diseño estructural del azud de barraje

"AO DE LA INTEGRACIN NACIONAL Y EL RECONOCIMIENTO DE NUESTRA DIVERSIDAD"

ESCUELA DE INGENIERA QUMICATEMA

:DISEO ESTRUCTURAL DEL AZUD DE BARRAJE

CURSO

:ESTRUCURAS HIDRULICASPROFESOR:ING. ORLANDO SUREZ ELIASALUMNA:ROMEO RODRGUEZ IRISCICLO

:X

FECHA

:03 DE AGOSTO DEL 2012PIURA - PER

DISEO ESTRUCTURAL DEL AZUD DE BARRAJE

IntroduccinUna bocatoma, o captacin, es una estructura hidrulica destinada a derivar desde unos cursos de agua, ro, arroyo, o canal; o desde un lago; o incluso desde el mar, una parte del agua disponible en esta, para ser utilizada en un fin especfico, como pueden ser abastecimiento de agua potable, riego, generacin de energa elctrica, acuicultura, enfriamiento de instalaciones industriales, etc.

Tradicionalmente las bocatomas se construan, y en muchos sitios se construyen aun, amontonando tierra y piedra en el cauce de un ro, para desviar una parte del flujo hacia el canal de derivacin. Normalmente estas rudimentarias construcciones deban ser reconstruidas ao a ao, pues las avenidas las destruan sistemticamente.

Las bocatomas construidas tcnicamente constan en general de las siguientes partes:

Compuerta de control y cierre de la compuerta;

Dispositivo para medir los niveles, aguas arriba y aguas abajo de la compuerta de control. Estos pueden ser simples reglas graduadas o pueden contar con medidores continuos de nivel y trasmisores de la informacin al centro de operacin, el que puede contar con mecanismos para operar a distancia la compuerta;

Si se encuentran en ros y arroyos, generalmente constan tambin de:

Un vertedero para fijar la seccin del curso de agua, tanto planimtricamente, como en cota, evitando de esta forma la migracin del curso de agua en ese punto y su socavacin, lo que podra dejar la bocatoma inoperante;

Un canal de limpieza, provisto de compuertas, para permitir el desarenamiento de la aproximacin a la bocatoma.

Frecuentemente se completa la bocatoma con una reja y un desarenador, para evitar que el transporte slido sedimente en el canal dificultando los trabajos de mantenimiento del mismo.

1. Azud: palabra de origen rabe que significa 'barrera', siendo esta habitual para elevar el nivel de un caudal o ro con el fin de derivar parte de este caudal a las acequias.

Realmente es una presa, pero suele conservar la denominacin de origen rabe cuando se corresponden a presas de pequeo tamao y de origen musulmn.

Si bien esta primera denominacin es la ms habitual, tambin su uso sera el que corresponde a la noria. Habiendo cado en desuso esta denominacin.

El azud, es parte importante en los sistemas de regado por mtodos tradicionales, en los que los azudes, junto a la acequias formaban un sistema hidrulico, que adems de servir de uso para riego, alimentaba los lavaderos, abrevaderos para animales, e incluso se utilizaba la fuerza del agua para los molinos de agua.

Estos sistemas siguen siendo usados en la zona mediterrnea principalmente en la huerta de Valencia y la huerta de Murcia.

Modernamente el azud se utiliza en minicentrales hidroelctricas para crear un embalse artificial que garantice la captacin del caudal mnimo necesario para la operacin de la central y la produccin de energa elctrica. La mayor ventaja del azud es que acta como un muro de gravedad para soportar el empuje hidrosttico y al mismo tiempo tiene la funcin de vertedero de excedentes.

Por lo general son estructuras de hormign y su seccin transversal es de forma curvilnea para adaptarse a los principios de la mecnica de fluidos, de esta manera se minimiza el rozamiento del agua con la superficie del azud para evitar la erosin.Todo azud debe tener seguridad contra los siguientes aspectos:

1. Contra el deslizamiento y volteo

2. Contra el sifonamiento (Fenmeno de inestabilidad hidrulica que se puede producir en arenas y limos consistente en la prdida de consistencia del suelo o ciertos vacios debido a los valores de escurrimiento)

3. Contra socavaciones al pie del azud

4. Contra filtraciones tanto al pie del azud como en las laderas.

Se debe conocer el caudal mximo del rio. Si no hay datos histricos se busca el indicio del caudal mximo del rio o de avenidas.

T1

DISEO DE MURO DE CONTENCION EN VOLADIZO0,30N.T.N

PANTALLA9,60Hp

Datos de la pantalla.

Hp=9,60mAltura de la pantalla.

T1=0,30mAncho de la pantalla.FLUJO DE AGUA

T2=2,00mBase del triangulo.

Datos del taln

Hz=1,00mAltura del talon.

B1=8,00mAncho del talon.

B2T2

Datos de la punta.N.T.N1,002,006,00

Hz=1,00mAltura de la punta.PUNTATALON1,00Hz

B2=1,00mAncho de la punta

8,00

B1

9,00

B

Datos del Terreno:

=2,00kg/cm2Resistencia del terreno.

s=1,60tn/m3Peso especifico del terreno.

m=2,00tn/m3Peso especifico promedio entre Concreo y terreno.

=28,00Sex.Angulo de friccion interna de EMS.

=28,00Sex.Arco tangente del coef. de friccin.(Concreto vaciado in situ).

