Diseño De Presa Gaviones 4j231u

DISEÑO DE LA PRESA FILTRANTE DE GAVIONES PROYECTO: OBRA:

Instalación del Servicio de Agua para el Sistema de Riego Collacachi Puno Construcción de Presas de Sedimentación Diseño: Ing. Jimmy O. Bernedo R Sección 1, Río ITAPALLUNE Hoja Elaborado por: Ing. Jimmy O. Bernedo R

1. DESCRIPCIÓN. Las Presas de Gaviones son estructuras permanantes, flexibles y permanantes construidas a base de prismas rectangulares de alambre galvanizado denominados gaviones, los cuales se rellenan de piedra con el objetivo de formar el cuerpo de la obra que constituye la presa de control las mallas de alambre que forman el gavión presentan la forma de un hexagono entrelazado con triple torsión y de peso por metro cubico de gavión constante. Permitiendo controlar eficientemente la erosión en cárcavas de diferentes tamaños.

2. ESPACIAMIENTO ENTRE PRESAS. El espaciamiento entre dos presas consecutivas depende de la pendiente de los sedimentos depositados, de la altura efectiva de las presas y del tratamiento que se pretenda en el control. El espaciamiento se determina en función de la siguiente relación:

E

H *100  Ps

Donde: E: H: Pc: Ps:

Espaciamiento entre dos Presas Consecutivas (m) Altura Efectiva de la presa (m) Pendiente del Cauce (%) Pendiente de Compensación (%)

Espacimiento entre dos Presas Consecutivas (Criterio Cabeza - Pie)

Se considera que el espaciamiento más eficiente se obtiene cuando una presa se construye en la parte donde terminan los sedimentos depositados por la presa anterior, lo que se denomina como criterio cabeza-pie, pudiendo las presas quedar a un espaciamiento unitario si el objetivo es estabilizar la pendiente de la cárcava usando presas de baja altura o a doble espaciamiento si el objetivo es retener mucho sedimento para lo cual se requieren presas más altas y un mayor espaciamiento.



E:

Efectos de las presas de gaviones

3x100 = 1.00%

300.00 m



Espaciamiento entre presas de gaviones y área de captación

3. PENDIENTE DEL CAUCE: la siguiente relación:

La pendiente del Cauce (Pc) se determina con nivel montado y/o clinómetro usando

Pc 

Dn *100 L

Donde: Pc = Pendiente del Cauce (%) Dn = Desnivel entre dos puntos considerados (m) L = Longitud horizontal entre dos puntos (m) Dn: L:

1.613 100

Pc:

1.613%

4. PENDIENTE DE COMPENSACION: aterramiento.

m m

La pendiente de compensación (Ps) también se conoce como pendiente de

Este valor es siempre menor que la pendiente de la Cauce (Pc) y su valor se determina en función de las leyes del transporte máximo de sedimentos. Para fines prácticos se ha determinado que Ps toma valores entre 1% < Ps < 3.0%. De forma específica, se considera que: Para arenas gruesas mezcladas con grava la pendiente de compensación es del 2% Para sedimentos de textura media es del 1% y para sedimentos finos limosos-arcillosos es del 0.5%. Ps:

1.00%



5. ALTURA EFECTIVA DE LA PRESA (H): Se determina en base a la sección transversal de la Cauce, considerando que la presa debe cubrir la profundidad total de la cauce y tomando en cuenta las dimensiones del vertedor y las medidas comerciales de los gaviones.

6. DISEÑO DEL VERTEDOR: El vertedor se diseña en función del gasto máximo. En estructuras de gaviones se utilizan vertedores rectangulares de cresta gruesa

Q max  CV * L * H d

3/ 2

Donde: Qmáx = Escurrimiento máximo (m3/s) Cv = Coeficiente del vertedor (adim.= 1.45) L = Longitud del vertedor (m) Hd = Carga sobre el vertedor (m)

 Q max   H d    Cv * L 

2/3

Para definir la altura total del vertedor se deberá agregar un libre bordo (Hl) mínimo de 0.20 m y ajustar las dimensiones con las medidas comerciales de los gaviones 1/ 3

Cv: Qmax: L: Hd: Bl:

1.45 37 15.0 1.43 0.57

Coeficiente de vertedor Escurrimiento Máximo (m3/s) Longitud del Vertedor (m) Carga del Vertedero (m) Borde Libre (m)

 q2   Yc    9.81  Tirante critico: Yc: 0.853

m



7. DISEÑO DE LA COLOCACION DE LOS GAVIONES.

8. CALCULO ESTRUCTURAL DE LA PRESA El cálculo de la presa de gaviones se realiza a partir de la sección crítica unitaria, esto es, que las dimensiones están referidas a la unidad de ancho del muro.

Perfil de la Sección Crítica



Donde: H = Altura de la presa (m) h’= Altura de la lámina vertiente (m) h1, h2 y h3 = Altura de los tendidos (m) h4 = Altura de la cimentación (m) B = Base de la presa (m) b = Ancho de corona de la presa (m) k = Longitud constante del escalón (m) k’= Longitud del colchón amortiguador (m) b1, b2 y b3 = Ancho de los tendidos (m) q = Peso de la lámina vertiente (kg) E = Empuje hidrostático del agua (kg) P = Peso total de la sección crítica unitaria (kg) Datos Vista Frontal Aguas Abajo Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

xd (m) 4.00 3.00 2.00

b (m) 18.00 20.00 23.00

Datos Vista Perfil h (m) 1.00 1.00 1.00

(Ultimo Tendido) Nº 11 12 13 14

Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

xd (m) -

xd (m) 1.00 21.00 21.00

b (m) 5.00 9.00 6.00 11.00

h (m) 1.00 1.00 1.00 1.00

Nº 11 13

xd (m) -

Vista Frontal 5.0

5.0

4.0

4.0

3.0

3.0

2.0

2.0

1.0

1.0

0.0

0.0

4

6

B (m) 1.50 1.00

h (m) 1.00 1.00

Vista Perfil 6.0

2

h (m) 1.00 1.00 1.00 -

(Ultimo Tendido)

