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"AO DE LA INTEGRACIN NACIONAL Y EL RECONOCIMIENTO DE NUESTRA DIVERSIDAD"
ESCUELA DE INGENIERA QUMICATEMA
:DISEO ESTRUCTURAL DEL AZUD DE BARRAJE
CURSO
:ESTRUCURAS HIDRULICASPROFESOR:ING. ORLANDO SUREZ ELIASALUMNA:ROMEO RODRGUEZ IRISCICLO
:X
FECHA
:03 DE AGOSTO DEL 2012PIURA - PER
DISEO ESTRUCTURAL DEL AZUD DE BARRAJE
IntroduccinUna bocatoma, o captacin, es una estructura hidrulica destinada a derivar desde unos cursos de agua, ro, arroyo, o canal; o desde un lago; o incluso desde el mar, una parte del agua disponible en esta, para ser utilizada en un fin especfico, como pueden ser abastecimiento de agua potable, riego, generacin de energa elctrica, acuicultura, enfriamiento de instalaciones industriales, etc.
Tradicionalmente las bocatomas se construan, y en muchos sitios se construyen aun, amontonando tierra y piedra en el cauce de un ro, para desviar una parte del flujo hacia el canal de derivacin. Normalmente estas rudimentarias construcciones deban ser reconstruidas ao a ao, pues las avenidas las destruan sistemticamente.
Las bocatomas construidas tcnicamente constan en general de las siguientes partes:
Compuerta de control y cierre de la compuerta;
Dispositivo para medir los niveles, aguas arriba y aguas abajo de la compuerta de control. Estos pueden ser simples reglas graduadas o pueden contar con medidores continuos de nivel y trasmisores de la informacin al centro de operacin, el que puede contar con mecanismos para operar a distancia la compuerta;
Si se encuentran en ros y arroyos, generalmente constan tambin de:
Un vertedero para fijar la seccin del curso de agua, tanto planimtricamente, como en cota, evitando de esta forma la migracin del curso de agua en ese punto y su socavacin, lo que podra dejar la bocatoma inoperante;
Un canal de limpieza, provisto de compuertas, para permitir el desarenamiento de la aproximacin a la bocatoma.
Frecuentemente se completa la bocatoma con una reja y un desarenador, para evitar que el transporte slido sedimente en el canal dificultando los trabajos de mantenimiento del mismo.
1. Azud: palabra de origen rabe que significa 'barrera', siendo esta habitual para elevar el nivel de un caudal o ro con el fin de derivar parte de este caudal a las acequias.
Realmente es una presa, pero suele conservar la denominacin de origen rabe cuando se corresponden a presas de pequeo tamao y de origen musulmn.
Si bien esta primera denominacin es la ms habitual, tambin su uso sera el que corresponde a la noria. Habiendo cado en desuso esta denominacin.
El azud, es parte importante en los sistemas de regado por mtodos tradicionales, en los que los azudes, junto a la acequias formaban un sistema hidrulico, que adems de servir de uso para riego, alimentaba los lavaderos, abrevaderos para animales, e incluso se utilizaba la fuerza del agua para los molinos de agua.
Estos sistemas siguen siendo usados en la zona mediterrnea principalmente en la huerta de Valencia y la huerta de Murcia.
Modernamente el azud se utiliza en minicentrales hidroelctricas para crear un embalse artificial que garantice la captacin del caudal mnimo necesario para la operacin de la central y la produccin de energa elctrica. La mayor ventaja del azud es que acta como un muro de gravedad para soportar el empuje hidrosttico y al mismo tiempo tiene la funcin de vertedero de excedentes.
Por lo general son estructuras de hormign y su seccin transversal es de forma curvilnea para adaptarse a los principios de la mecnica de fluidos, de esta manera se minimiza el rozamiento del agua con la superficie del azud para evitar la erosin.Todo azud debe tener seguridad contra los siguientes aspectos:
1. Contra el deslizamiento y volteo
2. Contra el sifonamiento (Fenmeno de inestabilidad hidrulica que se puede producir en arenas y limos consistente en la prdida de consistencia del suelo o ciertos vacios debido a los valores de escurrimiento)
3. Contra socavaciones al pie del azud
4. Contra filtraciones tanto al pie del azud como en las laderas.
Se debe conocer el caudal mximo del rio. Si no hay datos histricos se busca el indicio del caudal mximo del rio o de avenidas.
