Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilDISEO DE LA BOCATOMA LA LECHE - MOTUPE 1. Generalidades: 2. Tipo de Bocatoma:(a) Una presa derivadora impermeable (concreto ciclpeo)(b) Un frente de regulacin y limpia, perpendicular al sentido de la corriente(c) Un frente de captacin3. Ubicacin:

4. Caudales de diseo:Qmax = 169.24 m/sQmedio = 11.00 m/sQminimo = 0.03 m/sQdiseo = 126.93 m/s5. Clculo del Coeficiente de Rugosidad:1.- Valor basico de rugosidad por cantos rodados y arena gruesa 0.0282.- Incremento por el grado de Irregularidad (poco irregular) 0.0053.- Incremento por el cambio de dimenciones ocasionales0.0054.- Aumento por Obstrucciones por arrastre de raices 0.0005.- Aumento por Vegetacion 0.008n = 0.0466. Determinacin de la Pendiente en el lugar de estudio:

Km-1.9 0+1639.990+0.00-1639.9978.00 m En funcin a la topografa dada y procurando que la longitud del0.0012 barraje conserve las mismas condiciones naturales del cauce, conel objeto de no causar modificaciones en su rgimen. 7. Construccin de la Curva de Aforo:Radio Hidraulicom.s.n.m (m) (m) (m/s)140.00 0.00141.00 105.03 0.4333 21.9780 0.0340 19.4946142.00 132.80 0.7891 21.9780 0.0340 66.9393143.00 142.47 1.2160 21.9780 0.0340 147.6519144.00 152.15 1.6188 21.9780 0.0340 254.0331La Bocatoma a disear, es una estructura hidrulica destinada a captar las aguas de los ros La Leche- y Motupe, ubicada en laconfluencia de estos y destinadas para irrigar terrenos de cultivo tanto en la margen derecha, como la margen izquierda, a travs decanales alimentadores. El tipo de bocatoma que hemos considerado en muestro proyecto es de Barraje Mixto, el cual consta de:La captacin se encuentra ubicada en el en la seccin transversal 0+560, tal como lo muestra el plano topogrfico, considerando que esta es la mejor alternativa para evitar la una gran sedimentacin. Adems el barraje se ubica perpendicular a ladireccin de las aguas del ro.El calculo de la pendiente se ha obtenido en el perfil longitudinal, esta pendiente est comprendida entre los tramos del kilometraje :Cota141.98140.08Area PermetroAncho de Plantilla (b) =Pendiente (S)=COTAPara la construccin de la Curva de Aforo tenemos en cuenta la seccion traversal del ro en el lugar de emplazamientode la obra, para ello calculamos las reas y permetros mojados a diferentes elevaciones. Para diferentes niveles de agua en el ro calculamos el caudal con la frmula de Manning: Haciendo uso del Autocad determinamos las reas y permtros y por ende los Caudales.R(2/3)Qdiseo = 75% Qmx(m)Acumulada173.25246.31 1.378745.51104.790.57260.8539Q S(1/2)1/n1.1393Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilCon el grfico de Curva de Aforo obtenemos las cotas necesarias para el Diseo:Caudal Cota(m/s) (m.s.n.m)Qdiseo 126.93 142.808. Cotas y Altura del Barraje: 8.1. Calculo de la cota de Cresta del Aliviadero: 8.1.1.Clculo de la Altura del Barraje P:Datos :Q = 126.93 m/sb = 78.00 mn = 0.046S = 0.0012Por tanteo :d (m) Q.n/S^0.5 bd(bd/(b+2d))^2/31.00 169.6726 76.69451.30 169.6726 118.16981.62 169.6726 169.6300169.67 = 169.63P = 1.62 m Cota de fondo de la razante CFR= 140.00 msnmh sed: Tambin llamado Altura del Umbral del vertedero de captacin. Segn el Ing Csar Arturo Rosell C.este no debe ser menor de 0.60., pero por consideraciones especiales,tomaremos 0.3mhsed= 0.30 m141.62P = 1.62 m140.00 8.2.Longitud del barraje fijo y del barrajemovila. Dimensionamiento:0.30 mCFC :0.00 19.49 66.94 147.65 254.03 139.5140.5141.5142.5143.5144.50 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300Cota ( m.s.n.m.) Q( m / s ) Curva de Aforo 142.80 msmA S RnQ . . .12 / 1 3 / 2=2/31/22d bb.d(b.d)SQ.n|.|

