Diseño Reservorio Molino Pacocha

7/30/2019 Diseo Reservorio Molino Pacocha

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CALCULOS HIDRAULICOS DE DISEO DE UN RESERVORIO:

PROYECTO: CONSTRUCION DEL RESERVORIO MOLINO PACOCHA, DIST. CANIS-B

DATOSCaudal de entrada Qe = 70.0 l/s RESUMEN DE RESULTADOS de tubera de descarga = 250 mm Volumen: 1638.00 m3

Altura de agua en el reservorio h = 3.20 m Tiempo Min. descarga: 7h 12minBorde libre del reservorio Bl = 0.30 m Caudal Max. descarga : 252.82 l/sTiempo de embalse

te = 6.50 h Ancho vertedero:

1.05 mCoeficiente de descarga Cd = 0.65Largo interno del reservorio rectangular L= 20.00 m

1.- CALCULOS DE EMBALSE:

Ve = Qe * te = 1638.00 m3

Area requerida Ar = 511.88 m2

Ancho del reservorio D = 25.59 mESQUEMA

Planta70.0 l/s 20.00 Perfil

20.00 i=

2.- CALCULOS DE DESCARGA:

a.- TIEMPO MINIMO DE DESCARGA( td ):Este tiempo se calcula, suponiendo una apertura total de la vlvula y con doble de rea de reservorio par el volumen adicional que se tiene por el ingreso permanente del caudal de embalse(Qe)

Ar = Area del reservorio constante en funcin a la altura del aguaEfectuando los clculos se tiene td = 7 h 12min

b.- CAUDAL MAXIMO DE DESCARGA (Qd):

Donde: g = aceleracin de la gravedad = 9.81m/s2A = area del orificio de descarga = 490.874 cm2

Para la descarga por tubera (seccin circular):

Luego el caudal mximo de descarga es: Qd = 252.82 l/sY la velocidad media mxima es : V=Q/A = 5.15m/s

3.- DIMENSIONAMIENTO DEL VERTEDERO:Qv=1.84.Le.Y 3/2 , Siendo Le = Lm - 0.2*Y

Donde:

511.88 m2 2 5 . 5 9

gh AC Q d d 2**

g ACd

h Ar dh

hg ACd

Ar t

h

d 2**

41

2**

2

0


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Qv = caudal del vertederoY = tirante del agua sobre el vertedero al 50% del BL = 0.15 m

Le = Ancho efectiva de la crestaLm = Ancho total de la cresta

Asumiendo:Qv = 1.5*Qe (El caudal que sale por el vertedero es Qe con 1.5 de coeficiente de seguridad)

Se tiene:Le = 0.98 mLm = 1.01 m

Luego, redondeando a un valor mltiplo de 0.05 se tiene: Ancho del vertedero = 1.05 m


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LOGNESI TUB. NORMA: NTP ISO 4422

e i(mm) (Pulg) (mm) (mm)

63 2" 1.6 59.875 2-1/2" 1.9 71.2

90 3" 2.2 85.6110 4" 2.7 104.6140 5-1/2" 3.5 133.0160 6" 4.0 152.0200 8" 4.9 190.2250 10" 6.2 237.6315 12" 7.7 299.6355 14" 8.7 337.6400 16" 9.8 380.4

3.20

237.6 mm

a incluir

e REF.SERIE 20 (C-5)

0.30


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DISEO DEL MURO DE CONCRETO ARMADO PARA CONTENCION DPROYECTO: CONSTRUCION DEL RESERVORIO MOLINO PACOCHA, DIST. CANIS-BOL

PREDIMENSIONAMIENTO DATOSPeso especfico del relleno gs

Peso especfico del concreto gc

Calidad diseo de concreto f'ci1 i2 Ang.fricc.Intern. suelo a contener

Capacidad portante del terreno s tCoef. de friccin concreto-terreno f2Espesor de recubrimiento del acero r Esfuerzo de fluencia del acero fy

RELLENORESULTADO DE ESTABILIDADSoporte del suelo OKExentricidad de la resultante OK

Mat.granular Estabilidad al volteo OKEstabilidad al deslizamiento REDIM

Drenaje Fuerzas cortantes

Base del muro OK En talEn taln dorsal OK Diente

DIMENSIONAMIENTO DEL ACERO

Acero vertical en muro 3/8'' 1A Acero horizontal parte baja del muro

1.00 Exterior 3/8''Interior 3/8''

Acero horizontal parte alta del muroExterior 3/8''Interior 3/8''

Acero en taln dorsal 3/8'' Acero en taln frontal 3/8''