6.0

0

B (m) 4.00 3.00 2.00

8

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

0.00

2.00

4.00

6.00

1 1 0 1



Tendido T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 Totales:

V (m3)

Xm (m)

Ym (m)

Zm (m)

13.00 13.00 13.50 3.50 25.50 3.00 26.50

0.50 1.50 2.50 3.50 3.50 4.50 4.50

2.00 1.50 1.00 0.75 0.75 0.50 0.50

72.00 60.00 46.00 7.50 13.50 6.00 11.00 199.00

Xc  Yc  Zc 

V*Xm (m4) 936.00 780.00 621.00 26.25 344.25 18.00 291.50 3,017.00

V*Ym (m4) 36.00 90.00 115.00 26.25 47.25 27.00 49.50 391.00

VX

Xc:

15.16 m

V VY

Yc:

1.96 m

Zc:

1.53 m

V*Zm (m4) 144.00 90.00 46.00 5.63 10.13 3.00 5.50 304.25

V

VZ V

9. FUERZAS SOBRE LA SECCIÓN CRITICA

SECCIÓN CRíTICA UNITARIA

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0 0.00

2.00

4.00

6.00

DISEÑO DE LA PRESA FILTRANTE DE GAVIONES Instalación del Servicio de Agua para el Sistema de Riego Collacachi Puno Construcción de Presas de Sedimentación Diseño: Ing. Jimmy O. Bernedo R Sección 1, Río ITAPALLUNE Hoja Elaborado por: Ing. Jimmy O. Bernedo R

PROYECTO: OBRA:

Determinación de la Linea de Accion del Peso (P) en la Sección critica Unitaria:

Tendido

V (m3)

Ym (m)

Zm (m)

4.00 3.00 2.00 9.00

0.50 1.50 2.50 -

2.00 1.50 1.00 -

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 Totales:

Yp 

Zp 

VY

V*Ym (m4) 2.00 4.50 5.00 11.50

V*Zm (m4) 8.00 4.50 2.00 14.50

Yp:

1.28 m

Zp:

1.61 m

V

 VZ V

Altura de la Presa (H):

3.00 m

Cálculo del Peso de la lámina de agua Vertiente (q):

q  h' b * a * w Donde: h': b: a: w:

1 1 1 1.2

Altura maxima del vertedero (m) Ancho de Corona de la Presa (m) Ancho de la sección Crítica unitaria (a=1m) Peso especifico del agua con sedimentos (t/m3) = 1.20 t/m3

q:

1.2

Peso de la lámina de agua maxima en vertedero (t/m)

Cálculo de la Superficie en o con el agua (S):

S  H *a Donde: H: a: S:

3 1 3

Altura de la Presa (m) Ancho de la sección critica unitaria (1m) Superficie de Mojado (m2)


PROYECTO: OBRA:

Cálculo del Centro de Gravedad de la superficie en o con el agua (ĥ):

hˆ  H / 2 Donde: ĥ: H:

1.5 3

Centro de gravedad de la superficie en o con el agua (m) Altura de la Presa (m)

Cálculo del empuje hidrostatico (E):

E  S * hˆ * w E

1 wH 2 2

Donde: S: ĥ: H: w: E:

3 1.5 3 1.2 5.4

Superficie en o con el agua (m2) Centro de gravedad de la superficie en o con el agua (m) Altura de la Presa (m) Peso especifico del agua con sedimentos (t/m3) = 1.20 t/m3 Empuje hidrostatico (t)

Cálculo del Peso de la Sección unitaria aguas arriba (p):

P  Vscu *  0 Donde: Volumen: Reducc: Vscu: γP: w:

9 90% 8.1 2.4 1.2

Volumen de la sección crítica unitaria (m3) Pocentaje de reducción (por los vacios entre rocas) Volumen de la sección crítica unitaria (m3) Peso específico de la piedra (t/m3 Peso específico del agua con sedimentos (t/m3) = 1.2 t/m3

γo:

1.2

Peso específico aparente (γP - w)

P:

9.72

Peso de la sección crítica unitaria (t)

Cálculo de la condición del nucleo central:

q ( X q )  P ( X p )  E ( X E )  ( 2 * ( q  P) * B ) / 3 q: P: E:

1.2 Tn 9.72 Tn 5.4 Tn 21.66

q: P: E:

1.2 Tn 9.72 Tn 5.4 Tn

Xq: Xp: YE: ≤

0.50 m 1.61 m 1.00 m 29.12

Xq': Xp': YE:

3.50 m 2.39 m 1.00 m

O.K!



Momentos que se oponen al volteo: Descr Agua Gavion

Fuerza (Tn) 1.20 9.72

X (m) 3.50 2.39 Total:

Ma (Tn-m) 4.20 23.22 27.42

Fuerza (Tn) 5.40

X (m) 1.00

Ma (Tn-m) 5.40

Momento que Provoca Volteo: Descr Empuje

Total:

5.40

EVALUACIÓN DE LOS ESFUERZOS :

a

M

A

 Mv

p

a = Centro de aplicación de la fuerza ∑MA = Mv = P= a=

23.22 Tn-m 5.40 Tn-m 9.72 Tn 1.83

m

Cálculo de la excentricidad :

e

B 2

a

Donde : e = Excentricidad. B = Base del Muro. a = Centro de la aplicación de la fuerza. B=

4.00 m

e=

0.17 m

<

a=

1.83 m

e máx =

0.67 m

O.K!



