DH Caida RAP Villon DOH 2015 RevCPyM

7/23/2019 DH Caida RAP Villon DOH 2015 RevCPyM

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H = 2.50 m.

PROYECTO 4.4.3.4 PROGRESIVA :Dato

1 DATOS: Respuesta

Canal Aguas arriba

Q (m /s) Z S (m/m) n Yn (m) Yc (m) T (m) V (m/s) E1(m-Kg/Kg) F1

0.3500 1.0000 0.0005 0.0250 0.6029 0.2499 1.9559 0.4290 0.6123 0.2121

Cota = 15.4

Canal Aguas Abajo - QuebradaQ (m /s) Z S (m/m) n Yn (m) Yc (m) T (m) V (m/s) E1(m-Kg/Kg) F1

0.3500 1.0000 0.0005 0.0250 0.6029 1.9559 0.4290 0.6123 0.2121

Cota = 12.9

2 Calculo Ancho de Caida, Tirante y Velocidad en la sección de control

i) Condiciones críticas para una sección RECTANGULAR

g = m/s2 Variable con respecto a la altitudQ = 0.350 m3/sb = 18.78*Q^0.5/(10.11+Q^0.5) 0.98 mób = 0.765*Q^2/5 0.50 mób = Q/q = (27 Q2 / 8 Emín

3 g)1/2 = 1.7056 Q/Emín3/2

q = 1.7056 Emín3/2 3.50 m

Emín = y + V / 2g 0.61 m-Kg/Kgq = 3.560 b = 0.10 0.10 m

Tirante crítico 0.0005

Y c = 2 Emín /3 Descarga Unitaria

Y c = Tirante crítico

Y c = m Vc = m CAIDA

ii) Condiciones críticas para una sección TRAPEZOIDAL

Recomendación:

b = 0.75 (Semejante al canal de entrada)

Cf 2 = 15.4

L = 3

Cf 1 = Cf 2 - S.L = 15.4015

1 2 V22/2g 3 4 5

0.1 (V32/2g) 0.1 (V4

2/2g)

15.70 Y2

S1 = 0.30 V32/2g V4

2/2g

15.4015 15.40

Y´4

Y3 12.9 12.8985

1 2 3 4 5

3.00 m. 3.00 m.

Energía Total en 1:

E1 = Cf 1 + y1 + V1 2/2g = 16.014

DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDA VERTICAL

b (m)

0.7500

b (m)

0.7500

(q² / g) (1/3)

Se supone un ancho de solera en la rápida, luego calcular el tirante crítico en la sección de control y por la ecuación deenergía calcular el tirante al inicio de la transición

POR MEDIDAS ECONÓMICAS Y APROVECHANDO EL MATERIAL QUE SE ENCUENTRA IN SITU, SE HA PROYECTADO LACAÍDA DE SECCIÓN TRAPEZOIDAL

9.810

(Q² /b² g) (1/3) =

0.431 8.267

POR SER LA CAÍDA DE SECCIÓN TRAPEZOIDAL SEMEJANTE A LA DEL CANAL, SE HA ESTIMADO UNA LONGITUD DETRANSICIONES TANTO A LA ENTRADA COMO A LA SALIDA DE 3.00 M. Y SEGÚN EL PERFIL LONGITUDINAL DELCANAL SE TIENE LAS SIGUIENTES COTAS:



Energía en 2:

En 2 se produce el tirante crítico (Sección Trapezoidal)

Q = 0.3500 m3/s

b = 0.7500 m

z = 1.0000

Yc = 0.2499 m (Hcanales)

Vc = 1.4005 m/s (Velocidad Erosiva) (Hcanales)

E2 = Cf 2 + yc + Vc 2/2g = 15.750

Calculamos la altura de la solera para el 100%, 75%, 50% y 25%

Q Yc Y1 Vc V1 E2 E1 S1

m3/s m. m. m/s m/s m m m

100% 0.35 0.2499 0.6029 1.4005 0.4290 15.7499 16.0138 0.2639

75% 0.26 0.2091 0.5167 1.2964 0.3972 15.6948 15.9262 0.2315

50% 0.18 0.1682 0.4250 1.1655 0.3604 15.6374 15.8331 0.1957

25% 0.09 0.1096 0.2904 0.9553 0.2979 15.5561 15.6964 0.1403

Escogemos el valor mayor de S1 0.2639 m. (Teórico)

Por razones prácticas asumimos S1 0.30 m. (Práctico con fines constructivos)

3 Cálculo del tirante Y 3 y velocidad V 3

E2 = Cf 2 + S1 + y2 + V2 2/2g = 16.050

E3 = Cf 3 + y3 + V3 2/2g + 0.1 (V3

2/2g) = Cf 3 + y3 + 1.1 (V3

2/2g) = 12.9 + Y3 + 1.1 (V3

2/2g)

