.

A. CALCULO HIDRAULICO DE LA TOMA O BOCATOMA a. Dimensiones del orificio y conducto: Para un mejor funcionamiento hidrulico de la bocatoma conviene que el orifico trabaje ahogado: sumergido y es recomendable que como mnimo se tenga un ahogamiento de 10 cm; en esas condiciones la frmula: Collantes & Cuba & Espejo & Paredes 31


Q= gasto de derivacin o gasto normal en la toma (m3/seg) C= Coeficiente de descarga. C=0.8 A= rea del orificio (m2) H= Carga del orificio en m. Dependiendo de la magnitud del gasto, el rea necesaria podr dividirse en uno o ms orificios y as tambin ser el numero de compuertas que se tenga en la toma. Determinacin de las dimensiones y numero de compuertas: Se considera un h=0.10 m. y se calcula el rea para tener una idea de su valor. De acuerdo con este valor se podr saber si conviene mas de una compuerta y adems seleccionar sus dimensiones usuales o comerciales, sonsultando los manuales. Determinacin de la carga del orificio:

Otra forma: suponer una velocidad en el orificio: V=0.50-1.00 m/seg. Calcular el rea correspondiente con la frmula de la continuidad: Q= V.A

b. Determinacin del gasto mximo que puede pasar por las compuertas: K= d + h , h = k d Gasto que pasa por el orificio: Gasto por el canal: Por manning:

En cualquier momento y de acuerdo por la ley de continuidad:

Procedimiento de tanteos: Se supone un valor del tirante d en el canal y se calcula su gasto Qc. Se calcula la carga h segn d, es decir h= k-d Collantes & Cuba & Espejo & Paredes 32


Con h determinado se calcula Qo. El valor ser cuando se encuentre el mismo valor tanto para el canal como para el orificio.

FLUJO SUMERGIDO: (ahogado)

NIVEL OPERACION 101.30 h

b=0.55 100.10 N.F.R.

dnx1.23 F.C. 0.40-1.00

Cota del aliviadero : Niv. Operacin= cota F.C + (dn) + h

/seg

(

)


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FLUJO LIBRE:

100.70

NIVEL OPERACION

h 100.425 b/2 b/2 0.40-1.00 0.55

100.10 N.F.R.

/seg El caudal que ingresa el canal con el nivel de operacin debe darnos un tirante que de como resultado:

CRESTA

h

d ELEV P.

H mnimo recomendable = 0.10m


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Elev. C= Elev. P + d + h Elev. P = elevacin de la plantilla del canal en su inicio (se calcula previamente). d = tirante del mismo canal h= carga hidrulica del orificio de toma. Elev. P = Elev. Z.R. + C + h Elev. Z.R. = elevacin zona de riesgo o de la rasante en el inicio de la zona de riesgo. C = desnivel que requiere el canal segn las pendientes y longitud de los mismos. h = suma de energas necesarias para el funcionamiento de la estructura de arte en general del trayecto. VII. Estribos y Muros de Encauzamiento: A. ALTURA TOTAL DE ESTRIBOS Y MUROS DE ENCAUZAMIENTOd=

d=0.25(h 0+P)

h

0

P

0.10 0.10

(

)

( ) Aguas arriba del aliviadero la altura, de los estribos decrecera en forma discreta para los pilares. B. DISEO DE MUROS DE ENCAUZAMIENTO (ESTRIBOS) a. Muros de gravedad: concreto ciclpeo: mampostera. f'c=140kg/cm2 40% piedra gruesa dimetro 1 Resultante en el ncleo central Caso ms desfavorable: no hay agua Fuerzas que actan: empuje de tierras, sismo, peso de la estructura. El estribo debe terminar por lo menos al final de la poza y aguas arriba delante del paramento del aliviadero. Forma: trapezoidal. Collantes & Cuba & Espejo & Paredes 35


Ev Sv EH W sH Fondo rio

H/1280 cm(min)

4 Pv Pa Ph

2 100

2 1

0.5D a D5

W D

3h/8 a h/6

H/3

b. Esfuerzos permisibles: FLEXION: COMPRENSION: CORTANTE: Empuje del suelo: ( ( Cuando B=0 ( ) ) )

(

)

c. Estabilidad del Muro:

Ubicacin de la resultante en la base: Collantes & Cuba & Espejo & Paredes 36


Verificacin del corte y tensin en la punta: ( (( ) (actuante) ) (actuante)

A q max X

B

Verificacin de esfuerzos en traccin en la unin del miembro y la base: No considerar esfuerzos en traccin en la unin del miembro y la base: No considerar P/A debido a ni el peso del muro. Usar los momentos debido a y W y sumar momentos en el punto s


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analisis estructural

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