SIFON 2 AH

ANALISIS HIDRAULICO DEL SIFON No. 2 DEL CPMI DE LA DERIVADORA PIEDRAS BLANCAS

CON EL ARROYO xxxxxxx EN LA ZONA ESTE DEL POBLADO DENOMINADO FELIPE CARRILLO

PUERTO.

´FEBRERO 2013

Datos hidráulicos del canal alimentador.KM INICIO 21+450KM FINAL 21+682LONGITUD= 232NUMERO DE CONDUCTO 2Q= 21.449 m3/s DOS CONDUCTOSb= 4.000 mn= 0.014 adims= 0.00020 m/mt= 0.00 md= 2.4800 mv= 1.081 m/s

A= 9.920Pm= 8.960 mRh= 1.107 mbl= 0.270 mHT= 2.750 mCarga vel. 0.060 mE. especifica= 2.540 m-kg/kgT= 4.000 mNo. Froude= 0.219 adimRégimen SUBCRITICO

Dimension del conductoSe propone una velocidad en el conducto de:

vel. Prop.= 2.5 m3/s

Área del conducto

A= 8.58 m2

Diámetro del conducto

D= 3.31 m

Un conducto de este diametro es improcedente por lo que se recurrira a 2 conductos

Area de cada conducto

Ac= 4.29 m2

Diámetro del conducto

D= 2.34 m

ANALISIS HIDRAULICO DEL SIFON DEL CPMI DE LA DERIVADORA PIEDRAS BLANCAS CON EL ARROYO DOLORES EN LA ZONA ESTE DEL POBLADO DENOMINADO FELIPE CARRILLO PUERTO.

La continuación de las obras de modernizacion de la zona de riego de los módulo 8 y 9 del DR 097, Lazaro Cárdenas, Michoacán, implican la construcción del Canal Principal Margen Izquierda a partir del km 20+600, teniendo necesidad de cruzar el arroyo xxxxxx, se propone una estructura de sifón a base de tubería de concreto reforzado, para lo cual se realiza este análisis hidáulico.

POR CONDUCTO

m2

Se propone usar 2 conductos a base de tubería marca COMECOP con las siguientes caracteristicas

Díametro Nominal 25002500 mm2860 mm 3.2443244 mm 1.622

Longitud útil (Lu) 5000 mm 3.244Longitud total (Lt) 5210 mm 4.244Enchufe (B) 180 mmLongitud campana (A) 1362 mmJuego (J) 20 mm

38 mm40 min

Peso promedio (Tubo) 22000 kg

DATOS HIDRAULICOS DEL SIFON

Q= 21.449 m3/sn= 0.014D= 2.5 m (dos conductos)A= 9.817 m (dos conductos)P= 15.708 m (dos conductos)Rh= 0.625 m (dos conductos)

0.731v= 2.185 m/shv= 0.243 mhf= 0.002 L

Longitud de trancisión exterior

T= 8.300 mEspacio entre tubos= 1.000 mEspacios extremos= 0.300 mt= 8.088 m

Del Manual de Datos Técnicos de Tubos de Concreto Pretensado de COMECOP en su pag. 20, según Tabla 1. (Características de los tubos COMECOP).

Ø Interior (Di)Ø Exterior (De)Ø Campana (Dc)

Ø Junta (D)Deflexión máxima (α)

Rh2/3=

cottT

L2

α= 12.5cot α= 4.511Lte= 0.478 mSe adopta L= 10 m

o

Longitud de la trancisión interior

Lti= 3.75 mSe adopta Lti= 3.75 m

Determinación de las pérdidas del sifón:

Se aplicará Bernoulli de la sección 1 a la sección 6

De la sección 2 a la 1Elev. 1= 322.677Elev.2=Elev. 3= 321.526Elev.4=Elev. 5= 322.328Elev. 6= 323.477

hts= pérdidas por trancisión de salida

Z1= 1.15100000000001 md1= 2.480 m

hv1= 0.060 m

suponiendo d2= 3.6705b2= 8.088 mA2= 29.687 m2v2= 0.722 m/s

hv2= 0.027 mhts= 0.007 m

Comprobación

3.697 0.000

3.697

La longitud de la transición interior para pasar de una sección rectangular a una circular es igual a 1.5 veces el diámetro interior del conducto.