CALCULO DE LOS ESFUERZOS : ∑Fv =

P=

9.72

 

Tn

P 6 xe  1   B B 

B=

4.00

m

e=

0.17

m

σ1 =

3.04

Kg/cm2

( Punta )

σ2 =

1.82

Kg/cm2

( Talón )

ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO :

F .S .D 

xp ER 2

Donde : µ = Coeficiente de rozamiento. P = Peso propio ER2 = Sumatoria de fuerzas que producen el deslizamiento . Ea= Pagua= Er2=

0.00 5.40 5.40

u= ux(P+q)=

0.70 7.64

Fsd=

1.42

Coeficientes de rozamiento

Tn Tn Tn

Albañileria sobre albañileria Albañileria sobre roca Albañileria sobre cascajo Albañileria sobre tierra o arcilla seca Albañileria sobre arcilla humeda

>

1.00

O.K!

EVALUACIÓN DEL VUELCO : F .S .V 

MA =

Mv = F.s.v=

23.22

MA MV

Tn.m

5.40 Kg.m 4.30

>

Momento que se opone al volteo

Momento que produce el volteo 2.00

O.K!

0.700 0.700 0.600 0.500 0.330


PROYECTO: OBRA:

10.- CALCULO DE TIRANTE MAXIMA AVENIDA: Teniendo en consideración la avenida de diseño de proyecto, la pendiente promedio de la zona del proyecto, el coeficiente de rugosidad de Manning y la sección estable del río, se determina el tirante máximo, emplenado la formula de MANNING: 2

Q Q: S: n:

37 0.016 0.03

AR 3 S n

1

2

m3/s m/m Coeficiente de rugosidad de Manning

Qn S

1

 AR

2

3

2

Geometria Autocad

GEOMETRIA DEL RÍO Nº

X

Y

Nº

X

Y

Nº

X

Y

Nº

X

Y

1

-

-

11

26.4

-8.1

21

-

-

31

-

-

2

7.9

-4.3

12

32.3

-6.6

22

-

-

32

-

-

3

10.9

-6.0

13

40.8

-5.5

23

-

-

33

-

-

4

12.4

-6.8

14

44.1

-2.9

24

-

-

34

-

-

5

12.5

-8.1

15

-

-

25

-

-

35

-

-

6

13.8

-8.7

16

-

-

26

-

-

36

-

-

7

14.8

-8.9

17

-

-

27

-

-

37

-

-

8

17.0

-9.0

18

-

-

28

-

-

38

-

-

9

21.0

-8.7

19

-

-

29

-

-

39

-

-

10

25.8

-8.8

20

-

-

30

-

-

40

-

-

SECCION DEL RÍO 0 -1 0

5

10

15

20

25

-2 -3

Y (m)

-4 -5 -6 -7 -8

-9 -10

X (m)

30

35

40

45

50


PROYECTO: OBRA:

Iterar

APROXIMACIONES SUCESIVAS (METODO DE NEWTON RAPHSON) Nº Y A P R^2/3 A*R^2/3 Qn/S^0.5 1 4.485 95.038 36.651 1.89 179.38 8.74 2 2.673 41.033 25.071 1.39 56.99 8.74 3 1.429 17.507 17.163 1.01 17.74 8.74 4 1.047 11.667 15.219 0.84 9.77 8.74 5 0.99 10.831 14.924 0.81 8.75 8.74 6 0.988 10.811 14.917 0.81 8.72 8.74 7 8 10

0.989

10.825

14.922

0.81

8.74

Error

8.74 8.74 8.74

170.64 48.25 9.00 1.03 0.01 -0.02

Qcalc 759.39 241.25 75.10 41.37 37.03 36.93

-0.00

37.00

Curva Vs Tirante 800.00

700.00

Caudal Q (m3/s)

600.00

500.00

400.00

300.00

200.00

100.00

0.00 0

0.5

1

1.5

2

2.5 Tirante Y (m)

Donde: Q: Caudal m3/s A: Area de la Sección m2 R: Radio Hidraulico S: Pendiente m/m n: Manning

3

3.5

4

4.5

5



Resultados: Y: V:

0.989 Tirante (m) 3.418 Velocidad (m/s)

P:

14.922 Perimetro Mojado (m)

A:

10.825 Area (m2)

R:

0.725 Radio Hidraulico (m)

T:

14.307 Espejo de agua (m)

F:

1.255 Número de Froude

Tipo Flujo: Supercritico 11.- TANQUE AMORTIGUADOR (PLATEA) Para proteger el fondo de la cárcava inmediatamente aguas abajo de la estructura contra los efectos erosivos producidos por la caída de agua que pasa a través del vertedor, se usa la platea que consiste en un revestimiento con piedra acomodada o con el material de que se construye la presa, para proteger el lecho de la cárcava e impedir que la fuerza del agua origine socavaciones que pongan en peligro la estabilidad de la estructura. usando de los datos experimentales de Bakhmeteff y Feodoroff [1] y Moore [9], y de sus propios resultados, propone que la geometría del flujo en las estructuras de caída se puede describir en función de un parámetro adimensional, denominado número de caída [3], el cual se define como

Caudal (Q): Longitud (L): Altura de la caida (hc):

37.00 18.00 3.00

m3/s m m

Altura de la Caida (hc):

3.00

m

Caudal Unitario q (m3/s*m): q=

2.06

m3/s*m



Calculo del tirante crítico Yc: 1/ 3

 q2   Yc    9.81  Yc=

0.76

m

Calculo del número de caida:

D D=

q2 ghc 3

0.016

Calculo de la longitud de impacto (Ld):

Ld  4.30 * D 0.27 hc Ld=

4.22

m

Calculo de Yp:

Yp  1.00 * D 0.22 hc Yp= 1.21 m Calculo de Y1: Y1  0.54 * D 0.425 hc

Y1=

0.28

m

Calculo de Y2:

Y2  1.66 * D 0.27 hc Y2=

1.63

m

Calculo de la longitud del colchon de la caida: Lr  6.9 * (Y 2  Y1)

Lj=

9.32

m

Calculo de Longitud del colchon disipador: Lc= Ld+Lc Lc= 13.54 m



12.- SOCAVACIÓN Con la estimación de la profundidad máxima de socavación que es función de la geometría de la estructura (de la caída, es decir, de la diferencia de niveles entre el nivel de aguas máximas y el nivel del remanso al pie de la estructura), del flujo (del gasto unitario, del tirante al pie de la estructura y el nivel del remanso) y del tipo de material (tratándose sí es o no cohesivo o suelo rocoso fracturado); es posible definir la construcción o no de la platea. Un criterio para calcular la profundidad máxima de socavación es el propuesto por Schoklitsch

Ys  4.75H o q 0.57 / D90 0.2

Ys: Ho: q: D90: D90:

0.32

Profundidad del cono de socavación (m) Distancia entre el nivel de aguas maximas y el nivel del remanso al pie de la estructura, en m Gasto unitario en m3/s/m Diámetro de la particula por debajo del cual queda el 90% de la muestra de suelo en peso, en mm 100

mm

La profundidad de socavación Ys se reduce conforme la profundidad del remanso Yb aumenta, lo cual se logra colocando un contradique aguas abajo.



(Zo-fg) ó (H):

1.43

m

(zo-z3) ó (Ho):

3.44

m

(z3-fb) ó (Ys):

2.10

m

1.11

m

Cv: Qmax: L: Hdc:

1.45 37.00 18.0 1.26

Coeficiente de vertedor Escurrimiento Máximo (m3/s) Longitud del Vertedor del Contra dique (m) Carga del Vertedero Contradique (m)

q:

2.06

m3/s/m

P:

0.50

m

(zo-z2) ó (Ho):

2.66

m

(z3-fb) ó (Ys):

2.00

m

1.01

m

(f3-fb):

(f3-fb):

L vert. caida:

Altura del Contradique

Profundidad de Contradique por debajo del terreno

13.- VERIFICACIÓN DE SIFONAMIENTO Según la Formula de Bligh debe ser L> CΔH. C: ΔH: L>

4 2.66 10.65

m CRITERIO DE BLIGHT

MATERIAL Limo y arena muy fina Arena fina Arena de grano grueso Grava y arena Tierra o cascajo con arena y grava

Valores de "c" 18 15 12 9 4 a6

15.0

m



14.- RESUMEN DE RESULTADOS a.- En la sección de Control del Vertedor: L: Hc: H: yc:

15.0 3.00 1.43 0.853

m m m m

1.21 0.28 1.63 4.22 13.54

m m m m m

Longitud del Vertedero Altura de la caida Carga hidraulica aguas arriba del vertedor Tirante critico en la Sección de Control

b.- En la Poza de Disipación:

Yp: Y1: Y2: Ld: Lc:

c.- En el Contradique (Contra Presa) L: P: Y3: Yc: (f3-fb): Yn:

18.0 0.5 1.76 0.76 1.01 0.989

m m m m m m

Ancho del Contradique Altura del Contradique Tirante Aguas arriba del contradique Tirante critico en el contradique Profundidad de Contradique por debajo del terreno Tirante normal aguas abajo del contradique


Instalación del Servicio de Agua para el Sistema de Riego Collacachi Puno Construcción de Presas de Sedimentación Diseño: Ing. Jimmy O. Bernedo R Dique 2, Río ITAPALLUNE Hoja Elaborado por: Ing. Jimmy O. Bernedo R.



E

H *100  Ps







E:


4x100 = 1.00%

400.00 m






Pc 

Dn *100 L


2.98 100

Pc:

2.980%


m m



1.00%






3/ 2


 Q max   H d    Cv * L 

2/3



1.45 37 11.0 1.75 0.25


 q2   Yc    9.81 

Tirante critico: Yc: 1.049

m








Donde: H = Altura de la presa (m) h’= Altura de la lámina vertiente (m) h1, h2 y h3 = Altura de los tendidos (m) h4 = Altura de la cimentación (m) B = Base de la presa (m) b = Ancho de corona de la presa (m) k = Longitud constante del escalón (m) k’= Longitud del colchón amortiguador (m) b1, b2 y b3 = Ancho de los tendidos (m) q = Peso de la lámina vertiente (kg) E = Empuje hidrostático del agua (kg) P = Peso total de la sección crítica unitaria (kg) Datos Vista Frontal Aguas Arriba Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

xd (m) 2.00 1.50 1.00 -

b (m) 13.00 14.00 18.00 20.00 24.00

Datos Vista Perfil

h (m) 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


xd (m) -

xd (m) 14.00 14.00

b (m) 3.00 12.00 3.00 12.00

h (m) 1.00 1.00 1.00 1.00

Nº 11 13

xd (m) -

Vista Frontal 7.0

7.0

6.0

6.0

5.0

5.0

4.0

4.0

3.0

3.0

2.0

2.0

1.0

1.0

0.0

0.0

4

6

B (m) 1.50 1.00

h (m) 1.00 1.00

Vista Perfil 8.0

2

h (m) 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 -

(Ultimo Tendido)

8.0

0

B (m) 4.50 3.50 3.00 2.50 2.00

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

0.00

2.00

4.00

6.00

1 1 0 1




V (m3)

Xm (m)

Ym (m)

Zm (m)

