DISEÑO HIDRAULICO (1)

8/18/2019 DISEÑO HIDRAULICO (1)

1/23

R: Radio hidráulico (m)

S: Pendiente (m/m)

n: Coefciente de rugosidad

10.03.03 DS!"# $DR%&'C# D! %D!!S

'a caudales de dise*o+ a considerar en el dimensionamiento hidráulico+ seo,tu-ieron mediante la alicacin el todo Racional+ ara cuencas menores a10 2m.

Para el modelamiento hidráulico se emle el rograma 4lo5 aster+ unaalicacin de lo rouesto se resenta a continuacin:

Donde:

6S: Descarga e7trema de solidos (m3 /s)

6: Caudal e7tremo li8uido (m3 /s)+ ara un tr90 a*os

S: Pendiente del cauce (m/m) 0.00

a. DS!"# $DR%&'C# D!' %D! ;%'C& PR#?R!S@% 10AB

Determinacin del caudal de dise*o:

Datos:

rea: B.B0 2m.

C: 0.3

P (tr90 a*os):1.mm

(mm/hr):1.E0 mm/hr (@alor o,tenido mediante la alicacin del todode ?runsFG)

6: (m3/hr): C%/3.B

ReemlaHamos se tiene: 6 (tr90 a*os)

Caudal de dise*o: 11. m3 /s

% continuacin se resentan los arámetros hidráulicos+ como resultadodel dise*o hidráulico alicando la ecuacin de anning.


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Parámetros $idráulicos

ProIect Descrition 2m 10AB

JorFsheet Circular Channel K1

4lo5 !lement Circular Channel

ethod anningLs 4or

Sol-e 4or CircularDiameter

nut Data

annings CoeMcient 0.0E

Sloe 0.030000m/m

Deth 0. m

Discharge 11.00 m3

/s

Results

Diameter 1+ N1B+NOO

mm

4lo5 %rea .O m

Jetteed Perimeter 3O.OO m

o Jidth 3O.ON m

Critical Deth 0.N m

Percent 4ull 1.eK Q

Critical Sloe 0.00ON31m/m

@elocitG .01 m/s

@elocitG $ead 0.1 m

Secifc !nergG 0.E3 m


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4roude um,er 1.B

a7imun Discharge 1+ 1NO+ 3EB+ B+NOE m3

/s

Discharge 4ull 1+ 10+ BE+ BOB+B0

m3 /s

Sloe 4ull 3.3OO31eK1Nm/m

4lo5 Ge Suercritical

De donde se tiene 8ue la longitud hidráulica+ re8uerida ara e-acuar estecaudal con un tirante de dise*o 0. m es de 3O.OO m con un tirante má7imode 0.N m. Sin em,argo+ se adot una longitud de E0.0 m .!l mismo criteriose alic al dise*o de los demás ,adenes+ conorme se detalla en el cuadro $DKE

C&%DR# $D > E

R!'%C# D! %D!!S PR#!C%D#S

T om,re

de

6ue,rada

Progresi-a

2m

CaracterUsticas ?eomtricas

'ongitud(m)

%ncho (m) 4lecha(m)

1 %lcuniH 10AB E0.00 10.00 0.30


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!l$iguern

1BA310 E0.00 10.00 0.30

3 ran8uilla 1ANB 30.00 10.00 0.30

E s/n 1NAB00 30.00 10.00 0.30

anti,am,a

1OAO0 30.00 10.00 0.30

B s/n 130A 30.00 10.00 0.30

s/n 133A30 30.00 10.00 0.30

N ngenioV 13BAEN O0.00 10.00 0.30

O s/n 13NAE30 30.00 10.00 0.30

10 %nchanch

on

1EEABE0 30.00 10.00 0.30

ota:V escorrentUaX en esteestudio los caudales se o,tu-ieron mediante la alicacin del modelo$!C > $S+ ara eriodos de recurrencia de 100 a*os+ conorme a lanormati-idad -igente.

c. #D!'%!# $DR%&'C#K%P'C%CY D!' #D!'# $!CKR%SSe uede simlifcar el ZuIo del agua en un cauce natural comounidimensional+ es decir+ la roundidad G -elocidad solo -arUan en ladireccin longitudinal del canal+ cuGo eIe se suone aro7imadamente


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una lUnea recta+ la -elocidad es constante en cual8uier unto de laseccin trans-ersal.Si se mantiene la hitesis metodologUa de un ZuIo ermanente +es decir8ue el caudal no -arUa con el tiemo + ero con una -ariacin aulatinade la -elocidad en el esacio + G or tanto del tirante + al no modifcarseel caudal + el rgimen reci,e el nom,re de gradualmente -ariado + G enl se roduce una distri,ucin hidrostática de las resiones.'os erfles ueden analiHarse considerando rgimen suercrUtico Gsu,critico. Para la estimacin de -elocidades G tirantes + se sele alicarel denominado mtodo de aso estándar (standard Ste ethod) + 8ueresuel-e la ecuacin dinámica del ZuIo gradualmente -ariado igualandola energUa en dos secciones consecuti-as mediante un rocedimientocUclico de aro7imaciones sucesi-as .Para ellos se emle el modelocomutacional $!CKR%S (Ri-er %nálisis SGstemX &S%C!).!l modelo $!CKR%S realiHa los cálculos de ni-eles de agua utiliHando laecuacin de la energUa.

