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Diseño de una caída vertical en canales
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Se desea trazar un canal de desviacin cuya capacidad mxima de conduccin ser de 2.00 m3/s.
Habindose determinado una seccin revestida, trapezoidal con taludes 1:1, base de 1.00 m, profundidad total
de 0.75 m, y con pendiente longitudinal S = 0.007. Se determin, del levantamiento topogrfico de la faja por
donde se ubicar el trazo, que la pendiente del terreno es de 0.05 (5 %), y como es conveniente tener la caja
la caja del canal excavada en corte, la excavacin debera estar entre 2.00 m y 0.60 m de profundidad, lo cual
hace necesario ubicar cadas verticales cada 32.50 m.
I.- CLCULOS HIDRULICOS;
1.- Las caractersticas del canal de ingreso son iguales a la salida, despus de la cada:
DATOS PREVIOS:
Ancho de solera (b) = 1.00 m
Caudal (Q) = 2.00 m/s
Pendiente (S) = 0.0070 m/m
Rugosidad (n) = 0.025
Gravedad (g) = 9.81 m/s
Tirante (Y) = 0.60 m
Talud horizontal (z) = 1
Calculamos la velocidad:
Por frmula:
rea (A) = 0.96 m ------------>>> Para la seccin dada.
2.08 m/s
Determinamos en tipo de flujo:
Por frmula:
Fr = 0.86
Como Fr < 1, entonces se trata de un flujo subcrtico.
2.- Calculamos el ancho de la cresta "w ", segn la frmula: , de donde:
Caudal (Q) = 2.00 m/s
= 0.55
Gravedad (g) = 9.81 m/s
Altura de agua sobre la cresta (H) = 0.60 m
De donde:
DISEO DE CAIDA VERTICAL TIPO SAF 5
Velocidad (V) =
2.00 m
0.60 m
1.40 m
32.50 m
32.50 m
0.60 m
S = 0.05
S = 0.007
11
b = 1.00 m
Y = 0.60 m
0.15 m
= /
=
=
=
Reemplazando datos tenemos:
w = 2.65 m
El cual ser necesario aumentar en un 10% para contrarrestar las contracciones laterales.
Usaremos : w = 2.9 m
Por lo tanto ser necesario proveer una transicin de ingreso con deflexin mxima 1:2.
3.- Deterinacin del tirante crtico del canal de ingreso:
------------->> Z = 0.64
Ancho de canal (b) = 1.00 m 1.00
0.64
z = 1.00
LUEGO:
Para estas condiciones, de acuerdo al grfico de curvas, el tirante crtico, ser:
Yc/b = 0.58 m ; siendo b = 1.00 m
Entonces: Yc = 0.58 m
12
2.90 m1.00 m
2.00 m
=
. =
/. =
0.64
0.58
4.- Tirante mnimo necesario para controlar el salto hidrulico (Y3):
Y3=2.15Yc= 1.25 m
5.- Tirante del canal de salida (Y4):
Y4 = 0.60 m
6.- Clculo de la cota de fondo (D) :
Supongamos cota relativa en B = 100.00
Cota C = Cota B + Y4 Cota D = Cota C - Y3
Cota C = 100.60 Cota D = 99.35
Desnivel al piso del canal, c = Cota relativa en B - Cota D
c = 0.65 m
7.- ho = Cota A - Cota D ho = 2.05 m ho/Yc = 3.53
8.- h2 = ho - Y3 h2 = 0.80 m h2/Yc = 1.38
9.- Con el grfico determinamos L1:
L1/Yc = 4.00 L1=4.0*Yc= 2.32 m
ho/Yc3.53
L1/Yc4.00
h2/Yc 1.38
1.40 m ho = A-D
Y3Y4
DADO
A = 101.40
TERRENO NATURAL
c
B = 100
D = 99.35
S = 0.007
10.- L2 = 0.8 * Yc L2 = 0.46 m
11.- L3 = 1.75 * Yc L3 = 1.02 m
12.- LB = L1 + L2 + L3 LB = 3.80 m
LB 3.80 m
13. Dimensin de los bloques y sardinel transversale:
a = 0.8 * Yc ------------->> a = 0.46 m
f = 0.4 * Yc ------------->> f = 0.23 m
d = 0.4 * Yc ------------->> d = 0.23 m
14.- Siendo el ancho w = 2.9 m , no representa una longitud considerable, por lo tanto no se re_
quiere sardinel longitudinal.
15.- Borde libre por encima del nivel de agua, b = 0.85 * Yc :
b = 0.49 m
16.- Proveer muros de ala a 45 con respecto al eje longitudinal.
II.- DIMENSIONAMIENTO Y DETALLES ESTRUCTURALES:
El dimensionamiento y detalles estructurales seran mostrados en el (los) plano(s) respectivo(s).
1.38
> 2.00
TIRANTES
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