Diseño de Acueducto I .- ) Diseño Hidráulico 1, ) Características del Canal Sección del Canal de conducción (Trapezoidal)
Los datos que se muestran, son las característica del canal de conducción Material : Q= b= n= S= Z= T= Y= V= F= Flujo :
Mampostería de piedra 0.6 m3/s 1 m 0.02 0.002 m/m 0.5 1.5 m 0.5 m 0.98 m/s 0.49 Sub Crítico
Sección del Acueducto (Rectangular )
Esta sección se cálculo con el caudal anterior y combinando las demás variables, buscando en todo momento que la velocidad se encuentre en el rango permisible y que el tirante varíe ligeramente respecto al anterior (se recomienda que los tirantes en el canal de conducción y el acueducto sean iguales) Material : Q= b= n= S= V= Y= F= Flujo :
Revestido de Concreto 0.6 m3/s 0.8 m 0.015 0.002 m/m 1.17 m/s 0.64 m 0.46 Sub Crítico
2.- ) Cálculo: Longitud de la Transición
L= B1 =
( B1-B ) / ( 2 Tag 12º30`)
Ancho del canal de entrada (T )
=
1.5
m
B=
Ancho del acueducto
=
0.8
m
L=
Longitud de la transición
=
1.58
m
L=
A
1.60
m
Vista de Planta B
D
C
Corte Longitudinal
V2 / 2g
V1 / 2g
V3 / 2g
Y2
Y1
Cota A
Y3
Cota C
Cota B
Cota D
Acueducto Canal
Transición
Transición
Canal
3.- ) Cálculos Hidráulicos
Los cálculos realizados tiene como referencia el gráfico anterior. Es necesario resaltar que las características a la entrada y salida del acueducto se refieren a la transición donde se produce el cambio de sección. Datos de los Cálculos
V1 = V2 = V3 = Y1 = Y2 = Y3 = L´ = S=
0.98
m/s
(En la sección trapezoidal)
1.17
m/s
(En el acueducto, sección rectangular)
0.98
m/s
(En la sección trapezoidal)
0.50
m
(En la sección trapezoidal)
0.64
m
(En el acueducto, sección rectangular)
0.50
m
(En la sección trapezoidal)
7.00
m
(Longitud del acueducto del plano)
0.002
m/m
(pendiente del Acueducto)
Características a la Entrada del Acueducto
Y(A-B) =
( 1+C1) hV 2
D
Y(A-B) = Incremento Pelo de Agua V=
Diferencia en la Carga de Velocidad
C1 =
Coeficiente de Pérdida en la Entrada
Dh
C1 =
0.3
(por Tablas)
V=
0.021
m/s
Y(A-B) =
0.027
m
Dh D
2
[V2 - V1 ] / ( 2 * g)
hV=
Y(A-B) =
0.027
m
Características a la Salida del Acueducto
Y(C-D) =
( 1+Co) hV 2
Y(C-D) =
2
[V2 - V3 ] / ( 2 * g)
hV=
Incremento Pelo de Agua
hV=
Diferencia en la Carga de Velocidad
Co =
Coeficiente de Pérdida a la Salida 0.5
Co =
(por Tablas)
hV=
0.021
m/s
Y(C-D) =
0.031
m
Y(C-D) =
0.031
m
Cálculo de las Cotas en los Tramos
Cota B =
2
Cota B =
288.40
msnm
Cota A =
288.588
msnm
Cota C = Cota C =
Cota D = Cota D =
2
Cota A + Y1 - [Y2 + Y(A-B)] + [ V1 /2g - V2 /2g ] (del plano)
Cota B - L * S 288.386
msnm
Cota C + Y2 + Y(C-D) - Y3 + V22 /2g - V32 /2g 288.578
msnm
4.- ) Verificando los Cálculos Pérdidas de carga
ht =
Cota A - Cota D
ht =
Pérdida en todo el tramo
ht = S ht =
=
0.010
0.010
m
m
( hV * C1) + ( L´ * S) - ( hV * Co) S ht =
0.010
m aceptable
Sht = ht Verificando Sección del Acueducto
b= y=
b/Y
=
0.80 0.64
m m
b/Y
=
<1 a 3 >
1.25
aceptable
Verificando el Tipo de Flujo
Si n´ =0,8n Q= b= n`= Y= V= F=
0.6 0.8 0.012 0.54 0.39 0.61 (flujo subcritico9
Verificando en borde Libre
Recomendado: 0,25 m para Tirantes que varían entre 0,4 a 0,6
Entonces : Altura Total del Tirante en el Acueducto será: ht =
0,65 +0,25 =
0.9
m
m
II .- ) Diseño Estructural
Estructuras planteadas Las estructuras que diseñaremos son: 1 ) El acueducto; con una longitud de 7.00 m (obtenidas del plano). Debido a que esta longitud es pequeña no necesita columnas, 2 ) Por motivos de ilustración del problemas se diseñará una columna, pero no como parte de la estructura sino como un anexo * ) Es necesario recalcar que la estructura de transición se encuentra en terreno firme
Caja del Acueducto
Para realizar los calculo estructurales se a tomado en cuenta ciertas Asunciones Asunciones
* Losa soportado por las vigas laterales * Viga soportado por las columnas * Caso critico de diseño Carga llena lateral sin borde libre * Diseño : 1.-) Cargas que actúan en la sección transversal 2,-) Cargas que actuán sobre las vigas en sentido longitudinal