4?&R% T 11.01.K

Donde:


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!n todos los casos+ los re8uerimientos de luces defnidos orconsideraciones hidráulicas+ ueron ineriores a los determinados ornecesidad de traHo.De acuerdo a lo indicado en el anual de Dise*o de Puentes (CK003)+se de,erá garantiHar un estándar hidráulico maGor ara el dise*o de lacimentacin del uente 8ue es usualmente re8uerido ara eldimensionamiento del área de ZuIo a ser confnada or este.Con resecto al ,orde li,re+ el anual de Dise*o de Puentes (itulo )indica 8ue + so,re los cursos de agua + se de,e considerar como mUnimouna altura li,re de 1.0 a .0 m medida a artir del ni-el de aguase7traordinario hasta el ondo de las -igas o losas de la estructura + segWnsea el dise*o estructural de la misma .Para las o,ras de encauHamiento G roteccin+ se consider un ,ordeli,re no menor a 1.0 m.Para eectos de estimaciones del ni-el de soca-acin+ se emle elcriterio de 'aursen+ en el sentido de -erifcar este arámetro ara uneriodo de recurrencia de 00 a*os.

e. P%R%!R#S $DR%&'C#S ! P&!!S P##!S'os arámetros hidráulicos considerados ara estimar los ni-eles deaguas má7imas e7traordinarias G la soca-acin otencial+ se resentanen los cuadros $DKE3 EE+ ara eriodos de retorno de 100 G 00 a*osresecti-amente.

C&%DR# $D E3

C%&D%' D! DS!"# P%R%!R#S $DR%&'C#S D! P&!!S P##!S R9100 %"#S

Progresi-a

Cuenca

Puente oontn

Caudal (m3 /s) @elocidad

má7ima(m/s)

irantemá7imo (m)

reahidráulic

amá7ima

(m)

'uHmUnima

(m)

%!(msnm

)

orde

li,re(m)

'i8uido

'U8uidoG solido

11OAB0

C1 'anchiconga E1.10 E1.0 .B . 1.E .NB 1B1.E

.

1A3E.

C !l olino B.0 O.00 E.0 0.ON O.E1 O.B0 11.N0

.10

1EAE1

C3 Santa solina E.00 .N0 .0 0.B .03 10.O 1E.B

1.N0

131AOO

C1 Chu8uil .3 .0B E.EN 0. 3. .00 1OE3.3N

.11

13EA

C1O aGal 1.B1 . .N 0.3 1.0 E.3B 01.

E.B

13AB0 C 6ue,rada .3 E.1 B.0 0. 1.1N E.N 0. .00


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seca B

13AN0B

CE %Iiama 1B.E0 1.B0 E.NB 0.O0 E. B.E1 0EN.00

B.1

1E0A1

C CullacmaGo .0 3.E0 E. 0.ON O.1O 1.BN 100.NB

1.B

1E1AOE

CB ]al8ue*o 10.E0 n/a 3.N 1. 3.03 0.00 1O.

1.N0

1E3AE

CE Retama 0.3B 1. 3. 0.3 0.N .0 1.NB

.B1

1E3ANO1

C Retama 13.O0 1E.3 3.B 0.B0 .N 13.O0 .NB

.N

1ENA0O0.

CN chotano OE.10 n/a .00 1.E B. E0.3 1B.11

3.N

C&%DR# $D E3

C%&D%' D! DS!"# P%R%!R#S $DR%&'C#S D! P&!!S P##!S R9100 %"#S

Progresi-a

Cuenca

Puente oontn

Caudal

@elocidad

má7ima(m/s)

irantemá7imo (m)

reahidráulic

amá7ima

'uHmUnima

(m)

%!(msnm)

ordli,re


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(m)

11OAB0 C1 'anchiconga B1.0

3.E0 3.0 1N.EO .NB 1B1.NN .

1A3E.