\|+=Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera Civila.1Por relacion de areasEl area hidraulica del canaldesarenador tiene una relacionede 1/10 del area obstruidapor el aliviadero, teniendose :N de pilares= 4A1 =A2 /10 (1) donde: A1 = Area del barraje movilA2 = Area del barraje fijoN de comp.= 2.0078 - LdA1=P x Ld Remplazando estos valores, tenemos que: P x Ld =1.62 x Ld = 1.62 x ( 78 - Ld )/10Ld = 6.17 mEntonces : 78 - Ld = 67.83 ma.2Longitud de compuerta del canal desarenador(Lcd)Lcd = Ld/2= 3.08 mARMCO MODELO 400Se usara 2 Compuertas de: 120 plg x 84 plg (Ver Anexo de Libro Bocatomas Ing Arbul)Lcd = 3.05 ma.3Predimensionamiento del espesor del Pilar(e)e = Lcd /4= 0.76 me = 0.80 mb. Resumen: Dimensiones reales del canal de limpiay barraje fijo.8.3. Clculo de la Carga Hidrulica:Hhehdh1= V1 / (2g)P = 1.62 md2d1Donde: H: Carga de Diseohe: Altura de agua antes del remanso de depresinhv: Carga de VelocidadP: Longitud de ParamentoPConsideramos :Cuando venga la mxima avenida o caudal de diseo por el ra se abrir totalmente las compuertas de limpia dividindose el caudal endos partes: lo que pasa por encima del aliviadero y lo que va por las compuertas de limpia, obtenindose la siguiente igualdad:68.7 mhvA2 = P ( 78 - 2Ld )Px (78 - 2Ld)/10A1A2 Ld

Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera Civil.(A)a. Descarga en el Cimacio:La frmula a utilizar para elclculo de la carga del proyectoes:.(B)Qc: Dercarga del CimacioC: Coeficiente de DescargaL: Longitud Efectiva de la CrestaHe: Carga sobre la cresta incluyendo hvpara la cresta de cimacio sin control.Lalongitud efectivade la cresta (L) es:.(C)Donde: L= Longitud efectiva de la crestaH= Carga sobre la cresta .Asumida 1.00Lr= Longitud bruta de la cresta= 68.7N = Numero de pilares que atraviesa el aliviadero= 1.00 (Que es este valor)Kp= Coef. de contrac. de pilares (triangular) 0.00Ka= Coeficiente de contraccion de estribos0.10 (Estribos redondeados)"H"se calcula asumiendo un valo r , calcular el coeficiente de descarga"C"y calcular el caudalpara el barraje fijo y movil. El caudal calculado debe ser igual al caudal de diseo.Reemplazando en la ecuacin laLongitud efectivapara H asumido es: L = 68.50mClculo del coeficiente de descarga variable para la cresta del cimacio sin control:.(D)Los valores del 2 miembro nos permiten corregir a "C" sin considerar las prdidas por rozamiento:En las Copias entregadas por el Profesor del curso, encontramos las definiciones y la forma de encontrar estos valores.a)Por efecto de la profundidad de llegada: (Fig. 3 de Copias)P/H= 1.62 Co = 3.94b)Por efecto de las cargas diferentes del proyecto: (Fig. 4 de Copias. K1=C/Co)he=H he/H = 1.00 K1 = 1.00c)Por efecto del talud del paramento aguas arriba: (Fig. 5 de Copias. K2=C1/Cv)P/H= 1.62 K2= 1.00d)Por efecto de la interferencia del lavadero de aguas abajo: (Fig. 7- Copias. K3=C0/C)(Hd + d) / Ho = (P+Ho)/Ho= 2.62 K3= 1.00 No aparece en la grficae)Por efecto de sumergencia: (Fig. 8 de Copias. K4=Co/C)Hd / he = 2/3 Ho/ Ho = 0.67 K4= 1.00* Remplazamos en la ecuacin (D): C = 3.94m* Remplazando en la formula de "Q" (caudal sobre la cresta de barraje fijo) tenemos que:b. Descarga en canal de limpia (Qcl)Se consideraque cada compuerta funciona como vertedero, cuya alturaP = P = 0.00Paraello seguiremos iterando, igual que anteriormente asumiendoun valor de h,para ello usaremosSi se hace uso de esta ecuacin se debe tener en cuenta que la longitud del barraje disminuye debido a Qc = CxLxH3/2Q diseo max.= Qaliviadero+Qcanal.limpiaL = Lr -2 ( N x Kp+Ka) x HC = Co x K1 x K2 x K3 x K4Qc = 269.91 m/sDiseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera Civil las siguientes frmulas:Donde :L= Longitud efectiva de la crestah= Carga sobre la cresta incluyendohv 2.62 m.L1= Longitud bruta del canal6.10 m.N = Numero de pilares que atraviesa el aliviadero0.00Kp= Coef. de contrac. de pilares (triangular)0.00Ka= Coeficiente de contraccion de estribos 0.10 (Estrivos redondeados)L = 5.57m* Clculo del coeficiente de descarga variable para la cresta del cimacio sin control:C= Co x K1 x K2 x K3 x K4 .