CENTRAL HIDROELECTRICA RUNATULLO IIDoc No.Rev.

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Pg.De.

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FECHA: 08-04-13

CENTRALE HIDROELCTRICARUNATULLO II

Doc. N 002Rev0.

Fecha25-03-2013

GCZ INGENIEROS SAC

MEMORIA DE CALCULO

CENTRAL HIDROELCTRICARUNATULLO IIDISEO DE DEFENSA RIBEREA

003-05-2013Memoria de ClculoEmisin

Rev.FechaPagina/DocumentoDescripcinFirmaDepartamentoAprobado

MEMORIA DE CALCULO DEFENSA RIBEREACH RUNATULLO III

1.- IntroduccinComo parte del Proyecto de la CH RUNATULLO III se evaluar la profundidad de socavacin y se platear el diseo de la defensa riberea en la zona de la Casa de Mquinas des.2.- Consideraciones del AnlisisEl primer aspecto a considerar en el desarrollo del mtodo de Lischtvan Levediev es la forma del cauce, esto es, si se trata de un cauce bien definido o no. En un cauce definido el caudal de estiaje circula por un canal de limites bien demarcados. En el caso de un cauce indefinido existen, por el contrario varios pequeos canales que se entrecruzan.Otro aspecto de importancia que el mtodo toma en cuenta es la textura del material de fondo, diferenciando entre el material cohesivo, limo y arcilla y el material no cohesivo, grava y arena.El perfil transversal de la seccin, el caudal del diseo y el tirante de agua correspondiente, el anlisis granulomtrico y la distribucin de los materiales del lecho son los datos bsicos necesarios para la aplicacin de este mtodo que se basa en el equilibrio existente entre la velocidad media real del agua Vr, y la velocidad necesaria para el inicio del arrate del material de fondo Ve, en el instante en que se detiene el proceso de socavacin.Al aumentar la velocidad de la corriente por incremento del caudal, aumente tambin su capacidad de transporte de sedimentos, inicindose el proceso erosivo. Debido a ste, la seccin transversal aumenta, disminuyendo la velocidad y con ella la capacidad de transporte hasta que la erosin se detiene. La hiptesis principal de trabajo establece que el gasto por unidad de ancho permanece constante durante todo el proceso erosivo. En la ecuacin de Manning, el caudal Q que circula por una franja de rea A y ancho B, se expresa por:Q =BDonde yn es la profundidad normal, n es el coeficiente de rugosidad de Manning y S es la pendiente. Puesto que () S es una constante para cualquier franja , se puede escribir:Q = BDespus de haberse producido la socavacin, la profundidad producida por el efecto de la socavacin general y transversal. En ese momento el cauce Q puede expresarse como:Q =B= Conocida la profundidad normal y siendo Hs el valor que se trata de determinar, solo queda por establecer el valor de . Para ello se considera el caudal total a pasar por la seccin:

Donde yn es la altura promedio del tirante de agua en la seccin, definida como la relacin entre el rea y el ancho de la superficie libre B. El coeficiente de contraccin Cc variable entre 0.85 y 1.00, es una funcin de velocidad media del ro y de la longitud libre entre estructuras. El ancho efectivo del ro Be, se define como la diferencia entre el ancho de la superficie libre y la proyeccin de pilas y estribos sobre un plano perpendicular a la corriente y Qd es el caudal del diseo. Despejando el valor de , se tiene: = En la ecuacin se puede observar cmo a medida que el proceso erosivo disminuye el valor de Vr. En el momento en que Vr sea igual a la velocidad necesaria para iniciar el movimiento de las partculas del fondo, se alcanza el equilibrio y la erosin se detiene. Al contrario que en el clculo de Vr, para establecer Ve es necesario considerar la forma del cauce, la textura del material de fondo y su distribucin. As, para cauces definidos y suelos no cohesivos de distribucin homognea, Ve se expresa segn Maza, como:Donde d es el dimetro medio del sedimento de fondo expresado en milmetros y es un cierto coeficiente funcin de la probabilidad de ocurrencia P, de la avenida de diseo variable entre 0.77 y 1.07. El exponente x, para suelos no cohesivos es funcin del dimetro medio del sedimento. = ()

3.- Clculo de la profundidad de socavacinEstimacin de los parmetros hidrulicos del ro:Caudal de Diseo (Tr=1000 aos)Q=795.50 m3/sCauce del ro promedio:B=16.00 m.Taludz=1.50

Del grafico anterior:Tirante del royn= 3.13 m.VelocidadV=12.25 m/s

Calculo de la profundidad total de socavacin Hs

Donde:

Q=Caudal de avenida del ro (795 m3/s)B=Ancho efectivo del cauce (B=16.00 m.)yn=Tirante del ro (yn=3.13)Hs=profundidad luego de producirse la socavacinA=rea hidrulica=Coeficiente de contraccin

Considerearemos un valor promedio:

Dm=Dimetro medio del materialEn nuestro caso consideramos Dm=40 mm.= Coeficiente en funcin al tiempo de retorno

Valores del Coeficiente

= 0.8416+0.03342 Ln (T)

Periodo de Retorno (Aos)Probabilidad de Retorno (%)Coeficiente

0.77

2.0050.000.82

5.0020.000.86

10.0010.000.90

20.005.000.94

50.002.000.97

100.001.001.00

300.000.331.03

500.000.201.05

1,000.000.101.07

Estamos utilizando un Periodo de retorno de 1000 aos, luego:=1.07x= valor en funcin de Dm (Suelos no cohesivos)Suelos No Cohesivos

D (mm)x1/(x +1)

0.050.430.70

0.150.420.70

0.500.410.71

1.000.400.71

1.500.390.72

2.500.380.72

4.000.370.73

6.000.360.74

8.000.350.74

10.000.340.75

15.000.330.75

20.000.320.76

25.000.310.76

40.000.300.77

60.000.290.78

90.000.280.78

140.000.270.79

190.000.260.79

250.000.250.80

310.000.240.81

370.000.230.81

450.000.220.82

570.000.210.83

750.000.200.83

1,000.000.190.84

Para Dm=40 mm., 1/(x +1)=0.77Luego,Reemplazando en la ecuacin (1)Hs=6.74 m.La profundidad de socavacin efectiva ser:ts=Hs-ynts=6.74-3.13ts=3.61 m. Dimensionamiento del enrocado:El dimensionamiento de la roca es dimensionado a travs de las formulas de Maynard e Ibash.El Mtodo de Maynard emplea las siguientes expresiones:

Donde:

Reemplazando tendremos:F=1.88D50=

El Mtodo de Ibash, considera las siguientes expresiones:

Donde:V= velocidad del agua en el ro (m/s)W=Peso especifico de la roca g=gravedad (m/s2)

D50=3.86 m.