8.50 8.50 10.00 10.00 12.00 1.50 20.00 1.50 20.00

0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 5.50 6.50 6.50

2.25 1.75 1.50 1.25 1.00 0.75 0.75 0.50 0.50

58.50 49.00 54.00 50.00 48.00 4.50 18.00 3.00 12.00 282.00


V*Xm (m4) 497.25 416.50 540.00 500.00 576.00 6.75 360.00 4.50 240.00 3,141.00

V*Ym (m4) 29.25 73.50 135.00 175.00 216.00 24.75 99.00 19.50 78.00 850.00

VX

Xc:

11.14 m

V VY

Yc:

3.01 m

Zc:

1.54 m

V*Zm (m4) 131.63 85.75 81.00 62.50 48.00 3.38 13.50 1.50 6.00 433.25

V

VZ V



6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0 0.00

2.00

4.00

6.00

DISEÑO DE LA PRESA FILTRANTE DE GAVIONES Instalación del Servicio de Agua para el Sistema de Riego Collacachi Puno Construcción de Presas de Sedimentación Diseño: Ing. Jimmy O. Bernedo R Dique 2, Río ITAPALLUNE Hoja Elaborado por: Ing. Jimmy O. Bernedo R.

PROYECTO: OBRA:


Tendido

V (m3)

Ym (m)

Zm (m)

4.50 3.50 3.00 2.50 2.00 15.50

0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 -

2.25 1.75 1.50 1.25 1.00 -


Yp 

Zp 

VY

V*Ym (m4) 2.25 5.25 7.50 8.75 9.00 32.75

Yp:

2.11 m

Zp:

1.67 m

V

 VZ V


4.00 m


q  h' b * a * w Donde: h': b: a: w:

1.75 2 1 1.2


q:

4.206




4 1 4


V*Zm (m4) 10.13 6.13 4.50 3.13 2.00 25.88


PROYECTO: OBRA:



2 4



E  S * hˆ * w E

1 wH 2 2


4 2 4 1.2 9.6




15.5 90% 13.95 2.4 1.2

γo:

1.2

P:

16.74

Volumen de la sección crítica unitaria (m3) Pocentaje de reducción (por los vacios entre rocas) Volumen de la sección crítica unitaria (m3) Peso específico de la piedra (t/m3 Peso específico del agua con sedimentos (t/m3) = 1.2 t/m3 Peso específico aparente (γP - w) Peso de la sección crítica unitaria (t)


q ( X q )  P ( X p )  E ( X E )  ( 2 * ( q  P) * B ) / 3 q: 4.205703 Tn P: 16.74 Tn E: 9.6 Tn 44.95 q: 4.205703 Tn P: 16.74 Tn E: 9.6 Tn

Xq: Xp: YE: ≤

1.00 m 1.67 m 1.33 m 62.84

Xq': Xp': YE:

3.50 m 2.83 m 1.33 m

O.K!




Fuerza (Tn) 4.21 16.74

X (m) 3.50 2.83 Total:

Ma (Tn-m) 14.72 47.39 62.10

Fuerza (Tn) 9.60

X (m) 1.33

Ma (Tn-m) 12.80


Total:

12.80


a

M

A

 Mv

p


47.39 Tn-m 12.80 Tn-m 16.74 Tn 2.07

m


e

B 2

a


4.50 m

e=

0.18 m

<

a=

2.07 m

e máx =

0.75 m

O.K!




P=

16.74

 

Tn

P 6 xe  1   B B 

B=

4.50

m

e=

0.18

m

σ1 =

4.63 Kg/cm2

( Punta )

σ2 =

2.81 Kg/cm2

( Talón )


F .S .D 

xp ER 2


0.00 9.60 9.60

u= ux(P+q)=

0.70 14.66

Fsd=

1.53


Tn Tn Tn


>

1.00

O.K!


MA MV

MA =

47.39

Mv =

12.80 Kg.m

F.s.v=

3.70

Tn.m

>



O.K!

0.700 0.700 0.600 0.500 0.330


PROYECTO: OBRA:


AR 3 S n

Q Q: S: n:

37 0.030 0.03

1

2


Qn S

1

 AR

2

3

2

Geometria Autocad


X

Y

Nº

X

Y

Nº

X

Y

Nº

X

Y

1

-

-

11

-

-

21

-

-

31

-

-

2

-3.2

-2.5

12

-

-

22

-

-

32

-

-

3

-9.9

-4.8

13

-

-

23

-

-

33

-

-

4

-12.9

-5.1

14

-

-

24

-

-

34

-

-

5

-14.2

-6.8

15

-

-

25

-

-

35

-

-

6

-17.3

-7.3

16

-

-

26

-

-

36

-

-

7

-20.4

-6.9

17

-

-

27

-

-

37

-

-

8

-24.0

-6.6

18

-

-

28

-

-

38

-

-

9

-25.0

-4.3

19

-

-

29

-

-

39

-

-

10

-27.6

1.8

20

-

-

30

-

-

40

-

-

SECCION DEL RÍO 4 2 0 Y (m)

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0 -2 -4 -6

X (m)

-8


PROYECTO: OBRA:

Iterar


Error

Qcalc 244.36 97.93 44.59 37.18 36.93 37.00

36.04 10.59 1.32 0.03 -0.01 -0.00

6.43 6.43 6.43


250.00

Caudal Q (m3/s)

200.00

150.00

100.00

50.00

0.00 0

0.5

1

1.5

2

Tirante Y (m)


2.5

3

3.5



Resultados: Para Sección del Río Y: 1.19 Tirante (m) V: 4.62 Velocidad (m/s) P: 11.11 Perimetro Mojado (m) A: 8.00 Area (m2) R: 0.72 Radio Hidraulico (m) T: 10.44 Espejo de agua (m) F: 1.69 Número de Froude Tipo Flujo: Supercritico

Para Sección para un Ancho de 15 m, Salida contradique Y: 0.62 Tirante (m) V: 3.97 Velocidad (m/s) P: 16.24 Perimetro Mojado (m) A: 9.32 Area (m2) R: 0.69 Radio Hidraulico (m) T: 15.00 Espejo de agua (m) F: 1.61 Número de Froude Tipo Flujo: Supercritico