(D)a)Por efecto de la profundidad de llegada: (Fig. 3 de Copias)P/h = 0.000 Co = 3.10b)Por efecto de las cargas diferentes del proyecto: (Fig. 4 de Copias. K1=C/Co)he=H he/h = 1.00 K1 = 1.00c)Por efecto del talud del paramento aguas arriba: (Fig. 5 de Copias. K2=C1/Cv)P/h= 0.000 K2= 1.00d)Por efecto de la interferencia del lavadero de aguas abajo: (Fig. 7- Copias. K3=C0/C)(Hd + d) / Ho = (P+ho)/ho= 1.00 K3= 0.77e)Por efecto de sumergencia: (Fig. 8 de Copias. K4=Co/C)Hd / he = 2/3 ho/ ho = 0.67 K4= 1.00* Remplazamos en la ecuacin (D): C = 2.39m* Remplazando en la formula de "Q" (caudal sobre la cresta de barraje fijo) tenemos que.c. Descarga Mxima Total (QT):Este valorno cumplecon el caudal de diseo, tendremos que asumir otro valor de"H"Siguiendo este proceso de iteracioncon el tanteo de"H" resultanlos valores que aparecen enel cuadro de la siguiente. En este cuadro iterar hasta queCUADROPARA EL PROCESOITERATIVOHo (m) Co K1 K2 K4 L efect. Qc - Qcl QT3.94 1.00 1.00 1.00 68.50 269.913.10 1.00 0.77 1.00 5.57 56.403.93 1.00 1.00 1.00 68.56 157.813.10 1.00 0.77 1.00 5.63 36.583.91 1.00 1.00 1.00 68.62 67.883.10 1.00 0.77 1.00 5.69 30.04Qt = Q c + 2*Q clQt = 326.31 m/s Qd = 126.93 m/sQcl = 56.40 m/s0.770.700.401.001.000.771.00K31.00Qt = 126.93 m/s326.31Qd = C * L'' * hi3/2L = L1 -2 ( N * Kp + Ka) x h97.92194.390.77Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilHo = 0.52 m(aliviadero)ParaHo = 0.52 m(canal de limpia)8.4. Clculo de la Cresta del Cimacio:R La seccin de la cresta de cimacio, cuya forma se aproxima a la superficie inferior de la lmina vertienteque sale por el vertedor en pared delgada, constituye la forma ideal para obtener ptimas descargas, dependien-do de la carga y de la inclinacin del paramento aguas arriba de la seccin.Considerando a los ejes que pasan por encima de la cresta, la porcin que queda aguas arriba del origense define como una curva simple y una tangente o una curva circular compuesta; mientras la porcin aguas abajoest definida por la siguiente relacin:Ho = 0.52 mQc = 27.06 m/s Q cl (2 compuertas)=Qc = 100 m/s140.00 m.s.n.m.141.62 m.s.n.m.P = 1.62 m326.31 194.39 97.92 0.00.20.40.60.81.01.290 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350Ho (m) Q (m3/s) Q M vs Ho Ho = 0.52 mQt = 126.93 m/s269.91 157.81 67.88 0501001502002503000.0 0.5 1.0 1.5 2.0Qc (m3/s) Ho (m) Ho vs Qc YcXcRno oHXKxHY||.|

\|=Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilEn las que "K" y "n" son constantes que se obtienen de la Figura 1 de la Separata dada en Clase.Determinacin del caudal unitario: (q)q= Qc / Lc = 1.45 m3/s/mVelocidad de llegada (V):V= q /(Ho+P)= 0.68 m/sCarga de Velocidadhv = V2/2g = 0.02 mAltura de agua antes del remanso de deprecin (he):he = Ho - hv = 0.50 mDeterminacin de "K" y "n" haciendo uso de la Fig. 1 y la relacin hv/Ho:hv/Ho= 0.045 K= 1.51Talud: Vertical n= 1.843Valores para dibujar el perfil aguas abajo: Perfil CreagerSegn la f igura 2de la Separata la Curva del Perfil Creager es hasta una distancia igual a 2.758Ho, des-pus de este lmite se mantiene recto hasta la siguiente curva al pie del talud (aguas abajo):X(m) Y (m) 2.758 Ho= 1.434160.000 0.000.100 -0.040.300 -0.280.500 -0.730.700 -1.360.900 -2.161.100 -3.121.300 -4.251.500 -5.531.700 -6.971.900 -8.552.100 -10.292.300 -12.162.500 -14.18La porcin del perfil que queda aguas arriba de la cresta se ha considerado como una curva circular compuesta. Los valores de R1, R2, Xc, Yc se dan en lafig. 