ESQUEMATIZACION DE LAS CARGAS Acero en diente contra deslizam. 3/8'' 15.5 cm

Cortar la mitad del acero vertical a una altura deLongi tud de anclaje del acero vertical ser de

CALCULOS

1 CALCULO DE LOS COEFICIENTES DE PRESI N ACTIVA Y PASIVAPara un relleno con superficie superior horizontal, se tieneKa = (1-SEN)/(1+SEN) = 0.53Kp = (1+SEN)/(1-SEN) = 1.89

2 C LCULO DEL MOMENTO DE VUELCO DEBIDO A LA PRESI N ACTIVA PaClculo de altura equivalente de la sobrecarga hshs = Sc/ gs = 0.00 m

B3=0.30

H=2.80

P'a

hr=0.00

h1=0.40

ho=0.80

B1=0.90 t2=0.30 B2=0.90

t4=0.10t3=0.00

P=0 Kg

i1 = 0.00 i2 = 0.04

1 1

h=2.40

Sc=0 Kg/m2

t1=0.20

B=2.10

P4

P5

P6

P7

Pantalla

Taln frontalTalon dorsal

P8

P1

P2P3

t3 t1 t4

P9

t1

10


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3 C LCULO DEL MOMENTO DE VOLTEO Mv CON RESPECTO AL PUNTO "A" DEBIDO AL SUELO

Pi Pi (Tn) Xi (m)P1 t1*h*gc 1.000P2 1/2*(t4*h)*gc 1.133P3 1/2*(t3*h)*gc 0.900P4 B*h1*gc 1.050P5 1/2(t1+B3)*ho* gc 1.127P6 1/2*(t4*h)*gs 1.167P7 B2*h*gs 1.650P8 hr*B1*gs 0.450P9 t3*hr 2*gs/(2*h) 0.900

P10 P 1.000Sc B2*hs* gs 1.650

TOTAL

4 C LCULO DEL PUNTO DE APLICACI N DE LA FUERZA ACTUANTEX = (Mr-Mv)/P 0.91 mExcentricidade = B/2-X = 0.14 m, como e < B/6, entonces OK

qmax = P(1+6e/B)/B = = 1.2 OKqmin = P(1-6e/B)/B = = 1.2 OK

Luego, q = (q min -qmax )/B*X+q maxPara X=B1, q1 =Para X=B1+t2, q2 =

5 CHEQUEO POR VOLTEO (Cv)Cv = Mr/Mv = 3.09 > OK

6 CHEQUEO POR DESLIZAMIENTO (Cd)El deslisamiento se puede producirse en la interfase base del muro y el suelo

Coefic. de friccin m = 0.55El deslisamiento se puede producir entresuelo-suelo por debajo de la base del muro

m = 0.9 * tan(s) = 0.29Utilizando el menor m, se tiene:Pp= 1/2*Kp*gs*(ho+h1+hr) 2= 2.51FD = ( m* P+Pp)/Pa= 1.30 < REDIMENSIONE

7 CALCULO DEL ACERO EN EL MUROClculo de presin activa que hace fallar la pantalla

Clculo de altura equivalente de la sobrecarga hshs = Sc/ gs =

Pi Pa (Tn) Yi (m) M (Tn-m)Empuje activo 1/2*Ka*gs*h 2 2.80 h/3 0.80Sobrecarga Ka*gs*hs*h 0.00 h/2 1.20TOTAL

Luego, el Mu = 1.7 * Mv = 3.80 Tn-m

Clculo del peralte efectivo (d)d = t2 - r =

Calculo de la cuanta del acero mediante el parmetro Ru:Ru = Mu*/(b*d 2), para b=1 m, Ru = 6.1 Kg/cm2Por otro lado, Ru = 0.9*p*Fy*(1-0.59*p*Fy/f'c)Expresndolo como una ecuacin cuadrdica estandar se tiene:(0.59*Fy 2/f'c)*p2 - Fy*p + Ru/0.9 = 0Resolviendo la ecuacin cuadrtica se optine, p =

Area de acero vertical As = p*d*b, b=100, As = 4.11 cm2 As mn/2 = (0.0015b*t2)/2= 2.25 cm2 Se considera solo mitad pq se va usar acero a ambos ladosLuego resulta As = 4.11 cm2