11.- TANQUE AMORTIGUADOR (PLATEA) Para proteger el fondo de la cárcava inmediatamente aguas abajo de la estructura contra los efectos erosivos producidos por la caída de agua que pasa a través del vertedor, se usa la platea que consiste en un revestimiento con piedra acomodada o con el material de que se construye la presa, para proteger el lecho de la cárcava e impedir que la fuerza del agua origine socavaciones que pongan en peligro la estabilidad de la estructura. usando de los datos experimentales de Bakhmeteff y Feodoroff [1] y Moore [9], y de sus propios resultados, propone que la geometría del flujo en las estructuras de caída se puede describir en función de un parámetro adimensional, denominado número de caída [3], el cual se define como


37.00 15.00 4.00

m3/s m m


4.00

m


2.47

m3/s*m




 q2   Yc    9.81  Yc=

0.85

m


D D=

q2 ghc 3

0.010


Ld  4.30 * D 0.27 hc Ld=

4.92

m

Calculo de Yp:


Y1=

0.30

m

Calculo de Y2:

Y2  1.66 * D 0.27 hc Y2=

1.90

m

Calculo de la longitud del colchon de la caida:

Lr  6.9 * (Y 2  Y1) Lj=

11.02

m





Ys  4.75H o q 0.57 / D90 0.2

Ys: Ho: q: D90: D90:

0.32


mm




(Zo-fg) ó (H):

1.75

m

(zo-z3) ó (Ho):

4.56

m

(z3-fb) ó (Ys):

2.47

m

1.28

m

Cv: Qmax: L: Hdc:

1.45 37.00 15.0 1.43


q:

2.47

m3/s/m

P:

0.50

m

(zo-z2) ó (Ho):

3.83

m

(z3-fb) ó (Ys):

2.38

m

1.19

m

(f3-fb):

(f3-fb):

Sección Río

L vert. caida:




4 3.83 15.31



Valores de "c" 18 15 12 9 4 a6

11.0

m



14.- RESUMEN DE RESULTADOS a.- En la sección de Control del Vertedor: L: Hc: H: yc: Yn:

11.0 4.00 1.75 1.049 1.19

m m m m m

1.44 0.30 1.90 4.92 15.94

m m m m m

Longitud del Vertedero Altura de la caida Carga hidraulica aguas arriba del vertedor Tirante critico en la Sección de Control Tirante normal aguas arriba


Yp: Y1: Y2: Ld: Lc:


15.0 0.5 1.93 0.85 1.19 1.19

m m m m m m






E

H *100  Ps







E:


3x100 = 1.00%

300.00 m






Pc 

Dn *100 L


2.07 100

Pc:

2.070%


m m



1.00%






3/ 2


 Q max   H d    Cv * L 

2/3



1.45 37 14.0 1.49 0.51



m









xd (m) 4.50 3.50 2.00

b (m) 17.00 19.00 22.00


Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


xd (m) -

xd (m) 1.00 20.00 20.00

b (m) 5.00 7.00 6.00 8.00

h (m) 1.00 1.00 1.00 1.00

Nº 11 13

xd (m) -

Vista Frontal 5.0

5.0

4.0

4.0

3.0

3.0

2.0

2.0

1.0

1.0

0.0

0.0

4

6

B (m) 1.50 1.00

h (m) 1.00 1.00

Vista Perfil 6.0

2

h (m) 1.00 1.00 1.00 -

(Ultimo Tendido)

6.0

0

B (m) 4.00 3.00 2.00

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

0.00

2.00

4.00

6.00

1 1 0 1




V (m3)

Xm (m)

Ym (m)

Zm (m)

13.00 13.00 13.00 3.50 23.50 3.00 24.00

0.50 1.50 2.50 3.50 3.50 4.50 4.50

2.00 1.50 1.00 0.75 0.75 0.50 0.50

68.00 57.00 44.00 7.50 10.50 6.00 8.00 187.00


V*Xm (m4) 884.00 741.00 572.00 26.25 246.75 18.00 192.00 2,680.00

V*Ym (m4) 34.00 85.50 110.00 26.25 36.75 27.00 36.00 355.50

VX

Xc:

14.33 m

V VY

Yc:

1.90 m

Zc:

1.53 m

V*Zm (m4) 136.00 85.50 44.00 5.63 7.88 3.00 4.00 286.00

V

VZ V



4.0

3.0

2.0

1.0

0.0 0.00

2.00

4.00

6.00


PROYECTO: OBRA:


Tendido

V (m3)

Ym (m)

Zm (m)

4.00 3.00 2.00 9.00

0.50 1.50 2.50 -

2.00 1.50 1.00 -


Yp 

Zp 

VY

V*Ym (m4) 2.00 4.50 5.00 11.50

V*Zm (m4) 8.00 4.50 2.00 14.50

Yp:

1.28 m

Zp:

1.61 m

V

 VZ V


3.00 m


q  h' b * a * w Donde: h': b: a: w:

1.49 2 1 1.2


q:

3.581




3 1 3



PROYECTO: OBRA:



1.5 3



E  S * hˆ * w E

1 wH 2 2


3 1.5 3 1.2 5.4




9 90% 8.1 2.4 1.2


γo:

1.2


P:

9.72




Xq: Xp: YE: ≤

1.00 m 1.61 m 1.00 m 35.47

Xq': Xp': YE:

3.00 m 2.39 m 1.00 m

O.K!