1.ade la separata:Con hv/Ho: 0.045 ingresamos a los nomogramas, de donde se obtiene:Xc/Ho= 0.252 Xc= 0.13 mYc/Ho= 0.100 Yc= 0.05 mR1/Ho= 0.500 R1= 0.26 m-14.00-12.00-10.00-8.00-6.00-4.00-2.000.001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13PERFIL CREAGER Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilR2/Ho= 0.205 R2= 0.11 m 0.1534Ubicacin de los elementos para el dibujo de la curvatura aguas arriba:8.5. Clculo de los Tirantes Conjugados:Dc = 0.60 mh1P = 1.62 md2d1Aplicandola Ecuacion de Bernoulli entre los puntos 1 y 2:Tenemos: z + dc + hvc = d1 + hv1 + hphp: prdidas de energa (por lo general se desprecian, debido a su magnitud)Determinacin del tirante Crtico: dc = (Q2/gB2)1/3dc= 0.599 mClculo de la Carga de Velocidad Crtica: vc =(g*dc)Vc= 2.425 m/shvc= 0.300 mReemplazando obtenemos el d1:z + dc + hvc = d1 + q2/(2*g*d12) q = Q/B Por uqe considera carga de velocidad en el primer miembro?q = 1.452.52 0.11 / d12 d13 - 2.52 0.11 d1= 0.2300 -0.01 =0Determinacin del Tirante Conjugado 2: d2V1= 6.32 m/sd2= 1.26 mDeterminacin del Nmero de Froude:F= 4.21 Este valor vuelaEste es un resalto inestable. Cuyo oleaje producido se propaga hacia aguas abajo. Cuando se posible evitareste tipo de poza. Entonces podemos profundizar la poza en unaprofundidad = 1.80 mz + dc + hvc + e = d1 + q2/(2*g*d12)Lphd1 2 =d1 +d1 2 +d2 += 0 abcdR1-R2R1aaR2R2Talud Vertical)24(212121 12gd v d dd + + =11*d gvF =Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera Civild13 - 4.32 0.11 d1= 0.1650 -0.005V1= 8.81 m/shv1= 3.96 md2= 1.54 mF= 6.928.6. Clculo del Radio de Curvatura al pie del Talud:Esta dado por la ecuacin: R = 5d1 R= 0.83 m8.7. Longitud del estanque amortiguador o poza de disipacin:a) Nmero de Froude:* Con el valor de F, se puede determinar el tipo de Estanque que tendr la Bocatoma, el cual segn la se-parata ser:F= 6.92V1= 8.81* Ver la Figura 12 de la Separata para el clculo de LpL/d2= 2.56 Lp= 3.931 mb) Segn Lindquist:Lp = 5(d2-d1) Lp= 6.852 mc) Segn Safranez:Lp = 6xd1xV1 Lp= 6.855 m(g*d1)d) Finalmente tomamos el valor promedio de todas las alternativas:Lp= 5.879 mLongitud promedio de la poza Lp= 6.00 m8.8. Profundidad de la Cuenca:S = 1.25 d1= 0.206 m8.9. Clculo del Espesor del Enrocado:H = ( P + Ho ) = 2.22 m. e= 0.499 mq = 1.45 e= 0.50 m8.10. Clculo de la Longitud del Enrocado:Segn W. G. Bligh, la longitud del empedrado est dado por la sgte frmula:donde:H: carga de agua para mximas avenidas 2.22 m.q: caudal unitario 1.45c: coeficiente de acuerdo al tipo de suelo9L e = 2.173 mL e = 2.00 m8.11.Longitud del Solado Delantero: Ls = 5HoLs= 3.00 m 3.00 m8.12. Espesor de la Poza Amortiguadora:TIPO II=d1 2 +4 / 1 2 / 1) / ( * 6 . 0 ' g H q e =)24(212121 12gd v d dd + + =11*d gvF =) 612 . 0 642 . 0 ( * = q H c LDiseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilLa subpresin se hallar mediante la siguiente formula:donde:Peso especifico del agua 1000 kg/m3b = Ancho de la seccin 1.00 m.c = Coeficiente de subpresin, varia ( 0 - 1 ) 0.55 Para concreto sobre roca de mediana calidadh = Carga efectiva que produce la filtracinh' = Profundidad de un punto cualquiera con respecto a A, donde se inicia la filtracin.(h/L)Lx = Carga perdida en un recorrido LxMediante la subpresin en el punto "x", se hallar el espesor de la poza, asumimos espesor de: 1.50 m141.62msnm hv= 0.02 m.he= 0.50 m.0.25 (P+H)Ho = 0.52 mh = 2.59 m.3.96 m.1.25*(P+H) 2.14 m.P = 1.62 m. d2 = 1.54 m.138.70msnme=0.30 0.17 m.0.7 m. 4.00 0.50 m3.54 m. 6.00 m3.00 m. 9.54 m. 2.00 m.e=0.3014.54 m.* Predimensionado de los dentellados posteriores y delanteros: 0.80 m.0.70 m.1.70 m.1.00 m. 8.15 m. 1.00 m.1.00 m.Para condiciones de caudal mximoO sea cuando hay agua en el colchn.h= 2.59 m. h/L = 0.126 e = (4/3) x (Spx / 2400)L = 20.44 m. Lx = 12.24 m.h' = 3.30 m. Spx = 2385.46 kg e =No satisface la exigencia por Subpresin. Aumentar espesorPara condiciones de agua a nivel de cimacioO sea cuando no hay agua en el colchnh = 3.62 m. Spx = 2614.70 kgh /L = 0.18 e = 1.45 m.No satisface la exigencia por Subpresin. Aumentar espesorSe observa que los valores calculados son menores que el asumido entonces se opta por el espesor asumido:Volumen de filtracinSe calcula empleando la frmula que expresa la ley de Darcydonde: Q : gasto de filtracin.K : coeficiente de permeabilidad para la cimentacin.I : pendiente hidrulicaA : rea bruta de la cimentacin a travs del cual se produce la filtracinClculo y chequeo del espesor del colchn amortiguadorClculo de la longitud necesaria de filtracin (Ln)H = 2.92 (cota del barraje - cota a la salida de la poza)0.39 m.h = d1 +hv1 -d2m.s.n.m.= ((