Tang =0,532

f=0,60Coef.de friccin para estabilidad al desliz.(El terreno de Cimentacin es el suelo)

c=0,00Cohesion.(Se obtuvo de la tabla N01)

Ka=0,361Coeficiente de presin activa

Ka.s=0,578tn/m3

Datos de la Sobrecarga:

Ws/c=0,50tn/m2Sobrecarga actuante

ho=0,31mAltura equivalente a Ws/c

Datos del Concreto Armado:

f'c=175kg/cm2Resistencia del Concreto.

fy=4.200kg/cm2Esfuerzo de fluencia del acero.

ca=2,40tn/m3Peso especifico del concreto armado.

Datos de los Factores de Seguridad:

FSD:1,50Factor de Seguridad al deslizamiento.

FSV:1,75Factor de Seguridad al volteo.

Dimensionamiento de la Pantalla.

Pa=5,55tn/m2Presion activa.

Fa=26,62tn.Fuerza activa.

Hpal=3,20mBrazo de palanca.

Mn=85,18tn_mMomento Nominal

FAC=1,70Factor de Amp. De Carga.

Mu=144,80tn_mMomento Ultimo.

=0,004Asumimos cuanta.

=0,096

d=1,01mPeralte efect. de pantalla

T2=1,06m

T2=2,00mRedondeando

Verificacin del Cortante en la base de la pantalla.

Vud=28,75tnCortante ultimo a "d" de la base de la pantalla.

Vnd=33,83tnCortante nominal a "d" de la base de la pantalla.

Vc=90,21tnResistencia del concreto al corte.(As de pantalla des traslapa).

Chequeo:OK

Dimensionamiento de la Zapata. (Talon + Punta).

Ht=10,60mAltura Total del Contrafuerte

B1>3,83m

B1=4,68m

B1=8,00mRedondeando

B2=0,50mBmin 0.50m

B2=1,00mRedondeando

B =9,00m

Hz=1,00mPeralte de Zapata.

Verificacin de la Estabilidad.

PiPesosBrazoP.X

P121,604,50097,20Zapata.

P26,912,85019,70Pantalla Parte Recta

P319,582,13341,78Pantalla Parte Inclinada.

P492,166,000552,96Peso de terreno.

Ptotal140,26711,64

Pa=6,12tn/m2Presion activa.

Fa=32,45tn.Fuerza activa.

H_alt.3,53mAltura donde se aplica Fa.

Ma=114,67tn_mMomento activo.

ChequeoFSD:2,59OK

ChequeoFSV:6,21OK

Presiones sobre el Terreno.

Xo=4,26mposicion de la Resultante.

exc_max=1,50m

exc=0,24mOK, cae dentro del tercio central

q1=18,08tn/m2OK,la presion es menor a la admisible

q1=13,09tn/m2OK,la presion es menor a la admisible

T1

DISEO DE MURO DE CONTENCION EN VOLADIZO0,30N.T.N

PANTALLA9,60Hp

1,00Diseo de la pantalla.

1,01Acero en la base.

TERRENO DE

Mu_max=144,80tn_mRELLENO

T2=2,00m

d2=1,95m

a=5,68cmBloque de comp. Supuesto.(Iterar).

As=19,91cm2Repartir en 1.00ml

a=5,62B2T2

Numero ACI de Varilla6/8"1,002,006,00

As =2,85cm2PUNTATALON1,00Hz

S=0,14mEspaciamiento

=0,0010Cuanta dada8,00

_min=0,0018Cuanta minimaB1

_final=0,0018Cuanta final

As =35,14

9,00

S=0,08mEspaciamiento finalB

1,02Calculo del Punto de Corte.

Mu_max/2=72,40tn_m

Hc=7,62mProf, de Corte

H_corte=1,98mAltura de Corte.

L_corte=3,93mLongitud de Corte.

L_corte=4,00mRedondeando.

1,03Refuerzo Horizontal Arriba

Se usara refuerzo en 02 capas

1.03.01Refuerzo Horizontal Parte Inclinada

_min=0,0020Minima.

As =4,00cm2

Numero ACI de Varilla3/8"

As =0,71cm2


1.03.01Refuerzo Horizontal Parte Recta

_min=0,0020Minima.

As =1,67cm2


As =0,71cm2


1,04Refuerzo Horizontal Intermedio



T12=1,150Peralte intermedio.

_min=0,0020Minima.

As =15,33cm2


As =1,98cm2



_min=0,0020Minima.

As =7,67cm22,2


As =1,27cm2


1,05Refuerzo Horizontal Abajo



T12=2,000Peralte intermedio.

_min=0,0020Minima.

As =26,67cm2


As =2,85cm2



_min=0,0020Minima.

As =13,33cm2


As =2,85cm2


2,00Diseo de la Zapata.

Ws=15,36tn/mCarga vert. Debida al peso del terreno.

Wpp=2,40tn/mCarga debida al peso propio.

2,01Diseo de la Zapata anterior. (Punta).

Wu_max=28,57tn/m

Mu=14,29tn_m



a=1,17cm

As_min=16,51cm2

As_final=16,51cm2


As =2,85cm2Pasar la mitad del refuerzo vertical de la pantalla


Verificar Cortante.

2,02Diseo de la Zapata posterior. (Talon).

q'b=3,32tn/m

qB=16,42tn/m

Wu_max=24,86tn/m

Mu=89,73tn_m



a=7,62cm

As_min=16,51cm2

As_final=27,00cm2


As =5,07cm2Pasar la mitad del refuerzo vertical de la pantalla


Chequeo del Cortante.

X=5,06Dist. a "d" de la cara.

q'dc=2,80Carga del terreno a d de la cara.

Vud=25,98tn

Vn=30,57tn

Vc=65,91tn

Verif.OK

2.03.01 Acero Minimo

_min=0,0018Minima.

As =18,00cm2


As =1,98cm2


2.03.01 Acero de Montaje

As_min=57,15cm2


As =1,98cm2


diseño estructural del azud de barraje

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