22 hvd

hv.h ts 20

tsh´hvdz 111

tshhvdzhvd 11122

α= 20cot α= 2.747cos α= 0.940cos α= 2.5

D

D= 2.660

% de ahogamiento= 38.0% > 10 %

De la sección 3 a la 2

hs= pérdidas por salida

d3= 2.5 md2= 3.6705 m

hv3= 0.243 mhv2= 0.027 m

hs= 0.043 mP3/w= 0.997 m

De la sección 4 a la 3

d4= d3hv4= hv3

Z4= 0.802hf= pérdidas por fricciónL= 232 m

hf= 0.406 mhc= pérdidas por codos

o

shhvdw

Phvd 22

333

hv.h s 20

ticf hhhw

Phvd

w

Phvdz 3

334

444

)hv(ch cc

90

c= 0.25

Δ1= 19.97

Δ2= 2.55

Δ3= 17.48

Δ4= 0.00

Δ5= 0.00

Δ6= 0.00hvc= carga de velocidad en el conductohvc= 0.243 m

hc1= 0.029 mhc2= 0.010 mhc3= 0.027 mhc4= 0.000 mhc5= 0.000 mhc6= 0.000 m

hc total= 0.066 m

Pérdida por trancisión de salida

Haciendo una transformación del área rectangular a la entrada del conducto a una sección circular

A= 6.250 m2

2.821 m

hti= Pérdida por trancisión interior de salidaA2= Área de la tubería de mayor diámetroA2= 6.250 m2A1=Área de la tubería de menor diámetroA1= 4.909 m2

k= coeficiente que depende del ángulo con que se efectúa la ampliaciónLti= 3.750 m

tan α= 0.086

α= 4.892

o

o

o

o

o

o

o

A

D4

g

vk

A

Ahti

21

22

1

2

0.14

vg= velocidad en el tubo de mayor diámetro

vg= 1.716 m/s

hti= 0.002 m

Pérdida por trancisión interior de entrada

htie= pérdida por trancisión interior de entradaK= coeficiente que depende del ángulo con que se efectúa la reducción

0.06

vg= velocidad en el tubo de mayor diámetro

htie= 0.009 m

P3/w= 0.997 m

P4/w= 0.678 m

De la sección 5 a la sección 4

hc= pérdida por entrada

d4= 2.5 mhv4= 0.243 m

P4/w= 0.678 m

3.421 m

Suponiendo d5= 3.411 mb5= 8.088 mA5= 27.588 m2v5= 0.777 m/shv5= 0.031 mhc= 0.021 m

Comprobación

3.421 0.000

Para ángulos de 0 a 5 k= ̊ ̊̊

Para ángulos de 0 a 5 k= ̊ ̊̊

g

vgkhtie2

2

434 zhtihchfw

P

w

P

chw

Phvdhvd 4

4455

hv.h c 10

chhvd55

w

Phvd 4

44

3.421

De la sección 6 a la sección 5

hte= Pérdida por trancisión exterior de entrada

d5= 3.426 mhv5= 0.031 mZ6= 1.149 m

2.308 m

Suponiendo d6= 1.962 mA6= 7.848 m2v6= 2.733 m/shv6= 0.381 mhte= 0.035 m

Comprobación

3.492 0.000

3.492

Resumen de pérdidas

Trancisión de entrada= 0.035Entrada= 0.021

Trancisión interior de entrada= 0.009Fricción= 0.406

Codos= 0.066Transición interior de salida= 0.002

Salida= 0.043Transición exterior de salida= 0.007

h total= 0.589 mCarga topográfica= 0.800 mCarga disponible= 0.211 m

Bernoulii entre la sección 6 y la sección 1

3.143

3.128

w

Phvd 4

44

chhvd55

tehhvdhvdZ 55666

hv.h te 10

tehhvd66

666 hvdZ

chhvd55

hhvdhvdZ 11666

66 hvdZ

hdZ 11

EL CÁLCULO ES CORRECTO !!!!!

CAJA DE ENTRADA A LA ZONA DEL SIFON 21+450 DEL CPMI

La condición mas desfavorable de trabajo para los muros será vacío en el interior y empuje de tierra en el exteriorLa condición mas desfavorable de trabajo para la losa será cuando este llena de agua.Geometría de la caja en la zona mas profunda de la misma

espesor losa=altura interna=

espesor muros arriba=espesor muros abajo=

ancho interno=ancho superior=ancho inferior=

El relleno se hará con material permeable cuyas características son:

Peso Vol. Seco= 1875 kg/m3 1.875 ton/m3Peso Vol. Sat.= 2025 kg/m3 2.025 ton/m3

25 ̊̊Cohesion C= 1000 kg/m2 1 ton/m3

EMPUJE DEL TERRENOh= 4.05 m 3.5

0.577 0.406 0.4061.423

6740 kg 5034

1.35 m 1.17

M= 9099 kg-m 5873

REACCIÓN NETA DEL TERRENOALTURA DE MUROS TOTALES ALTURA DE MUROS HASTA 3.5

Peso de muros= 6264 kg Peso de muros= 5040Peso del agua= 28105 kg Peso del agua= 23870