+ = ) ( ' ' LxLhh h bc Sp Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilCbarraje: 141.62Csalida: 138.70C = 9 (criterio de BLIGHT: grava y arena)Ln = C*H 26.32 m.Clculo de la longitud compensada (Lc)longitud vertical Lv Lv = 8.70 m. de grficolongitud horizontal Lh Lh = 12.54 m. de grficoLc = Lv + Lh Lc = 21.24 m.Como Ln > Lc, entoces se est posibilitando la tubificacin, por lo tanto no haremos uso de lloradores.Verificacin del espesor del colchn amortiguadorclculo de la subpresinL = (Lh/3)+LvL = 12.88 m.h = 2.59 m.h/L = 0.201Cuadro de valores para la construccin del diagrama de presionesPunto Lx (m) h' (m) Sp (kg/m2) (-Sp)1 0.00 13.08 7264.66 -7264.662 0.30 1.00 620.66 -620.663 1.50 0.30 235.66 -235.664 3.00 4.30 2435.66 -2435.665 3.39 4.30 2435.66 -2435.666 3.79 3.30 1885.66 -1885.667 4.19 3.30 1885.66 -1885.66Po 4.59 3.30 1885.66 -1885.668 4.99 3.30 1885.66 -1885.669 5.39 3.30 1885.66 -1885.6610 5.79 3.30 1885.66 -1885.6611 6.19 3.30 1885.66 -1885.6612 6.59 3.30 1885.66 -1885.6613 6.99 3.30 1885.66 -1885.6614 7.39 3.30 1885.66 -1885.6615 7.79 3.30 1885.66 -1885.6616 8.19 3.30 1885.66 -1885.6617 8.59 3.30 1885.66 -1885.6618 8.99 3.30 1885.66 -1885.6619 9.39 3.30 1885.66 -1885.6620 9.79 3.30 1885.66 -1885.6621 13.33 3.30 1885.66 -1885.6622 14.33 3.30 1885.66 -1885.66Dimensionamiento de los Pilares:a) Punta o Tajamar: Redondeadab) Altura Ht= 1.25 (P+Ho): 2.14 2.40 m.m.s.n.m.m.s.n.m.-5000-4500-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-50001 3 5 7 9 11 13 15Sp X DIAGRAMA DE PRESIONES ((

+ = ) ( ' ' * LxLhh h c Sp Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera Civilc) Longitud: Hasta la terminacin de la poza mnimo= 10.24d) Espesor e: 0.00Dimensionamiento de los Muros de encauzamiento:a) Longitud: 24.54 26.00 m.b) Altura Ht= 1.25 (P+Ho): 2.14 2.40 m.8.13. Diseo de las Ventanas de Captacin:a) Clculo de la Captacin Margen Derecha:Por tanteos usando la frmula de Manningse calcula el tirante y se busca el valor mas aproximado5.620 m/s3.00 m0.01500.0025 y= 0.8300 mA= 2.4900 m0.8300 m P= 4.6600 mR= 0.5343 m2.4900 m v= 2.1949 m4.6600 m Q= 5.47 m0.5343 m3.0000 m2.2570 m/s0.2596 m1.090 m-Kg/Kg0.7910Calculo de borde Libre .BL = Yn /3= 0.28 m.Usaremos: BL= 0.30Resultados:Yn 0.83 m.3.00 m.b) Dseo del Canal de Conduccin:Por tanteos usando la frmula de Manningse calcula el tirante y se busca el valor mas aproximado5.620 m/s1.50 m1.000.01500.0025 y= 0.8500 mA= 2.5500 m0.8500 m P= 4.7000 mR= 0.5426 m1.9975 m v= 2.2174 m3.9042 m Q= 5.65 m0.5116 m3.2000 m2.8135 m/s0.4035 mEnergia Especifica: E =B.L. 0.30 m.Tirante que mas se aproxima Numero de Froude:F =Perimetro Mojado:P =Radio Hidraulico:R =Tirante Normal : Y =Espejo de Agua: T =Velocidad:v =Talud : Z =Rugosidad : n =Pendiente : S =Caudal: Q =Ancho de Solera : b =Perimetro Mojado:P =Carga de Velocidad:hv = DATOS Area Hidraulica:A =Rugosidad : n =Radio Hidraulico:R =Espejo de Agua: T =Velocidad:v =Carga de Velocidad:hv =Tirante que mas se aproxima Pendiente : S = DATOS Caudal: Q =Ancho de Solera : b =Talud : Z =Tirante Normal : Y =Area Hidraulica:A =Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera Civil1.253 m-Kg/Kg BL = 0.30m1.13701.50 mCalculo de borde Libre .BL = Yn /3= 0.28 m.Usaremos: BL= 0.30 m.c) Transicion que unira el canal de captacion y el canal de conduccion:&Qcaptacin= 5.620 m/s tTLtLongitudde transicion.Para =12.50 .Lt=(T - t) * Ctg 12.5/ 2Donde: T = 3.80 m.t = 3.00 m.Remplazando : Lt = 1.804Asumimos: Lt = 2.00 m.d) Diseo de las Ventanas de Captacin:Consideraciones:* Las Dimensiones de las ventanas de capatacin se calcularn para el caudal mximo a captar (derivar) y para la poca de estiaje (carga hidrulica a la altura del barraje).* La elevacin del fondo del canal respecto a la razante en el ro no debe ser menor que 0.30m, dependiendo de la clase de material en arrastre.