E2 = E3 ; V32 = Q

2/A

2; A =by + zy

23.150 = y3 + (1.1 Q

2 / ((2.5 Y3 + 1.5 Y3

3.150 = y3 + (1.1 Q2 / ((2.5 Y3 + 1.5 Y3

Tanteos

Q Y2 V2 E2 Y3 A3 V3 F3 Cte. Igualdad Y3

m3/s m. m/s m Kg/Kg m m

2 m/s 0.285

100% 0.35 0.2499 1.4005 16.0499 0.2850 0.2950 1.1865 0.7096 3.1499 0.225

75% 0.26 0.2091 1.2964 15.9948 0.2250 0.2194 1.1966 0.8054 3.0948 0.159

50% 0.18 0.1682 1.1655 15.9374 0.1590 0.1445 1.2108 0.9695 3.0374 0.086

25% 0.09 0.1096 0.9553 15.8561 0.0860 0.0719 1.2170 1.3250 2.9561

4 Cálculo del conjugado mayor Y4

(Q2/g.A3) + A3.Y´3 = Q

2/g.A4 + A4.Y´4 El valor de Y´3 e Y´4 es la distancia a partir de la superficie libre del agua, h

M3 = M4 Para sección rectangular:

El tirante Y3 se calcula estableciendo el balance de energías entre los puntos 2 y 3

Resolvemos la igualdad por tanteos para diferentes valores de Q, hallando los valores de Y 3

Se calcula aplicando la ecuación de la cantidad de movimiento



Y´3 = Y3 /2

Para sección trapezoidal: Y´3 = (Y3/3).((2. b + T)/(b+T))

T3 = b+2.z.Y3

A4 =by4 + zy42

Con ésta ecuación y con ayuda del Abaco de la fig. 4.19 se calcula Y4Preciamente se calcula:

r =V3

2

/(2.g.Y3)t = b /(Y3 .tgα)

j = Y4 /Y3

En el ábaco de la figura 4.19 con el valor de r y Q, hallamos el valor de j

Q T y´3 M3 r t j Y4 A4 T Y´4

m3/s m. m. m3 (Abaco) m. m. m. m.

100% 0.35 1.3200 0.1294 0.0805 0.2518 2.6316 1.0000 0.2850 0.2950 1.3200 0.1294

75% 0.26 1.2000 0.1038 0.0548 0.3243 3.3333 1.0000 0.2250 0.2194 1.2000 0.1038

50% 0.18 1.0680 0.0749 0.0324 0.4700 4.7170 1.0000 0.1590 0.1445 1.0680 0.0749

25% 0.09 0.9220 0.0415 0.0138 0.8778 8.7209 1.0000 0.0860 0.0719 0.9220 0.0415

5 Profundidad del Colchón

Q Yn(Y1) Y4 S2

m3/s 1.15Y4-Yn

100% 0.35 0.6029 0.2850 -0.2752

75% 0.26 0.5167 0.2250 -0.2580

50% 0.18 0.4250 0.1590 -0.2422

25% 0.09 0.2904 0.0860 -0.1915

Profundidad del colchón (S2) = -0.28 m.

Se asume: 0.00 m.

6 Longitud del Colchón

Se calcula con ayuda del Abaco de la fig. 4.20 donde:Xo = Y3/Yc Y3 = Tirante supercrítico

Y4 = Tirante subcrítico

L = Lr/Yc V3 = Velocidad supercrítica

Elmer García Rico (CONCYTEC, 1987.Perú), propone usar la sgte, Expresión para z >1

Lr = 8.5 (Y4 - Y3)

Obtendremos los siguientes valores

Q Y3 Y4 Lr

m3/s

100% 0.35 0.2850 0.2850 0.0000

75% 0.26 0.2250 0.2250 0.0000

50% 0.18 0.1590 0.1590 0.0000

25% 0.09 0.0860 0.0860 0.0000

Profundidad del colchón = 0.00 m.

7 Comprobación

1 2 V2/2g 3 4 5

0.1 (V32/2g) 0.1 (V4

2/2g)

El valor del tirante conjugado mayor Y4, se comprueba calculando el valor de la cantidad de movimiento M3 y M4debiendo ser éstos iguales o muy próximos.

Se escoge la profundidad más crítica;y ésta es:

El abaco de la fig. 4.20 fue elaborada por C. Andreani y M. Iglesias citados por Dominguez (3) Pág. 332 y como sepuede apreciar sólo se experimentó para valores de Z, igual a 1, 0.75, 2/3, 0.5, 0.25 y 0 ó talud vertical o de secciónrectangular. Se observa en dicho gráfico que las longitudes son mayores para lechos trapezoidales que pararectangulares.

Se escoge la profundidad más crítica

La comprobación consiste en recalcular los valores Y 3, Y 4, Lr para los diferentes valores de Q, con las dimensiones de la

caída hasta ahora calculadas.