Area del acero horizontalDe la base hasta la parte media

As mn = 0.0025b*t2 = 7.50 cm2De la parte media a superior

0.000 0.000

2.016

0.000 0.0008.131 Tn 10.951

0.23 kg/cm2 < Cps

2.1170.480

0.000 0.000

0.221 0.2580.541

4,091.10 kg/m2

0.000 0.000

0.16 %

2.2380.000

2.238 Tn-m

0.54 kg/cm2 < = Cps

0.00 m

25.00 cm

2.797 Tn

FSD=1.5

3,652.90 kg/m2

FSV=2

0.326

Mr (Tn-m)1.152 1.152

0.000 0.000

3.974 6.558

0.288


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Usar 3/8 @ Smax = 45cm OKEl interior con 1/3

Usar 3/8 @ Smax = 45cm OKDistribucin del acero horizontal superior

El exterior con las 2/3 partesUsar 3/8 @ Smax = 45cm OKEl interior con 1/3

Usar 3/8 @ Smax = 45cm OK

9 LONGITUD DE ANCLAJE PARA EL ACERO VERTICALPara


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Vc=0.85*0.53*f'c 0.5 *b*d = KgComo Vu < Vc, OK

Diente contra el deslizamiento

Empuje pasivo Pp= Kp*gs*(h1+hr)ho+Kp*gs*ho 2/2 3.35 TnBrazo del momento Y = (3*(h1+hr)+2*ho)*ho/(6*(h1+hr)+3*ho) =

Mn = Pp*Y = 1.56 Tn-mMu = 1.4 * Mn = 2.186

Peralted = B3 - r =

Calculo de la cuanta del acero mediante el parmetro Ru:Ru = Mu*/(b*d 2), para b=1 m, Ru = 3 Kg/cm2Por otro lado, Ru = 0.9*p*Fy*(1-0.59*p*Fy/f'c)Resolviendo la ecuacin cuadrtica, p =

Area de acero vertical As = p*d*b, b=100, As = 2.00 cm2 As mn = 0.0015b*B3 = 4.50 cm2Luego resulta As = 4.50 cm2Distribucin del acero vertical: Usar 3/8'' @ Smax = 45cm

Verificando la fuerza cortanteVu=1.7*(1/2*Kp* gs*(ho+h1+hr) 2) = 4267 KgVc=0.85*0.53*f'c 0.5 *b*d = 16321 KgComo Vu < Vc, OK

Forma alternada de colocar el acero vertical0.20

3/8''@34.6cm

2.40 m

3/8''@17.3cm 0.81

3/8''3/8'' @8.5cm

@14cm @28cm

0.40 3/8'' 3/8''3/8''

0.80 3/8''@8.5cm

0.90

3/8''

0.08 %

OK

25 cm

3/8'' 34.6cm 34.6cm

0.47

15.5 cm

22849

0.90 0.30

0.30

@17cm@34cm

3/8''

3/8''

@28cm


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DISEO DE MURO DE CONCRETO ARMADO PARA LA CONTENCION DEL APROYECTO: CONSTRUCION DEL RESERVORIO MOLINO PACOCHA, DIST. CANIS-BOLOGNES

PREDIMENSIONAMIENTO DATOSPeso especfico del relleno gs 1840.00Peso especfico del concreto gc 2400.00Peso especfico del agua gw 1000.00Calidad diseo de concreto f'c 210.00

i1 i2 Ang.fricc.Intern. suelo a contener 18.00Capacidad portante del terreno s t 1.20

AGUA Coef. de friccin concreto-terreno f2 0.550Espesor de recubrimiento del acero r 0.05Esfuerzo de fluencia del acero fy 4200.00

RESULTADO DE ESTABILIDADSoporte del suelo OK OKExentricidad de la resultante OKEstabilidad al volteo OKEstabilidad al deslizamiento OKFuerzas cortantes

Base del muro OK En taln frontalEn taln dorsal OK Diente

DIMENSIONAMIENTO DEL ACERO @ S

Acero vertical en muro 3/8'' 16.8 cm 23A Acero horizontal parte baja del muro

1.10 Exterior 3/8'' 14.0 cmInterior 3/8'' 28.0 cm

Acero horizontal parte alta del muroExterior 3/8'' 17.0 cmInterior 3/8'' 34.0 cm

Acero en taln dorsal 3/8'' 8.5 cm 45 Acero en taln frontal 3/8'' 8.5 cm 45 Acero en diente contra deslizam. 3/8'' 15.5 cm 45cm

ESQUEMATIZACION DE LAS CARGAS Cortar la mitad del acero vertical a una altura deLongitud de anclaje del acero vertical ser de 37 cm