* Para evitar que rocas de gran tamao y cantidad de rboles que acarrea en pocas de crecidas ingresen a la captacin, se propone la proteccin mediante un sistema de perfiles que irn fijos en un muro de concreto.* El eje de captacinser perpendicular con el eje del ro.141.6msnm140.0msnmEl clculo hidrulico comprende en el dimensionamiento del orificio y conducto de salida y determinacin del gasto mximo de avenida. Ademas se disear la transicin que une el canal de captacin a la salida de latoma con el canal de conduccin* Disearemos las compuertas para un nivel de operacin (cota barraje fijo)* Se comprobar si el canal soportar conducir el caudal para mximas avenidas.Determinacin de las dimensiones y el nmero de compuertas.Datos:Velocidad de predimensionado: 0.7 - 1.0 m/sasumiendo V = v= 1.00m/sescogiendo dimensiones de compuertas segn manual de ARMCO142.14msnmEnergia Especifica: E =Numero de Froude:F =Yn = 0.85 m/s" x"Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilEscogemos: 54 54a= 1.37b= 1.37Acomp. = 1.88Qdiseo = 5.62Adiseo = 5.62# comp. = 3.03 compuertasv = 1.00 O.K.NMA = 142.14nivel operacin = 141.45CFC = 140.30CFR = 140.00Verificacin del funcionamientoFunciona como vertedero: si h1/a =< 1.4Orificio si h1/a > 1.4sumergido (Y2>Yn)libre (Y2 Yn, entonces funciona como orificio sumergidoClculo de longitud de contraccin (Lcc)L1 = a / Cc = 0.323 L1Lr = 5*(Y2-Y1) = 2.650 LrLcc = L1 + Lr = 2.973 Lccasumimos: Lcc = 3.00 LccClculo del tirante normalQ = 2.25 Qs = 0.001 Q*n/(s^0.5) n = 0.015 Ynb = 4.115Q*n/(s^0.5) = 1.067para el nivel de operacin se tiene que dejar pasar por el canal de captacinel caudal de diseo.Anlisis para mximas avenidasVerificacin del funcionamiento.a = 0.30 (asumido) ah1 = 1.84Cv = 0.96 + (0.0979*a/h1)Cv = 0.98Cd = Cv*Cc = Cv *0.62Cd = 0.62Clculo del tirante Y1 Y1 = Cc * a Y1 = 0.186Clculo de h h = h1 - Y1h = 1.65Clculo del gasto que pasa por el orificio( 1 comp. )Q = 1.45 Qasumimos: Q = 1.50Clculo del tirante Y2:Y2 = (-Y1 / 2) + ( ( 2 * Y1 * V1^2 / g )+ ( 0.25 * Y1^2 ) )^0.5V1^2 = 2 * g * h Reemplazando:V1^2 = 32.45 Y2 = 1.02Clculo del tirante normal en el canal de la ventanaQ = 1.50 Q*n/(s^0.5) = s = 0.001 Q*n/(s^0.5) = n = 0.015Ynm.s.n.m.m.s.n.m.m.s.n.m.m.m.m3/s.m3/s.m.m.m.m.m3/s.m3/s.m3/s.Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera Civilcomo Y2 > Yn, entonces funciona como orificio sumergidoClculo de longitud de contraccin (Lcc)L1 = a / Cc = 0.484Lr = 5*(Y2-Y1) = 4.171Lcc = L1 + Lr = 4.655asumimos: Lcc = 4.50Clculo del tirante normalQ = 4.50s = 0.001n = 0.015 Yn 2.232b = 1.372Q*n/(s^0.5) = 2.135En pocas de mximas avenidas teniendo las compuertas abiertas apasa un caudal de: 4.50Clculo de la abertura de las compuertas para mximas avenidas.a = Q / ( Cd * b * ( ( 2gh )^0.5 ) abriendo todas las compuertas de captacin:donde:Q = 0.75Cd = 0.62 reemplazando en la formulab = 1.37 a = 0.155h = 1.65Altura de la ventana de captacintirante en mximas avenidas: Yn =Y2 =tirante en nivel de operaciones: Yn =Y2 =Adoptamos una altura de ventana de: 0.90 m.m.m.m.m3/s.Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilDiseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilDiseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilDiseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilDiseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera Civil269.9167.88157.81Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilDiseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilDiseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilPor uqe considera carga de velocidad en el primer miembro?Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilDiseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera Civile = (4/3) x (Spx / 2400)1.33 m.Q = KIAA : rea bruta de la cimentacin a travs del cual se produce la filtracinDiseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera Civil15Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera Civil12.00 m.Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilEl clculo hidrulico comprende en el dimensionamiento del orificio y conducto de salida y determinacin del gasto mximo de avenida. Ademas se disear la transicin que une el canal de captacin a la salida de Disearemos las compuertas para un nivel de operacin (cota barraje fijo)Se comprobar si el canal soportar conducir el caudal para mximas avenidas.escogiendo dimensiones de compuertas segn manual de ARMCODiseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilQ = Cd * a * b * ( (2*g*h)^0.5 )0.350.990.610.220.931.2618.314.28m.m3/s.m.Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera Civil0.801.260.5980.555A*R^2/30.0000.0000.0000.562.903.473.301.070.5060.4842para el nivel de operacin se tiene que dejar pasar por el canal de captacin0.281.87Y2 = (-Y1 / 2) + ( ( 2 * Y1 * V1^2 / g )+ ( 0.25 * Y1^2 ) )^0.50.712A*R^2/30.357Diseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu RamosUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniera CivilEn pocas de mximas avenidas teniendo las compuertas abiertas a 0.30abriendo todas las compuertas de captacin:0.3571.020.4840.798m. de altoDiseo de Obras Hidraulicas Msc. Ing. Jos Arbulu Ramos ANALISISESTRUCTURALDE LABOCATOMA1. Datos generales:* Barrajea basede concreto ciclopeo, cuyo peso especificoes de(Pc) : 2.3 Tn/m* Coeficiente de friccionentresuelo y el concreto segn recomendacioneseste valor esta entre 0.5y1, tomaremos : 0.80 usaremoscantorodado* Mximos esfuerzo unitario de corteV = 6.00 Kg/cm* Capacidad de la cargade la arena = 2.65 Kg/cmen nuestro caso predominan las arenas limo-arcillosas* Peso especificodel aguacon sedimentos yelementosflotantes 1.90 Tn/m* Peso especificodel agua filtrada (Pf)= 1.00 Tn/m* Pesoespecificodelaguaigual (Pa)= 1.45 Tn/m1. Anlisiscuando el nivel de agua es igual al nivel del cimacio:2.80 m.0.30 m.0.70 m. 1.50 m.Fuerzas que intervienenFh= FuerzahidrostticaEa =Empuje activo del sueloensuelofriccionanteW = Peso de la estructuraW = Peso del aguaSp = Sub - PresionSh= Componentehorizontal de la fuerzasismicaSv = Componentevertical de la fuerzasismicaVe= Empuje del agua sobre la estructura ocacionado por aceleracion sismica y Momento Me.Me= Es el momento que produce la fuerza Ve.ANLISIS ESTRUCTURAL DEL ALIVIADERO DE DEMASAS0.70 m. 3.54 m.FhEaCgShYcgSvHYhYa WVeMeSpXspXcg Wa. Fuerza hidrosttica(Fh).= 5.68 TnPunto de aplicacin= 0.93 mb.- Clculo de la Subpresin (Sp):5.94 Tn C: Coeficiente que depende del tipo de sueloPara mayor seguridad su valor es 1.Punto de aplicacin= 1.41 mc.- Empuje Activo del Suelo (Ea):Datos Asumidos para fines de Diseo:11.19 Tn 2.00 Tn/m3h = hs+Hhs= Altura equiv de Suelo Punto de aplicacin= 1.14 m hs= 2.72 mh= 3.42 m = 37.5d.- Peso del Agua (W):2.84 TnPunto de aplicacin= 0.35 md.- Peso de la Estructura (W):Se calcular integrando las reas paralelas a las franjas verticales trapezoidales en que se ha divididola estructura diferenciandola a los ejes x - y.Lt = 4.24N reas h a b X (m) Y (m) A*X A*Y1 0.5528 0.385 1.350 1.350 4.048 0.675 2.238 0.3732 0.6757 0.385 1.650 1.650 3.663 0.825 2.475 0.5573 0.8762 0.250 3.350 3.430 3.345 1.695 2.931 1.4854 0.7997 0.250 3.396 3.430 3.095 1.707 2.475 1.3655 0.7872 0.250 3.320 3.396 2.845 1.679 2.240 1.3226 0.7644 0.250 3.205 3.320 2.596 1.631 1.984 1.2477 0.7336 0.250 3.055 3.205 2.346 1.565 1.721 1.1488 0.6938 0.250 2.665 3.055 2.098 1.432 1.456 0.9949 0.6668 0.250 2.640 2.665 1.845 1.326 1.230 0.88410 0.5885 0.250 2.385 2.640 1.597 1.257 0.940 0.74011 0.5253 0.250 2.095 2.385 1.348 1.122 0.708 0.58912 0.4538 0.250 1.778 2.095 1.098 0.970 0.499 0.44013 0.3778 0.250 1.465 1.778 0.849 0.813 0.321 0.30714 0.3158 0.250 1.243 1.465 0.598 0.679 0.189 0.21415 0.2712 0.250 1.081 1.243 0.348 0.582 0.094 0.15816 0.2738 0.250 0.959 1.081 0.097 0.511 0.027 0.14017 0.2134 0.250 0.869 0.959 -0.153 0.457 -0.033 0.09818 0.1954 0.250 0.806 0.869 -0.403 0.419 -0.079 0.08219 0.1836 0.250 0.767 0.806 -0.654 0.393 -0.120 0.07220 0.2184 0.246 0.750 0.767 -0.903 0.379 -0.197 0.083Total 10.1672 21.0981 12.2988Pto C.M21*21H Fh == = C L H Sp * * * *212= = )245 ( * * *212 2|oatg h Ea=a= =1* 0 . 