Proyecto:
Tramo: Canal de Riego: "ESPERANZA" , SECCION TIPO: I Comision: El Independiente. Características físicas del suelo
Capacidad Portante del estrato ubicado
γS = en el fondo del Canal
Ø =
Características del Concreto F'c =
γC = S/C S/C
Espesor de Losa Muro: e =
VELOCIDAD MEDIA
Para la selección de la velocidad de diseño, se tendrá en cuenta lo siguiente:
1.-
2.-
3.-BORDE LIBRE
1.- El borde libre en relación al caudal
Borde Libre (m) 1 -B -B -B -B -B -B
-"MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO ALTO PLANTANOYACU DISTRITO NUEVA CAJAMARCA, PROVINCIA DE RIOJA"
La velocidad mínima será de 0.40 m/s, para que no haya depósitos de materiales sólidosen suspensión.
Para canales revestidos de concreto, Krochin en su libro de diseño hidráulico, presenta los valores de velocidades recomendadas por Chugaviev, en función de su resistencia.
14.10 16.40 16.00 14.30 15.20 0.30 0.35 0.40 0.40 0.50 0.55 0.60 15.67 ° 17.00 9.60 10.60 12.30 13.00 12.40 Caudal (m3/s) 13.80
DISEÑO HIDRÁULICO Y ESTRUCTURAL DE CANAL DE RIEGO
S/c = 1000.00 Kg/m² 1206.67 Kg/m³ 175.00 Kg/cm² 2300.00 Kg/m³ 0.99 Kg/cm² Caudal de diseño = 0.500 m³/s Pendiente del tramo = 2.000 ‰
0.5 1 3 5 10 Resistencia en Kg/cm2 50 75 11.20 0.100 m.
Profundidad del Tirante en metros
18.30 14.00 15.60 18.00 19.10
El Bureau of Reclamation, recomienda para canales revestidos de concreto no armado, las velocidades no deben exceder de 2.5 m/s, para evitar la posibilidad que el revstimiento se levante. 40 60 20.60 15.60 17.30 20.00 21.20 22.90 100 150 200 12.70 5 10 15 25 40 60 80 10 15 0 5 25 𝜎𝑠 = 𝜎𝑠 =
2.- El borde libre igual a un tercio del tirante del canal
3.-donde: ƒ = altura del borde libre en pies V = velocidad en pie/s y = tirante en pies 4.-A <= A -A -1 -A <= 5.-1 <= B -B -B
-Cálculo del borde libre
1 =
2 =
3 =
4 =
5 =
Cálculo del Tirante Critico
; ; ;
Resolviendo las ecuaciones encontramos
Sección de Máxima eficiencia hidráulica
; Angulo de inclinación de la pared del canal 0.02548 yc f(Yc) 0.6000 0.141218 0.5000 0.060340313 0.4254 0.3542 0.354 m. 0.75 53.13 ° 0.3598 2.43707E-06 0.3542 4.33672E-09 0.022784678 0 Caudal (m3/s)
En el libro de diseño de presas pequeñas, el cálculo del borde libre, se cuantifica mediante la fórmula: 0.3542 0 0 0.3542 0.3801 0.007066979 0.00012241 0.3542 0.3542 1.54061E-13 Canal Revestido (cm) 7.50 10.00 0.001412822 0.3547 0.481 m. 0.481 m. 0.50 1.50 3.00 0.60
La secretaría de recursos hidráulicos de México, recomienda los siguientes valores en función al caudal
Borde libre en función a la plantilla del canal 20.00 25.00 0.50 1.00 0.25 1 0.25 m Según método Según método Según método Según método Según método
Adoptamos un Borde Libre de = 0.36 0.15 m 2.11 pies 25.00 cm 0.64 m 0.40 m 0.30 m 30.00 0.05 0 100.00 0.05 0.25 0.50 3.00 20.00 1.00 Ancho de la Plantilla (m) Borde Libre (m) 0.0 0.80 0.40 0.80 1.50 𝑄2 𝑔 = 𝑄2 𝑔 = 𝐴𝑐3 𝑇𝑐