Fuerza (Tn) 3.58 9.72

X (m) 3.00 2.39 Total:

Ma (Tn-m) 10.74 23.22 33.96

Fuerza (Tn) 5.40

X (m) 1.00

Ma (Tn-m) 5.40


Total:

5.40


a

M

A

 Mv

p


23.22 Tn-m 5.40 Tn-m 9.72 Tn 1.83

m


e

B 2

a


4.00 m

e=

0.17 m

<

a=

1.83 m

e máx =

0.67 m

O.K!




P=

9.72

 

Tn

P 6 xe  1   B B 

B=

4.00

m

e=

0.17

m

σ1 =

3.04 Kg/cm2

( Punta )

σ2 =

1.82 Kg/cm2

( Talón )


F .S .D 

xp ER 2


0.00 5.40 5.40

u= ux(P+q)=

0.70 9.31

Fsd=

1.72


Tn Tn Tn


>

1.00

O.K!


MA =

Mv = F.s.v=

23.22

MA MV

Tn.m

5.40 Kg.m 4.30

>



O.K!

0.700 0.700 0.600 0.500 0.330


PROYECTO: OBRA:


Q Q: S: n:

37 0.021 0.03

AR 3 S n

1

2


Qn S

1

 AR

2

3

2

Geometria Autocad


X

Y

Nº

X

Y

Nº

X

Y

Nº

X

Y

1

-

-

11

-27.9

-4.2

21

-

-

31

-

-

2

-6.6

-2.8

12

-30.7

-2.5

22

-

-

32

-

-

3

-10.5

-4.2

13

-32.7

-0.4

23

-

-

33

-

-

4

-12.8

-4.8

14

-

-

24

-

-

34

-

-

5

-13.1

-5.6

15

-

-

25

-

-

35

-

-

6

-14.5

-6.9

16

-

-

26

-

-

36

-

-

7

-18.4

-5.9

17

-

-

27

-

-

37

-

-

8

-22.4

-5.8

18

-

-

28

-

-

38

-

-

9

-24.0

-5.6

19

-

-

29

-

-

39

-

-

10

-25.1

-4.8

20

-

-

30

-

-

40

-

-

SECCION DEL RÍO 0 -35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

-1 -2

Y (m)

-3 -4 -5 -6 -7 X (m)

-8

0


PROYECTO: OBRA:

Iterar


Error

Qcalc 216.46 82.56 39.99 36.98 36.93 37.00

37.42 9.50 0.62 -0.00 -0.01 0.00

7.72 7.72 7.72


Caudal Q (m3/s)

200.00

150.00

100.00

50.00

0.00 0

0.5

1

1.5

2

Tirante Y (m)


2.5

3

3.5



Resultados: Y: V: P:

1.666 Tirante (m) 3.937 Velocidad (m/s) 12.638 Perimetro Mojado (m)

A:

9.399 Area (m2)

R:


T:


F:




37.00 14.00 3.00

m3/s m m


3.00

m


2.64

m3/s*m




 q2   Yc    9.81  Yc=

0.89

m


D D=

q2 ghc 3

0.026


Ld  4.30 * D 0.27 hc Ld=

4.83

m

Calculo de Yp:


Y1=

0.35

m

Calculo de Y2:

Y2  1.66 * D 0.27 hc Y2=

1.87

m


Lr  6.9 * (Y 2  Y1) Lj=

10.49

m





Ys  4.75H o q 0.57 / D90 0.2

Ys: Ho: q: D90: D90:

0.32


mm




(Zo-fg) ó (H):

1.49

m

(zo-z3) ó (Ho):

2.83

m

(z3-fb) ó (Ys):

2.33

m

0.66

m

Cv: Qmax: L: Hdc:

1.45 37.00 14.0 1.49


q:

2.64

m3/s/m

P:

0.50

m

(zo-z2) ó (Ho):

2.50

m

(z3-fb) ó (Ys):

2.27

m

0.61

m

(f3-fb):

(f3-fb):

L vert. caida:




4 2.50 10.00



Valores de "c" 18 15 12 9 4 a6

14.0

m




14.0 3.00 1.49 0.893

m m m m

1.35 0.35 1.87 4.83 15.33

m m m m m



Yp: Y1: Y2: Ld: Lc:


14.0 0.5 1.99 0.89 0.61 1.67

m m m m m m






E

H *100  Ps







E:


3x100 = 1.00%

300.00 m






Pc 

Dn *100 L


1.613 100

Pc:

1.613%


m m



1.00%






3/ 2


 Q max   H d    Cv * L 

2/3



1.45 37 20.0 1.18 0.82



m







PROYECTO: OBRA:


xd (m) 6.50 4.50 2.50

b (m) 23.00 26.00 32.00



xd (m) 1.00 28.00 28.00

Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

xd (m) -

b (m) 7.00 9.00 8.00 11.00

h (m) 1.00 1.00 1.00 1.00

Nº 11 13

xd (m) -

Vista Frontal 5.0

5.0

4.0

4.0

3.0

3.0

2.0

2.0

1.0

1.0

0.0

0.0

4

6

B (m) 1.50 1.00

h (m) 1.00 1.00

Vista Perfil 6.0

2

h (m) 1.00 1.00 1.00 -

(Ultimo Tendido)

6.0

0

B (m) 4.00 3.00 2.00

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42

0.00

2.00

4.00

6.00

1 1 0 1




V (m3)

Xm (m)

Ym (m)

Zm (m)

18.00 17.50 18.50 4.50 32.50 4.00 33.50

0.50 1.50 2.50 3.50 3.50 4.50 4.50

2.00 1.50 1.00 0.75 0.75 0.50 0.50

92.00 78.00 64.00 10.50 13.50 8.00 11.00 258.00


V*Xm (m4) 1,656.00 1,365.00 1,184.00 47.25 438.75 32.00 368.50 5,091.50

V*Ym (m4) 46.00 117.00 160.00 36.75 47.25 36.00 49.50 492.50

VX

Xc:

19.73 m

V VY

Yc:

1.91 m

Zc:

1.52 m

V*Zm (m4) 184.00 117.00 64.00 7.88 10.13 4.00 5.50 392.50

V

VZ V



4.0

3.0

2.0

1.0

0.0 0.00

2.00

4.00

6.00


PROYECTO: OBRA:


Tendido

V (m3)

Ym (m)

Zm (m)

4.00 3.00 2.00 9.00

0.50 1.50 2.50 -

2.00 1.50 1.00 -


Yp 

Zp 

VY

V*Ym (m4) 2.00 4.50 5.00 11.50

V*Zm (m4) 8.00 4.50 2.00 14.50

Yp:

1.28 m

Zp:

1.61 m

V

 VZ V


3.00 m


q  h' b * a * w Donde: h': b: a: w:

1.18 2 1 1.2


q:

2.823




3 1 3



PROYECTO: OBRA:



1.5 3



E  S * hˆ * w E

1 wH 2 2


3 1.5 3 1.2 5.4




9 90% 8.1 2.4 1.2


γo:

1.2


P:

9.72




Xq: Xp: YE: ≤

1.00 m 1.61 m 1.00 m 33.45

Xq': Xp': YE:

3.00 m 2.39 m 1.00 m

O.K!




Fuerza (Tn) 2.82 9.72

X (m) 3.00 2.39 Total:

Ma (Tn-m) 8.47 23.22 31.69

Fuerza (Tn) 5.40

X (m) 1.00

Ma (Tn-m) 5.40


Total:

5.40


a

M

A

 Mv

p


23.22 Tn-m 5.40 Tn-m 9.72 Tn 1.83

m


e

B 2

a


4.00 m

e=

0.17 m

<

a=

1.83 m

e máx =

0.67 m

O.K!




P=

9.72

 

Tn

P 6 xe  1   B B 

B=

4.00

m

e=

0.17

m

σ1 =

3.04 Kg/cm2

( Punta )

σ2 =

1.82 Kg/cm2

( Talón )


F .S .D 

xp ER 2


0.00 5.40 5.40

u= ux(P+q)=

0.70 8.78

Fsd=

1.63


Tn Tn Tn


>

1.00

O.K!


MA =

Mv = F.s.v=

23.22

MA MV

Tn.m

5.40 Kg.m 4.30

>



O.K!

0.700 0.700 0.600 0.500 0.330


PROYECTO: OBRA:


Q Q: S: n:

37 0.016 0.03

AR 3 S n

1

2


Qn S

1

 AR

2

3

2

Geometria Autocad


X

Y

Nº

X

Y

Nº

X

Y

Nº

X

Y

1

-

-

11

-21.9

-3.8

21

-

-

31

-

-

2

-3.0

-0.5

12

-22.0

-4.0

22

-

-

32

-

-

3

-5.0

-1.8

13

-27.9

-3.9

23

-

-

33

-

-

4

-10.0

-2.2

14

-28.1

-3.8

24

-

-

34

-

-

5

-13.5

-3.2

15

-28.6

-2.9

25

-

-

35

-

-

6

-13.8

-3.8

16

-32.8

-2.2

26

-

-

36

-

-

7

-14.8

-4.0

17

-36.5

-0.9

27

-

-

37

-

-

8

-18.9

-4.0

18

-40.3

2.4

28

-

-

38

-

-

9

-20.5

-3.9

19

-

-

29

-

-

39

-

-

10

-20.9

-3.6

20

-

-

30

-

-

40

-

-

SECCION DEL RÍO 3 2 1 0 Y (m)

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

-1 -2 -3 -4

X (m)

-5

0


PROYECTO: OBRA:

Iterar


0.798

10.306

15.913

0.75

7.71

Error

8.74 8.74 8.74

104.10 26.89 4.89 -0.46 -1.03 -1.04

Qcalc 477.69 150.83 57.69 35.05 32.63 32.59

-1.03

32.66


500.00

Caudal Q (m3/s)

400.00

300.00

200.00

100.00

0.00 0

0.5

1

1.5

2

Tirante Y (m)


2.5

3

3.5



Resultados: Y: V:

0.798 Tirante (m) 3.59 Velocidad (m/s)

P:

15.913 Perimetro Mojado (m)

A:

10.306 Area (m2)

R:


T:


F:




37.00 20.00 3.00

m3/s m m


3.00

m


1.85

m3/s*m




 q2   Yc    9.81  Yc=

0.70

m


D D=

q2 ghc 3

0.013


Ld  4.30 * D 0.27 hc Ld=

3.99

m

Calculo de Yp:


Y1=

0.26

m

Calculo de Y2:

Y2  1.66 * D 0.27 hc Y2=

1.54

m


Lr  6.9 * (Y 2  Y1) Lj=

8.86

m





Ys  4.75H o q 0.57 / D90 0.2

Ys: Ho: q: D90: D90:

0.32


mm




(Zo-fg) ó (H):

1.18

m

(zo-z3) ó (Ho):

3.38

m

(z3-fb) ó (Ys):

1.97

m

1.17

m

Cv: Qmax: L: Hdc:

1.45 37.00 20.0 1.18


q:

1.85

m3/s/m

P:

0.50

m

(zo-z2) ó (Ho):

2.50

m

(z3-fb) ó (Ys):

1.86

m

1.06

m

(f3-fb):

(f3-fb):

L vert. caida:




4 2.50 10.00



Valores de "c" 18 15 12 9 4 a6

20.0

m




20.0 3.00 1.18 0.704

m m m m

1.15 0.26 1.54 3.99 12.85

m m m m m



Yp: Y1: Y2: Ld: Lc:


20.0 0.5 1.68 0.70 1.06 0.80

m m m m m m


Diseño De Presa Gaviones 4j231u

Overview 5o1f4z

More details 6z3438

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