T1
DISEO DE MURO DE CONTENCION EN VOLADIZO0,30N.T.N
PANTALLA9,60Hp
Datos de la pantalla.
Hp=9,60mAltura de la pantalla.
T1=0,30mAncho de la pantalla.FLUJO DE AGUA
T2=2,00mBase del triangulo.
Datos del taln
Hz=1,00mAltura del talon.
B1=8,00mAncho del talon.
B2T2
Datos de la punta.N.T.N1,002,006,00
Hz=1,00mAltura de la punta.PUNTATALON1,00Hz
B2=1,00mAncho de la punta
8,00
B1
9,00
B
Datos del Terreno:
=2,00kg/cm2Resistencia del terreno.
s=1,60tn/m3Peso especifico del terreno.
m=2,00tn/m3Peso especifico promedio entre Concreo y terreno.
=28,00Sex.Angulo de friccion interna de EMS.
=28,00Sex.Arco tangente del coef. de friccin.(Concreto vaciado in situ).
Tang =0,532
f=0,60Coef.de friccin para estabilidad al desliz.(El terreno de Cimentacin es el suelo)
c=0,00Cohesion.(Se obtuvo de la tabla N01)
Ka=0,361Coeficiente de presin activa
Ka.s=0,578tn/m3
Datos de la Sobrecarga:
Ws/c=0,50tn/m2Sobrecarga actuante
ho=0,31mAltura equivalente a Ws/c
Datos del Concreto Armado:
f'c=175kg/cm2Resistencia del Concreto.
fy=4.200kg/cm2Esfuerzo de fluencia del acero.
ca=2,40tn/m3Peso especifico del concreto armado.
Datos de los Factores de Seguridad:
FSD:1,50Factor de Seguridad al deslizamiento.
FSV:1,75Factor de Seguridad al volteo.
Dimensionamiento de la Pantalla.
Pa=5,55tn/m2Presion activa.
Fa=26,62tn.Fuerza activa.
Hpal=3,20mBrazo de palanca.
Mn=85,18tn_mMomento Nominal
FAC=1,70Factor de Amp. De Carga.
Mu=144,80tn_mMomento Ultimo.
=0,004Asumimos cuanta.
=0,096
d=1,01mPeralte efect. de pantalla
T2=1,06m
T2=2,00mRedondeando
Verificacin del Cortante en la base de la pantalla.
Vud=28,75tnCortante ultimo a "d" de la base de la pantalla.
Vnd=33,83tnCortante nominal a "d" de la base de la pantalla.
Vc=90,21tnResistencia del concreto al corte.(As de pantalla des traslapa).
Chequeo:OK
Dimensionamiento de la Zapata. (Talon + Punta).
Ht=10,60mAltura Total del Contrafuerte
B1>3,83m
B1=4,68m
B1=8,00mRedondeando
B2=0,50mBmin 0.50m
B2=1,00mRedondeando
B =9,00m
Hz=1,00mPeralte de Zapata.
Verificacin de la Estabilidad.
PiPesosBrazoP.X
P121,604,50097,20Zapata.
P26,912,85019,70Pantalla Parte Recta
P319,582,13341,78Pantalla Parte Inclinada.
P492,166,000552,96Peso de terreno.
Ptotal140,26711,64
Pa=6,12tn/m2Presion activa.
Fa=32,45tn.Fuerza activa.
H_alt.3,53mAltura donde se aplica Fa.
Ma=114,67tn_mMomento activo.
ChequeoFSD:2,59OK
ChequeoFSV:6,21OK
Presiones sobre el Terreno.
Xo=4,26mposicion de la Resultante.
exc_max=1,50m
exc=0,24mOK, cae dentro del tercio central
q1=18,08tn/m2OK,la presion es menor a la admisible
q1=13,09tn/m2OK,la presion es menor a la admisible
T1
DISEO DE MURO DE CONTENCION EN VOLADIZO0,30N.T.N
PANTALLA9,60Hp
1,00Diseo de la pantalla.
1,01Acero en la base.