Acero en losa de fondo de 10 cm es de 1/4" @ 16 cm

CALCULOS

1 CALCULO DE LOS COEFICIENTES DE PRESI N ACTIVA Y PASIVAPara un relleno con superficie superior horizontal, se tiene

Ka = (1-SEN)/(1+SEN) 0.53Kp = (1+SEN)/(1-SEN) 1.89

2 C LCULO DEL MOMENTO DE VUELCO DEBIDO A LA PRESI N ACTIVA Pa

Yi (m) Mv (Tn-m)Empuje activo 1/2*Ka*gw*h12 0.08 0.13E j d l 0 5* *h 2 2 88 0 80

i1 = 0.04i2 = 0.00

h=2.40 H=2.80

B1=0.90 t2=0.30 B2=0.90

P'a

Pi Pa (Tn)

hr=0.00

h1=0.40ho=0.80 t4=0.00t3=0.10

0.010

1 1

hw=2.40

t1=0.20

B=2.10

B3=0.30

2 304

P4

P5

P6

P7

Pantalla

Talon frontal Talon dorsal

P8

P1

P2P3

t3 t1 t4

P9

t1


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3 C LCULO DEL MOMENTO DE VOLTEO Mv CON RESPECTO AL PUNTO "A" DEBIDO AL SUELO

Pi Pi (Tn) Xi (m)P1 t1*h*gc 1.100P2 1/2*(t4*h)*gc 1.200P3 1/2*(t3*h)*gc 0.967P4 B*h1*gc 1.050P5 1/2(t1+B3)*ho* gc 1.227P6 1/2*(t4*hw)*gw 1.200P7 B2*hw*gw 1.650P8 hr*B1*gs 0.450P9 t3*hr 2*gs/(2*h) 0.900

TOTAL

4 C LCULO DEL PUNTO DE APLICACI N DE LA FUERZA ACTUANTEX = (Mr-Mv)/P 0.90 mExcentricidade = B/2-X = 0.15 m, como e < B/6, entonces OK

qmax = P(1+6e/B)/B = = 1.2 OKqmin = P(1-6e/B)/B = = 1.2 OK

Luego, q = (q min -qmax )/B*X+q maxPara X=B1, q1 =Para X=B1+t2, q2 =

5 CHEQUEO POR VOLTEO (Cv)Cv = Mr/Mv = 3.38 > OK

6 CHEQUEO POR DESLIZAMIENTO (Cd)El deslisamiento se puede producirse en la interfase base del muro y el suelo

Coefic. de friccin m = 0.55El deslisamiento se puede producir entresuelo-suelo por debajo de la base del muro

m = 0.9 * tan(s) = 0.29Utilizando el menor m, se tiene:Pp= 1/2*Kp*gs*(ho+h1+hr) 2= 2.51FD = ( m* P+Pp)/Pa= 1.5 = OK

7 CALCULO DEL ACERO EN EL MUROClculo de presin activa que hace fallar la pantalla

Yi (m) Mv (Tn-m)Empuje del agua 0.5*gw*hw2 2.88 0.80

TOTAL

Luego, el Mu = 1.7 * Mv = 3.92 Tn-m

Clculo del peralte efectivo (d)d = t2 - r =

Calculo de la cuanta del acero mediante el parmetro Ru:Ru = Mu*/(b*d 2), para b=1 m, Ru = 6.3 Kg/cm2Por otro lado, Ru = 0.9*p*Fy*(1-0.59*p*Fy/f'c)Expresndolo como una ecuacin cuadrdica estandar se tiene:(0.59*Fy 2/f'c)*p2 - Fy*p + Ru/0.9 = 0Resolviendo la ecuacin cuadrtica, p =

Area de acero vertical As = p*d*b, b=100, As = 4.23 cm2 As mn/2 = (0.0015b*t2)/2= 2.25 cm2 Se considera solo mitad pq se va usar acero a ambos ladosLuego resulta As = 4.23 cm2

Area del acero horizontalDe la base hasta la parte media

As mn = 0.0025b*t2 = 7.50 cm2De la parte media a superior

As mn = 0.0025b*t' = 6.25 cm2Espaciamiento mximo del acero

S < = 3d Y S


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Distribucin del acero horizontal inferior El exterior con las 2/3 partes

Usar 3/8 @ Smax = 45cm OKEl interior con 1/3

Usar 3/8 @ Smax = 45cm OKDistribucin del acero horizontal superior

El exterior con las 2/3 partesUsar 3/8 @ Smax = 45cm OKEl interior con 1/3

Usar 3/8 @ Smax = 45cm OK

9 LONGITUD DE ANCLAJE PARA EL ACERO VERTICALPara


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As mn = 0.0020b*h1 = 8.0 cm2Luego, As =