C
C C b zy y A . 𝑇𝑐 = 𝑏 + 2. 𝑧. 𝑦𝑐 𝑦𝑐 = 𝑏 𝑦= 2𝑡𝑎𝑛 𝑎0 2 𝑎 0= 𝑡𝑎𝑛 𝑎0=1 𝑧→ 𝑎0= 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 1 𝑧 𝑎0= 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 1 𝑎0= 𝑦 = 21/4. 𝑠𝑒𝑛 𝑎0 2 − cos 𝑎0 3 8 . 𝑄. 𝑛 𝑆12 3 8 𝑦 = 𝑏 =𝐵𝐿. =
1
3
. 𝑌
𝑛𝑓 = 2 + 0.025. 𝑉. 𝑦
3≅ ≅
Características Hidráulicas Geométricas del Canal Q = S = n = Z = b = bl = H = Yn = T = A = V = P= y f(y) R= 0.60 0.40 E0= 0.50 0.14 F0= EL FLUJO ES SUBCRÍTICO 0.45 0.02 0.44 0.00 CÁLCULO ESTRUCTURAL 0.44 0.00 Verificamos 0.44 0.00 0.44 0.00 0.44 0.00 0.44 0.00 0.44 0.00 0.44 0.00 L1 Altura de diseño H es :
Del grafico deducimos Remplazando Valores tenemos :
Que la presión que ejerce el peso el peso del canal mas el agua sea menor que la capacidad Portante del Suelo 0.80 m. 0.75 0.75 2 1.800 m. 1.693 m. 0.239 m. e= 0.100 m. 0.100 m. 0.60 m. 0.60 m. 0.60 m. 0.85 m. L2 0.75 0.44 m. 53.13 ° 0.85 m. 0.8 0.437 m. 1.26 m. 0.60 m. 0.60 m. 0.60 m. 1.26 m. 0.36 m. 0.36 m. e= 0.100 m. 0.014 1.80 m. 1.06 m. 0.36 m. + 0.44 m + 0.36 m. 0.514 m. 0.694 1.26 m. 0.405 m² 1.230 m/s 0.75 0.500 m³/s 2.000 ‰ 0.60 m. 0.437 m. xº xº aº xº d1 1 D e 1 1 1
D
a° 𝜎 =𝜔𝑐+ 𝜔𝑎 𝐴𝑐 𝜎 < 𝜎𝑆 𝜎 = 𝜔𝑐+ 𝜔𝑎 𝐿𝑎 . 1.00 𝜔𝑐= 2. 𝛾𝑐. 𝐿1. 𝑒 + 𝛾𝑐. 𝐿2. 𝑒 𝐻 = 𝑏𝑙 + 𝑌 +𝑒 2 𝐻 = 𝐻 = 𝑠𝑒𝑛 𝑎0= 𝐻 𝐿1→ 𝐿1= 𝐻 𝑠𝑒𝑛 𝑎0 𝑡𝑎𝑛 𝑎0=1 𝑧→ 𝑎0= 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 1 𝑧 𝑎0=𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 1 𝑎0= 𝐿1= 𝐿1= 𝑥0=𝑎0 2 𝑑1 = 𝑒. 𝑡𝑎𝑛 𝑥0Cálculo de L2
Calculando el Peso del Concreto
Cálculo del Peso del Agua
Consideramos el Área Hidráulica a Canal Lleno
como condición desfavorable T = Abertura total de Canal
+ +
La presión del sistema sobre el suelo es:
+
>
Concluimos que la estructura no fallará por asentamiento
A. Losa apoyada en el talud
A.1 Cálculo del momento de vuelco (Mv)
Cea : Coeficiente de empuje activo
Ok 2298.00 Kg/m² 0.70m • 1.00m 0.230 Kg/cm² 0.99 Kg/cm² ( 648.60 Kg/m 960.00 Kg/m ) 0.85 m. 0.70m ) 960.00 Kg/m 1.80m )• 2 • ( 2 • + 2 • 1000.00 Kg/m³ ( 0.60m ( 0.44m 2 0.100 m. 53.13 ° • 0.100m 2300.00 Kg/m³ 0.050 m. 0.60 m. 0.050 m. 0.70 m. 648.60 Kg/m 0.96 m² 1000.00 Kg/m³ • 0.96 m² 0.36m ) 1.060m + 𝐶𝑒𝑎 = 𝑠𝑒𝑛 𝛼 − ∅ 𝑠𝑒𝑛𝛼 𝑠𝑒𝑛 𝛿 + 𝛼 + 𝑠𝑒𝑛 𝛿 + ∅ 𝑠𝑒𝑛 ∅ − 𝛽𝑠𝑒𝑛 𝛼 − 𝛽 2 𝜔𝑐= 2. 𝛾𝑐. 𝐿1. 𝑒 + 𝛾𝑐. 𝐿2. 𝑒 𝜔𝑐= 𝑒. 𝛾𝑐. 2. 𝐿1+ 𝐿2 𝜔𝑐 = 𝜔𝑐 = 𝐿2= 𝑏 + 2. 𝑑1 𝑑1 =
𝑡𝑎𝑛
𝑑1 = 𝐿2= 𝐿2= 𝜔𝑎= 𝛾𝑎. 𝐴𝑎 𝛾𝑎= 𝐴𝑎= 𝑏 + 𝑇 . 𝑦 + 𝑏𝑙2 𝐴𝑎= 𝐴𝑎= 𝜔𝑎 = 𝜔𝑎= 𝜎 = 𝜔𝑐+ 𝜔𝑎 𝐿2 . 100 𝜎 = 𝜎 = 𝜎 = 𝜎𝑠= 𝜎𝑠 𝜎 𝑀𝑣=12. 𝐶𝑒𝑎. 𝛾𝑠. 𝐻. 𝐻 + 2ℎ′ . 𝐻 2+ 3. 𝐻. ℎ′ 3 𝐻 + 2ℎ′ ℎ′ =𝑠/𝑐 𝛾𝑠
Donde :
Ø= ángulo de fricción interna (suelo-suelo) δ= ángulo de rozamiento (suelo – losa)
β= ángulo que forma el talud superficial del terraplén α= ángulo que forma el talud del canal
SEGÚN COULOMB :
, corresponde a un muro con cara interna lisa.