C !l olino 3.0

.0 1.01 O.0 O.B0 11.N3 .1

1EAE1 C3 Santa solina 3.0

.0 0.O .B 10.3N 1E.E 1.N

131AOO C1 Chu8uil B.E0 E.EB 0.1 3.10 .00 1OE3. .1

13EA C1O aGal 1.O1 .B0 0.EN 1.0E E.3 01. E.

13AB0 C 6ue,radaseca

. .O0 0.E 0.ON E.11 0.1 .0

13AN0B CE %Iiama 31.N0

.BO 1.1N .OO .3N 0EN.0 B.1

1E0A1 C CullacmaGo EE.30

. 1. 13.1 1N.0 101.13 1.B

1E1AOE CB ]al8ue*o 1B.

.0 1.0 33.O 0.00 1O.BN 1.N

1E3AE CE Retama 0.E3 .N 0.E 0.E .0 1.O0 .B

1E3ANO1 C Retama 1O.0

3.NB 0.BO .O 1E.E3 1.ON .N

1ENA0O0.

CN chotano 13O.0

1.O .1 NB.0O EN.00 1B.N 3.N

1.0 %%'SS D! S#C%@%C# D! P&!!S+ P##!S


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'a soca-acin+ de acuerdo a los rminos de Reerencia+ se estim so,rela ,ase de :

• Caudal má7imo.• CaracterUsticas del cauce.• SemeIanHa con casos similares.

'a luH de todos los uentes G ontones u,icados dentro del tramo+ uedeterminada tomando en cuenta consideraciones toográfcas o de traHo+ demanera 8ue sal-o en los casos de los uentes ]al8ue*o G Chota+ los estri,os delos mismos se hallaran uera del cauce del curso atra-esado.

!n los casos de los uentes ]al8ue*o G Chita se han re-isto o,ras deencauHamiento G roteccin 8ue diriIan las lUneas corrientes del ZuIo en orma

aralela a los estri,os en la seccin de cruce.Por los moti-os antes indicados+ al no restringirse el ZuIo natural del cauce+ nose generaran enmenos de soca-acin localiHada en los cruces de los uentesG ontones.

Para determinar la soca-acin general en el cauce+ se alicaron los modelos de'aceG+ lench G eil+ rouestos or el ,ureau o Reclamation+ de los !stados&nidos de orteamerica.

!n los cuadros $DKE $DKEB+ se registran los ni-eles de soca-acin en loscruces de uentes G ontones G en las Honas de soca-acin lateral+

resecti-amente.

Por lo tanto, el caudal es:

QC= 0.35 X 62.00 X 0.05 = 0.30 m3/s

3.6

c) Capacidad de Descarga


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La capacidad hidrulica de la cuneta se determina, mediante la !"rmula de de #annin$:

Qd= %. &2/3.'(/2

n

)"nde:

Qd: capacidad de descar$a *m3/s+

%: rea hidrulica o secci"n moada *m2+

&: radio hidrulica *m+

': pendiente *m/m+

n: coe!iciente de ru$osidad

Cuneta Tipo I.- %nali-ando la secci"n *i$ura n (0.(+ de cuneta trian$ular

considerando 1ue la cuneta traaa al (00 de su capacidad una pendiente m4nima *'+

de 0.5, se tiene los parmetros hidrulicos 1ue se presentan:

Proect:

orsheet Cuneta 7ipo 8lo9 lement 7rape-idal Channel#ethod #annin$s ormula'ol;e or )ischar$e

8nput )ata

#annin$s Coe!!icient 0.0(3'lope 0.005 m/m)epth 0.< m

Le!t 'ide 'lope 0.5 : >&i$ht 'ide 'lope 2.50 h : ;?ottom idth 0.00 m

&esults

)ischar$e 0.3@ m3/slo9 %re 0.20 m2

etted Perimeter (.52 m7op idth (.20 mCritical )epth 0.


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12/23

%ltura *+*m+

?orde Lire?L *m+

7irante *+*m+

%reaidrulica

*m2+

Per4metro#oado *m+

&adioidrulico

Pendiente*'+

Caudal de)escar$a

*m3/s+

0.elocit ead 0.(@ m'peci!ic ner$ 0.


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%ltura *+*m+

?orde Lire?L *m+

7irante *+*m+

%reaidrulica

*m2+

Per4metro#oado *m+

&adioidrulico

Pendiente*'+

Caudal de)escar$a

*m3/s+

0.30 D 0.30 0.20 (.2@ 0.(6 (.00 0.30

Qd E QcCuneta Tipo IV.- %nali-ando la secci"n *i$ura n (0.


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La lon$itud maor de captaci"n entre alcantarillas de descar$a de cunetas ser de

(20 a 200 m, caso eHcepcional ser 250 m.