1 * m rea W1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2023.38 TnPunto de aplicacin= Xco= 2.075 mYco= 1.210 me.- Componente Horizontal de Sismo (Sh):Sh = 0.10 W = 2.34 Tnf.- Componente Vertical de Sismo (Sv):Sv = 0.03 W = 0.70 Tng.- Empuje del agua debido al Sismo (Ve):Pe: Aumento de presin del agua en lb/pie2 a cualquier elevacin debido a oscilaciones ssmicas y su valor se calcula por:Donde C es un coeficiente adimensional que da la distribucin y magnitud de presiones : Intensidad del Sismo: Aceleracin del Sismo/Aceleracin de la gravedad : Peso especfico del agua (lb/pie2)h : Profundidad del agua (pies)Cm : Valor mximo de c para un talud constante dado.El Momento de vuelco es:Me = 0.299 Pe * y2 En la superficie de agua: Me = 0En el fondo del aliviadero: y = 2.8 mh = 2.8 my / h = 1Para el Paramento Vertical: C= 0.73 (Ver figura 14 y 15)l = 0.32 (Escala Mercalli Modificado)g = 90.48lb/pie3h = 9.18 m.piesReemplazando estos valores en la ecuaciones anteriores:Pe = 194.11lb/pie2Ve = 1294.27lb/pieMe = 4895.45lbsTransformando unidades en un ancho de 1 m:Ve = 1.93 TnMe = 2.22 Tn -mAnlisis de la Estructura:a) Ubicacin de la Resultante:Tomando Momentos respecto a C.M (Ver Figura)Brazo MomentoFh 5.68 Tn 1.93 m -10.99Ea 11.19 Tn 1.14 m -12.76Sp 5.94 Tn 2.83 m -16.78Sh 2.34 Tn 1.21 m -2.83Sv 0.70 Tn 2.08 m -1.46Ve 1.93 Tn - -2.22W 27.05 Tn 3.527 m 95.41W 3.69 Tn 5.89 m 21.73S Fza H 21.14 Tn S Mts (-) -47.03S Fza V 24.10 Tn S Mts (+) 117.14XR= 2.91 mFuerza= =ctom rea W * 0 . 1 * = = y Pe Ve * 726 . 0h C Pe * * * =(((

|.|

\| +|.|

\| =hyhyhyhy CmC 2 * 2 * *22 Excentricidad"e":e= -0.79 m < 0.71 m3.- Esfuerzos de Compresin en la base (s)Estos deben ser los permisibles para que la estructura no falle por aplastamiento.s 1 = -0.066s 2 = 1.203 (no considerar)Estos resultados son menores que la resistencia ofrecida por el terreno.4.- Factor de Seguridad al Volteo:FS= S Mts (+) >1.50S Mts (-)FS= 2.49 > 1.55.- Factor de Seguridad al Deslizamiento:Fr = S Fx TgfDonde Tg f = 0.4 (Segn Tablas en Separatas)Fr = 9.64 Tn < 21.14 TnEntonces se considera el Dentelln (elemento de concreto), como parte integrante del ali-viadero formando una sola mole, con la finalidad de evitar el deslizamiento de la estructura, as comodisminuir en cierto grado la magnitud de las filtraciones a travs de la cimentacin.6 2LXLeR s =)* 61 (* LeL bRv = oTABLA B.METODO PARA CALCULAR EL VALOR MEDIO DE n PARA UN CAUCEDatos que ayudan a elegir los diferentes valores de n1.-Valores basicos de n recomendados 0.0100.0140.0150.028 escogido2.- Aumento del coeficiente n que se recomienda para tomar en cuenta el grado de irregularidad0.000.005 escogido0.0100.0203.- Aumento del coeficiente n que se recomienda para tomar en cuenta el cambio de diemnsiones y de forma de seccion transversal0.000.005 escogido0.010a 0.0154.- Aumento del coeficiente n que se recomienda para tomar en cuenta obstrucciones formadas por arrastres, raices, etc.0.00 escogido0.010.030.065.- Aumento del coeficiente n que se recomienda para toamr en cuenta la vegetacin.De poco efecto 0.005a 0.01escogidoDe efecto medio 0.010a 0.025De mucho efecto 0.025a 0.05De muchisimo efecto 0.050a 0.16.- Aumento del coeficiente n que se recomienda para tomar segn la tortuosidad del cauce Ls= Longitud del tramo rectoLm= Longitud del tramo con meandrosLm/Ls n1.0-1.2 0.001.2-1.5 0.15 veces n6>1.5 0.30 veces n6n6 = Suma de conceptos 1+2+3+4+5Moderados..Cauces parejos..Cauces en grava gruesaCauces en rocaMuy irregularesDe mucho efecto..De efecto apreciable.De muy poco efectoDe efecto inapreciable.Cauces en tierra.Poco irregulares..Frecuentes..OcasionalesGraduales.Cauces en grava fina..