Distribucin del acero vertical : Usar 3/8'' @ Smax = 45cm OK

Verificando la fuerza cortanteVu=1.7*B1/2*(qmax+q1) = KgVc=0.85*0.53*f'c 0.5 *b*d = KgComo Vu < Vc, OK

Diente contra el deslizamiento

Empuje pasivo Pp= Kp*gs*(h1+hr)ho+Kp*gs*ho 2/2 3.35 TnBrazo del momento Y = (3*(h1+hr)+2*ho)*ho/(6*(h1+hr)+3*ho) =

Mn = Pp*Y = 1.56 Tn-mMu = 1.4 * Mn = 2.19

Peralted = B3 - r =

Calculo de la cuanta del acero mediante el parmetro Ru:Ru = Mu*/(b*d 2), para b=1 m, Ru = 3 Kg/cm2Por otro lado, Ru = 0.9*p*Fy*(1-0.59*p*Fy/f'c)Resolviendo la ecuacin cuadrtica, p =

Area de acero vertical As = p*d*b, b=100, As = 2.00 cm2 As mn = 0.0015b*B3 = 4.50 cm2Luego resul ta As = 4.50 cm2Distribucin del acero vertical : Usar 3/8'' @ Smax = 45cm OK

Verificando la fuerza cortanteVu=1.7*(1/2*Kp* gs*(ho+h1+hr) 2) = KgVc=0.85*0.53*f'c 0.5 *b*d = KgComo Vu < Vc, OK

Forma alternada de colocar el acero vertical0.20

3/8''@33.6cm

2.40 m

3/8''@28cm

@14cm3/8''

@16.8cm 0.81 m3/8''

@8.5cm

0.40

0.80 3/8'' 3/8'' @[email protected] 3/8'' @15.5cm

0.90

Con la finalidad de comparar las cargas sobre el terreno, debido al concreto y el agua, se va asumir un espesor de losa minimo desde el punto de vista practico, que es de 10 cm, luego determinamos el valor de las cargas:

Peso del agua = gw . h = Kg / m2

Peso del concreto = gc . e = Kg / m2La carga total para el suelo = Kg / m2 = Kg / cm2 < Cp sueloLa que soporta la carga del agua no es el concreto sino el suelo, por lo tanto el concreto va actuar como unmaterial impermeabilizante, cuyo estructura de acero no se disea sino se coloca el acero minimo.El acero mnimo para varillas con Fy >= 4200 kg/cm2, est definido por Amin = 0.0020bhPara un ancho de b=100 cm y h = 10 cm se tiene Amin = 2 cm2, por lo tanto se colocar 1/4" @ 16 cm

8.0 cm2

3/8'' 3/8''

33.6cm

8.5 cm

551222849

426716321

25 cm

0.08 %

15.5 cm

0.90 0.30

@17cm @34cm

3/8''

33.6cm

0.47

2400.00

240.002640.00 0.264


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PROYECTO: CONSTRUCION DEL RESERVORIO MOLINO PACOCHA, DIST. CANIS-BOLOGNESI

TABLA N 01 : Relacin experimental de nmero de Foude(F) y W

F 1.1 1.5 2 2.5 3 4 4 4.5 5 5.5 6 7

W/d 3 3.7 4.3 4.8 5.4 6 6 6.8 7.2 7.6 8 8.7

DATOS:Velocidad mxima permitida 15 m/s 1:1Velocidad media recomendada 3.7 m/sCaudal de diseo ( Q ) 0.253 m3/sVelocidad del flujo ( V ) 5.15 m/s

CALCULOSSeccin transversal del chorro, A= Q/V = 0.05 m2Profundidad del chorro, d = A 0.5 = 0.22 m2Numero de Froude , F = V / ( g . d) 0.5 = 3.49De la Tabla N 01, para F calculado, W /d = 5.4Luego W = d x W/d = 1.20 m

L = 4/3 * W 1.60 mf = 1/6 * W 0.20 m

e = 1/12 * W 0.10 mH = 3/4 * W 0.90 m 1:1

a = 1/2 * W 0.60 mb = 3/8 * W 0.45 mc = 1/2 * W 0.60 m

CALCULO DE DISIPADOR POR IM

e=0.10

a=0.60

H = 0 . 9

0 f=0.2b = 0 .4 5Dimetro de la piedra de proteccin= 1/20 * W 0.06 m

H = 0 . 9

0

b = 0 .4 5

f=0.20


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d

8 9

9.4 10

f/2 f/4

f/2

PACTO

L=1.60 W=1.20

W =

1 . 2 0

3 f / 4

f

c = 0 . 6 0

Proteccin

Formulario elaborado por el Ing. Walter Rios E.

f=0.20 c =

0 . 6 0


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