W= 4464 kg/m W= 3755

Angulo de fricción interna φ=

sen

senk

1

1

2

2

1khE

3

hY

33080 kg-m 27826

M total= 32085 kg-m M total= 26918

Vlosa=W x L/2= 17185 kg Vlosa=W x L/2= 14455

DISEÑO DE LA LOSA DE CIMENTACION

Se usará concreto de f´c= 250 kg/cm2acero fs= 2100 kg/cm2

Constantes de cálculo

f’c = 250 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

fc = 0.45 f’c = 112.5 kg/cm2 fs = 0.5 (fy)= 2100 kg/cm2

n = 8.43

0.311 j = 1 – k/3 = 0.896

15.69

DISEÑO DE LOSA HASTA QUE LOS MUROS ALCANCEN UNA ALTURA DE MUROS DE 3.5 m

41 cm

9 cm

Se propone: d= 40 cmr= 5 cm

M= WL2/8= M= WL2/8=

R = ½ k j fc = kg/cm2

Entonces el momento se calculará como: M = R b d2

cfEc

Es

'15000

102 6

fcn

fsk

1

1

bR

Md

bv

Vdv

c

h= 45 cm

ACERO DE REFUERZO

EN LA LOSA DE CIMENTACION

Refuerzo por momento negativo

M = 26918 kg - m

35.8

Utilizando varillas # 8 5.07 Se colocarán @ 14.2 14

El momento positivo máximo es de

M = 27825.9 kg -m

37.0


El área de acero mínima por cambios volumétricos es:

As = 0.0018 b h = 8.1

Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarán 24.6 25

DISEÑO DE LOSA HASTA QUE LOS MUROS ALCANCEN SU ALTURA TOTAL

45 cm

12 cm

Se propone: d= 45 cmr= 5 cmh= 50 cm

ACERO DE REFUERZO

EN LA LOSA DE CIMENTACION

Refuerzo por momento negativo

M = 32085 kg - m

37.9

cm2

cm2

cm2

Entonces el momento se calculará como: M = R b d2

cm2

,as= cm2

,as= cm2

,as= cm2cm2

bR

Md

bv

Vdv

c

djfs

MAs

djfs

MAs

djfs

MAs


El momento positivo máximo es de

M = 33080.2 kg -m

39.1


El área de acero mínima por cambios volumétricos es:

As = 0.0018 b h = 9

Utilizando varillas # 5 1.99 Se colocarán 22.1 20

DISEÑO DEL MURO ZONA INFERIOR

Determinación del espesor y acero de refuerzo del muro

Diseño de la sección

Cálculo del peralte

24.08 cm

Se adopta un peralte efectivo de 25 cm y un recubrimiento de 5 cm

d = 25 cmr= 5 cm

h = 30 cm

Revisión por cortanteEl esfuerzo permisible al cortante es: 8.4

De los cálculos anteriores, V = Er = 6740 kg

2.70

Acero principal por momento

19.34

Considerando varillas del N° 6

a = 2.850

cm2

cm2

kg/cm2 < al esfuerzo permisible al cortante

cm2

cm2

,as= cm2

,as= cm2

,as= cm2cm2

djfs

MAs

djfs

MAs

Rb

Md

cfvd '53.0

bd

Vv

djfs

MAs

14.7 cm

Se colocarán varillas del N° 6, @ 15 cm

Acero por temperatura

As = 0.0018 b h = 5.40


a = 1.267

23.5 cm

Se colocarán varillas del N°4, @ 20 cm

DISEÑO DEL MURO ZONA SUPERIOR

Se supone un muro de 2 metros de altura

h= 3.5 m

5034 kg

1.17 m

M= 5873 kg-m

Determinación del espesor y acero de refuerzo del muro

Diseño de la sección

Cálculo del peralte

19.35 cm

Se adopta un peralte efectivo de 10 cm y un recubrimiento de 5 cm

d = 25 cmr= 5 cm

h = 30 cm

Revisión por cortanteEl esfuerzo permisible al cortante es: 8.4

cm2

cm2

As

aS

100

As

aS

100

Rb

Md

cfvd '53.0

2

2

1khE

3

hY

De los cálculos anteriores, V = Er = 5034 kg

2.01

Acero principal por momento

12.48


a = 1.979

15.9 cm

Se colocarán varillas del N° 5, @ 15 cm

Acero por temperatura

As = 0.0018 b h = 5.40


a = 1.267

23.5 cm

Se colocarán varillas del N°4, @ 20 cm

En este caso se propone dejar la sección del muro con las dimensiones y armado encontrados en en diseño del muro en la zona inferior.

kg/cm2 < al esfuerzo permisible al cortante

cm2

cm2

cm2

cm2

bd

Vv

djfs

MAs

As

aS

100

As

aS

100

La condición mas desfavorable de trabajo para los muros será vacío en el interior y empuje de tierra en el exterior

altura 1= 4.35 maltura 2= 0 m

espesor losa= 0.3 maltura interna= 4.05 m

altura total 4.35 mespesor muros arriba= 0.3 mespesor muros abajo= 0.3 m

ancho interno= 7.7 mancho superior= 8.3 mancho inferior= 8.3 m

EMPUJE DEL TERRENO EMPUJE DEL AGUAm 4.05 3.5

kg 6661 4805 kg

m 1.22 1.03 m

kg-m 8105 4965 kg-m

mkgkgkg/m

kg-m

kg-m

kg

lecho superior

lecho inferior

longitudinalmente

lecho superior

lecho inferior

longitudinalmente

kg/cm2

kg/cm2

Documents

SIFON 2 AH