P
=
0,3
b = 0,8
P
h = 0,9 G1
G1
d = 0,15
*B
*C
*A
Unidades en metro
s
Cálculos
1.-) Cargas que Actúan en la Sección Transversal Esquema : d = 0,15 b = 0,8
Características Viga
h G1
G1
h= b= d= ga = gc =
fy= *B
*C
*A
d = 0,15
Losa
Unidades en
Presión Lateral del Agua en A (Momento en A ) Ma =
Ma =
3
a
* [ ( h + 0,5 d ) / 6]
154.48
Kg - m / m
Presión en el Centro de la Losa (Momento C )
q
=
q=
Mc = Mc =
h a
1260
d c
Kg / m2
q *( b + d )2 / 8 ] - Ma -12.33
Kg - m / m
0.90 0.80 0.15 1000 2400 4200
m m m Kg / m3 Kg / m3 kg / cm2
Cálculo del Refuerzo Vertical de la Cara Lateral de la Viga Esquema 1 metro de alto
C = 0,04
Refuerzo por temperatura f 1/4 @ 10 cm
d
´
Refuerzo transversal f 3/8 @ 30 cm
A
d=15 cm
1 metro lineal
d=15 cm
Cálculo del Acero de refuerzo por metro lineal
C=
0.04
m
Barra con f 3/8´´ =
0.95
cm
d´ = d - c -( f /2 ) =
10.53
cm
Mu = Mu =
As = As =
As mínimo = As mínimo =
a 27805.78 u 0.70
(momento último)
Kg - cm /m
* f y * d´ ] cm2/m
* 100 * d´ 1.58
(Área de acero Calculado) (el coeficiente 0,0015 recom
2
cm / m
(Área de acero Mínimo reco
Cálculo del numero de varillas
As As
mínimo
=
1.58
cm2 / m
( f 3/8)
=
0.71
cm2
# de varillas = [ As mínimo ] / [ As ( f 3/8) ] = 2.23 Entonces por razones Prácticas: 1 varillas de f 3/8 cada 30 cm
= 3 varillas p
endado ) endado)
r metro lineal
Cálculo del acero por contracción y temperatura
AS. Viga (cara) = As
( f 1/4)
0,0025 * 100 * d = 0.32
=
# de varillas = [ As
mínimo ]
para altura de h =
3.75
cm2/m
( el metro de
cm2 / [ As (
)] =
f 1/4
0.9
# de varillas = 11,72 * 0,9 =
11.7
m 10.55
Entonces acero por temperatura: 1 varillas de f 1/4 cada 10 cm
varillas por m
lto)
tro alto
Cálculo del Refuerzo Horizontal de la losa del Canal Esquema
Refuerzo por t f 1/4 @ 10 cm d=15 cm
c
1 metro lineal Refuerzo transversal f 3/8 @ 30 cm
d
´
Cálculo del Acero de refuerzo por metro lineal
C=
0.04
m
Barra con f 3/8´´ =
0.95
cm
d´ = d - c -( f /2 ) =
10.53
cm
Mu = Mu =
As = As =
As mínimo = As mínimo =
a -2219.91 u -0.06
(momento último)
Kg - cm /m
* f y * d´ ] cm2/m
* 100 * d´ 1.79
(Área de acero Calculado) (el coeficiente 0,0017 recom
2
cm / m
(Área de acero Mínimo reco
Cálculo de numero de varillas
As As
mínimo
=
1.79
cm2 / m
( f 3/8)
=
0.71
cm2
# de varillas = [ As mínimo ] / [ As ( f 3/8) ] = 2.52 Entonces por razones Prácticas: 1 varillas de f 3/8 cada 30 cm
= 3 varillas
emperatura
endado ) endado)
or metro lineal
Cálculo del acero por contracción y temperatura
AS. Losa (cara) = As
( f 1/4)
0,0018 * 100 * d = 0.32
=
# de varillas = [ As
mínimo ]
cm2/m
2.7
( el metro de a
cm2 / [ As (
8.4
)] =
f 1/4
para un ancho de 1,1 (ancho, losa+viga) h = # de varillas = 11,72 * 0,9 =
1.1
m
9.28
Entonces acero por temperatur:1 varillas de f 1/4 cada 10 cm
varillas por m
ncho)
tro lineal
2.-) Cargas que Actúan en Forma Longitudinal sobre las vigas * Peso Propio de la Viga * Peso Propio de la Losa * Peso del Agua Sobre la Losa
Datos h=
0.90
m
b=
0.80
m
d=
0.15
m
a=
1000
Kg / m3
c=
2400
Kg / m3
fy=
4200
kg / cm2
f ´c =
210
Kg /cm2
q=
1260
Kg /m2
L=
7
m
Longitud de la Luz
Peso Propio de la viga Lateral
G1 = G1 =
h + d ) * d * gc 378.00
Kg / m
Peso Propio de la losa y el Agua sobre cada Viga Lateral
Q= Q=
*q*b 504
Kg / m
L = 7,00 m "Acueducto"
c = 0,4
C=
0.4 m
Mu = Mu =
2
[ 1,8*Q+1,5 * G] * [ L - 2*(C/2)} /8 8027.02
Kg - m
Reacción de Cada Viga Lateral Hacia la Columna R= R=
( Q + G1 ) * L* 0,5 3087
Kg
Calculo del acero de refuerzo longitudinal
viga d
´´
h
Losa
Refuerzo longitudinal f 3/4
d
´
As =
* f y * d´´ ]
Mu
C = Barra con f 3/4´´ = d´´= h+d - c -( f /2 ) = As =
2.12
As mínimo = As mínimo =
0.04 1.9 100.050
m cm cm
cm2/m
(Área de acero Calculado)
cm2 / m
(Área de acero Mínimo reco
* d * d´´ 3.00
Calculo de # de Varillas
As mínimo = As ( f 3/4 ) =
3.00 2.8
# de varillas = [ As
mínimo ]
/ [ As (
f 3/*4
)] =
Entonces por razones Prácticas: 1 varillas de f 3/4
1.06
= 1 varillas
endado)