'e pre; descar$as laterales a terreno natural para disminuir el caudal

limitndose a su capacidad mHima e;itar desordamientos 1ue comprometan

la plata!orma.

La pendiente recomendada es a1uella 1ue hace 1ue la cuneta sea auto limpiante

satis!ace el caudal de diseGo.

l ancho por considerar desde la plata!orma hasta ms all de la caecera del

talud de corte, es 200 m. en -ona rural, en -ona urana


15/23

0.606. *L.n+0.


16/23

0.


17/23

• n toda la eHtensi"n de la carretera, ha sido posile diseGar sistemas adecuados

de drenae lon$itudinal *super!icial su super!icial+T sin emar$o, dee acotarse

la eHistencia de !en"menos de $eodinmica eHterna 1ue pueden in!luir en el

!uncionamiento de los sistemas de drenae ante indicados, deido a los e!ectos de

derrumes desli-amientos 1ue colmaten alcantarillas cunetas principalmente.

• Para el clculo del dimetro medio d la part4cula o tipo de material eHistente en el

cauce se hi-o uso de la cur;a $ranulomtrica, per!il estrati$r!ico de las

per!oraciones reali-adas con !ines de cimentaci"n de puentes pontones,

considerando materiales cohesi;os no cohesi;os.

• Las ecuaciones de ?lench, Beill Lace, !ueron aplicadas para estimar la

pro!undidad de soca;aci"n $enerali-ada.

• Las oras de protecci"n hidrulica de la ;4a, !ueron diseGadas como enrocados,

muros de $a;iones, colchones de $a;iones muros de concreto, dependiendo de

las caracter4sticas del !luo la eHistencia de materiales adecuados para laconstrucci"n de las de!ensas en cada caso.

&'.(. REC*+E,DCI*,E

• 'e eecute el Proecto de acuerdo con los diseGos del presente studio.

• 'e pro$ramen desarrollen peri"dicamente en especial despus de cada

periodo de creciente * mao no;iemre+, monitoreos del comportamiento de los

cauces de los r4os Chotano al1ueGo, tanto en los sectores de cruces de los

puentes respecti;os como en los sectores pro;istos de de!ensas riereGas

de!initi;as o primarias , en $eneral, a lo lar$o del recorrido de la carretera, a !in de

identi!icar nue;os sectores cr4ticos o acrecentamiento de las oras eHistentes, 1ue

pudieran ori$inar ;ariaciones !uturas en la deri;a de los r4os antes mencionados.

• 'e realicen traaos de mantenimiento permanente de las oras de drenae, para

ase$urar su adecuado !uncionamiento en todo momento.

• )urante el per4odo de construcci"n de la ora, se e;alKen los sectores de corte,

identi!icndose e;entuales nue;os sectores 1ue pudieran re1uerir de sistemas de

su drenae.

• 'e coordine estrechamente, con las autoridades locales, la construcci"n del

puente al1ueGo, toda ;e- 1ue la implantaci"n de las oras pre;istas re1uiere

ocupar reas actualmente ocupadas por edi!icaciones pri;adas.


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• Zanja Revestida de Encauzamiento.- Colocadas para conducir

descar$as de alcantarillas 1ue no pueden ser entre$adas directamente al

r4o Chotano por tener oras de )e!ensa &iereGa 1ue se muestra en la

!i$ura BI (0.5

l detalle de las secciones de las cunetas se encuentra en el plano 0(FD0ADJ)D0(

c) Criterios de diseño'e$Kn el reconocimiento de campo, caracter4sticas comportamiento hidrol"$ico

de los suelos ante la saturaci"n, se consider" las condiciones si$uientes:

La lon$itud maor de captaci"n entre alcantarillas de descar$a de cunetas ser de

(20 a 200 m, caso eHcepcional ser 250 m.

'e pre; descar$as laterales a terreno natural para disminuir el caudal

limitndose a su capacidad mHima e;itar desordamientos 1ue comprometan

la plata!orma.

La pendiente recomendada es a1uella 1ue hace 1ue la cuneta sea auto limpiante

satis!ace el caudal de diseGo.

l ancho por considerar desde la plata!orma hasta ms all de la caecera deltalud de corte, es 200 m. en -ona rural, en -ona urana


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C. Coe#iciente de escorrent$a %adimensiona)

8. 8ntensidad de la llu;ia *mm/h+

%: %rea de la cuenca en *MmN+

Para el e!ecto, se aplic" la ecuaci"n de intensidad de llu;ia en ase al mtodo

propuesto por el O' 'oil Conser;ation 'er;ice.

0.


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0.


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Para el e!ecto, se aplic" la ecuaci"n de intensidad de llu;ia en ase al mtodo

propuesto por el O' 'oil Conser;ation 'er;ice.

0.


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0.

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