, supone un deslizamiento cercano a la capa interna del muro.
SEGÚN TERZAGHI :
Usamos lo valores de:
∅ = ; β= ; δ=
α=
Calculo de h´
Para nuestro caso:
Remplazando Valores:
Remplazamos los valores para encontrar el (Cea) Coeficiente de empuje activo
sen( 2
sen(
sen( + sen( sen(
sen(
Remplazando para calcular el momento de Volteo
+2• +3•
3•( +2•
A.2 Cálculo del momento resistente (Mr)
0.83 m 196.02 Kg-m 0.4039 53.13 ° - 15.67 °) 53.13 ° ) 15.67 °) 0.85 m. 0.83m) 1206.67 Kg/m³ •0.83m 0.85 m. •0.85m 0.4039 • 1206.67 Kg/m³ 15.67 ° -(0.85m 2 15.67 ° 0.00 °) 0.00 °) 0.83m) (0.85m)² 0.50 • 0 ° + 53.13 °) 0 ° + 53.13 ° 0.85 m. 1206.67 Kg/m³ 1000.00 Kg/m² 1000.00 Kg/m² Cos( 53.13 ° ) Seno²( 53.13 ° ) 77.89 Kg-m 0.00 ° 0.00 ° 53.13 ° -• (0.85m)² -• 2300.00 Kg/m³ • 0.100 m. 0 ≤ 𝛿 ≤ ∅ 𝛿 = 0 𝛿 = ∅ ∅ 2≤ 𝛿 ≤ 2∅ 3 𝐻 = 𝛾𝑠= 𝑠/𝑐 = ℎ′ = ℎ′ = 𝐶𝑒𝑎= 𝐶𝑒𝑎= 𝑀𝑣= 𝑀𝑣= 𝑀𝑟 = 0.50. 𝛾𝑐. 𝑒. 𝐻2.𝑠𝑒𝑛cos 𝛼2𝛼 𝑀𝑟 = 𝑀𝑟 =
A.3 Cálculo del momento flector (M)
-= <
La Losa actua estructuralmente
En el caso que Mv > Mr y no se requiera reforzar con acero la losa, para conocer el ESPESOR “e” que debe adoptarse, se aplica la siguiente relación:
donde :
esfuerzo admisible del concreto a la tracción = 0.1 f’c @0.15 f’c esfuerzo máximo que soporta la losa por flexión
donde :
e = espesor de la losa M = Momento flexionante
Escogemos el esfuerzo máximo admitido por el concreto a la tracción :
= ≥
Con lo que concluimos que el canal para e=
Las fuerzas que generan el MOMENTO DE VUELCO (Mv) y el MOMENTO DE RESISTENCIA (Mr) Son los momentos los que definen el comportamiento estructural de la losa: Mv – Mr = ±M
Si el momento flexionante M es NEGATIVO, es decir Mv < Mr (Mv – Mr = - M), significa que la losa se apoya sobre el talud y por lo tanto NO REQUIERE refuerzo, siempre que se cumpla:
0.100 m. 8333.33cm ⁴ 100.00cm • 196.02 Kg-m 11813.00 Kg-cm 5.00 cm 1.50 77.89 Kg-m 21.000 Kg/cm² 21.00 Kg-cm 11813.00 Kg-cm 196.02 Kg-m 77.89 Kg-m 8333.33cm ⁴ 5.00 cm 0.40 118.13 Kg-m No necesita acero 7.09 Kg/cm² 1.50 2.96 10.00 cm 0.12 • 175.000 Kg/cm² 7.09 Kg/cm² 2 ( 10.00cm )³ 12 100 cm ±𝑀 = 𝑀𝑣− 𝑀𝑟 ±𝑀 = ±𝑀 = 𝑀𝑟 𝑀𝑣≥ 1.5