TERRENO DE
Mu_max=144,80tn_mRELLENO
T2=2,00m
d2=1,95m
a=5,68cmBloque de comp. Supuesto.(Iterar).
As=19,91cm2Repartir en 1.00ml
a=5,62B2T2
Numero ACI de Varilla6/8"1,002,006,00
As =2,85cm2PUNTATALON1,00Hz
S=0,14mEspaciamiento
=0,0010Cuanta dada8,00
_min=0,0018Cuanta minimaB1
_final=0,0018Cuanta final
As =35,14
9,00
S=0,08mEspaciamiento finalB
1,02Calculo del Punto de Corte.
Mu_max/2=72,40tn_m
Hc=7,62mProf, de Corte
H_corte=1,98mAltura de Corte.
L_corte=3,93mLongitud de Corte.
L_corte=4,00mRedondeando.
1,03Refuerzo Horizontal Arriba
Se usara refuerzo en 02 capas
1.03.01Refuerzo Horizontal Parte Inclinada
_min=0,0020Minima.
As =4,00cm2
Numero ACI de Varilla3/8"
As =0,71cm2
S=0,18mEspaciamiento
1.03.01Refuerzo Horizontal Parte Recta
_min=0,0020Minima.
As =1,67cm2
Numero ACI de Varilla3/8"
As =0,71cm2
S=0,43mEspaciamiento
1,04Refuerzo Horizontal Intermedio
Se usara refuerzo en 02 capas
1.04.01Refuerzo Horizontal Parte Inclinada
T12=1,150Peralte intermedio.
_min=0,0020Minima.
As =15,33cm2
Numero ACI de Varilla5/8"
As =1,98cm2
S=0,13mEspaciamiento
1.04.02Refuerzo Horizontal Parte Recta
_min=0,0020Minima.
As =7,67cm22,2
Numero ACI de Varilla4/8"
As =1,27cm2
S=0,17mEspaciamiento
1,05Refuerzo Horizontal Abajo
Se usara refuerzo en 02 capas
1.05.01Refuerzo Horizontal Parte Inclinada
T12=2,000Peralte intermedio.
_min=0,0020Minima.
As =26,67cm2
Numero ACI de Varilla6/8"
As =2,85cm2
S=0,11mEspaciamiento
1.05.02Refuerzo Horizontal Parte Recta
_min=0,0020Minima.
As =13,33cm2
Numero ACI de Varilla6/8"
As =2,85cm2
S=0,21mEspaciamiento
2,00Diseo de la Zapata.
Ws=15,36tn/mCarga vert. Debida al peso del terreno.
Wpp=2,40tn/mCarga debida al peso propio.
2,01Diseo de la Zapata anterior. (Punta).
Wu_max=28,57tn/m
Mu=14,29tn_m
a=1,18cmBloque de comp. Supuesto.(Iterar).
As=4,15cm2Repartir en 1.00ml
a=1,17cm
As_min=16,51cm2
As_final=16,51cm2
Numero ACI de Varilla6/8"
As =2,85cm2Pasar la mitad del refuerzo vertical de la pantalla
S=0,17mEspaciamiento
Verificar Cortante.
2,02Diseo de la Zapata posterior. (Talon).
q'b=3,32tn/m
qB=16,42tn/m
Wu_max=24,86tn/m
Mu=89,73tn_m
a=7,54cmBloque de comp. Supuesto.(Iterar).
As=27,00cm2Repartir en 1.00ml
a=7,62cm
As_min=16,51cm2
As_final=27,00cm2
Numero ACI de Varilla8/8"
As =5,07cm2Pasar la mitad del refuerzo vertical de la pantalla
S=0,19mEspaciamiento
Chequeo del Cortante.
X=5,06Dist. a "d" de la cara.
q'dc=2,80Carga del terreno a d de la cara.
Vud=25,98tn
Vn=30,57tn
Vc=65,91tn
Verif.OK
2.03.01 Acero Minimo
_min=0,0018Minima.
As =18,00cm2
Numero ACI de Varilla5/8"
As =1,98cm2
S=0,11mEspaciamiento
2.03.01 Acero de Montaje
As_min=57,15cm2
Numero ACI de Varilla5/8"
As =1,98cm2
S=0,50mEspaciamiento