15.70 Y2

S1 = 0.30 V32/2g V4

2/2g

15.4015 15.4

1:1

Y´4

Y3 12.90 12.8985

1 2 3 12.90 1:1 5 S2 = 0.0000

3.00 m. 3.00 m.e = 0.40 m. Asumido (Verificado en el ítem 8)

Lr = 0.00 m.

Usando los datos del esquema final obtendremos los siguientes valores:

Q Y3 T3 A3 Y´3 M3 V3 r t j Y4

m3/s (Abaco) m.

100% 0.35 0.2650 1.2800 0.2690 0.1210 0.0790 1.3012 0.3257 2.8302 1.0000 0.2650

75% 0.26 0.2080 1.1660 0.1993 0.0965 0.0545 1.3173 0.4252 3.6058 1.0000 0.2080

50% 0.18 0.1460 1.0420 0.1308 0.0690 0.0329 1.3378 0.6247 5.1370 1.0000 0.1460

25% 0.09 0.0800 0.9100 0.0664 0.0387 0.0143 1.3178 1.1063 9.3750 1.0000 0.0800

Para hallar el valor del tirante conjugado mayor Y4, en funciión del tirante conjugado menor Y3, se utiliza las siguientes expresiones:Para sección rectangular:

Y4 = -Y3 /2 + ((Y32 /4 )+ (2 Y3V3

2/g))1/2

Para sección trapezoidal:

Y4 = ((2/(b+ (2/3).(z.Y4)).((Q/g).(V3 - V4 )+ P3))1/2

P3 = Y32 .((b + (2/3) . (z.Y3))/2 Presión o empuje hidrostático

Q Nivel 4 Nivel 5

m3/s

100% 0.35 12.900 + 0.265 = 13.165 12.899 + 0.603

75% 0.26 12.900 + 0.208 = 13.108 12.899 + 0.51750% 0.18 12.900 + 0.146 = 13.046 12.899 + 0.425

25% 0.09 12.900 + 0.080 = 12.980 12.899 + 0.290

7 Espesor del Colchón

Ps = 2,400.00 Kg/m3Subpresión

V = 3,200.00 + 400.000 = 3,600.0 X 0.500 = 1,800.0 Kg/m2

Peso de la losa

Wc = 2.00 X 0.400 = 0.8 X 2,400.0 = 1,920.0 Kg/m2

Wc > V OK

La caída será de concreto con un ɣC = 2,400 Kg/m3, considerando un espesor de 0.30 m. con drenaje vertical, tendremos según Grissidebe ser igual o mayor que la subpresión y que una losa con drenaje vertical de espesor e, trabaja como si tuviera 2e.

RECALCULADOS LOS VALORES PARA LAS CARACTERÍSTICAS HALLADAS DE LA CAÍDA Y COMPROBADOS SEGÚN LA EC. DE LA CANTIDEBIENDO SER M3~M4 SE CHEQUEAN LOS NIVELES DE AGUA ENTRE LOS PUNTOS 4 Y 5.

SE PUEDE OBSERVAR QUE EN LOS CUATRO CASOS EL NIVEL DE AGUA EN 5 ES MAYOR QUE EL NIVEL DE AGUA EN 4, LO QUE SIGNIRESALTO SERÁ DISIPADA DENTRO DEL COLCHÓN Y ES LO QUE SIEMPRE DEBE BUSCARSE, EL CASO IDEAL SERÍA CUANDO ÉSTOS N



15.4

0.0005

2.50

12.9



FORMAS Y CARACTERISTICAS DE RESALTO HIDRAULICOS - TIPOS DE ESTRUCTURAS DE DISIPACIÓN (SÓLO PARAS SECCIONES R

2)2 (2g))

2)2 (2*9.81))

Igualdad

0.29

0.23

0.17

0.09

asta el centro de gravedad G de las sección evaluada:



M4

m3 Δ

0.0805 0.0000 0.0%

0.0548 0.0000 0.0%

0.0324 0.0000 0.0%

0.0138 0.0000 0.0%

Red. Al déc. Máx

1 %



2.80

12.90 + 3 + . 3 g

A4 T Y´4 M4

m. m. m. m3 Δ 3.150 = y3 + (1.1 Q / ((2.5 Y3 + 1.5 Y3 ) (

0.2690 1.2800 0.1210 0.0790 0.0000 0.0% 3.150 = y3 + (1.1 Q / ((2.5 Y3 + 1.5 Y3 ) (

0.1993 1.1660 0.0965 0.0545 0.0000 0.0% Tanteos:

0.1308 1.0420 0.0690 0.0329 0.0000 0.0% Y3 Igualdad

0.0664 0.9100 0.0387 0.0143 0.0000 0.0% 0.265 0.277

0.208 0.219

0.146 0.157

0.080 0.090

= 13.501

= 13.415= 13.324

= 13.189

:¨El Peso del concreto

Red. Al déc. Máx

1 %

AD DE MOVIMIENTO,

ICA QUE LA ENERGÍA DELIVELES RESULTEN IGUALES



CTANGULARES)



g))

*9.81))

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