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DISEÑO DE BARRAJE FIJO
Bocatoma con Barraje Fijo, es aquella estructura que tiene por finalidad levantar el tirante de agua con el objetivo de obtener una fraccion del caudal del rio abastecedor en dicha captacion, el barraje diseñado contara con la capacidad de no aceptar que la toma cuente con excesvia agua de entrada UBICACIÓN La ubicación de la bocatoma en el cauce del rio es de suma importancia, esta ubicación tiene que reunir los siguientes requisitos a) El caudal captado, tendra su direccion respectiva esta direccion debe tener el mismo gradiente del rio b) La captacion debera terner garantia de funcionamiento, aun en tiempo de estiaje (Sequia).
c) Los solidos o sedimentos que transpota el rio; deben ser restringuidos en su totalidad en su entrada captacion derivadora
d) El punto mas recomendable para la toma en el cauce del rio; esta dado en el punto donde la sedim cae poor gravedad producto del lado convexo en un tramo curvo del rio.
TOPOGRAFIA
1.- Curvas a nivel ( Levantamiento en planta del Rio), Tomando en cuenta el eje del barraje; 500 m ag como tambien aguas arriba, siempre desde el eje del barraje. ESCALA: 1:2000
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CHIMBOTE , 2015 -PERÚ
DISEÑO DE BARRAJE FIJO
2.- Levantamiento en planta en una area de 100m x 100m, circunscrito la ubicación del barraje. ESCA
3.- Perfil Lonitudinal del Rio , por lo menos 1000m tanto aguas arriba como aguas abajo desde el eje d barraje. ESCALA en H = 1:2000 , ESCALA en V = 1:200 4.- Secciones transversales cada 50m. Aguas arriba, como aguas abajo ESCALA 1:100 y 1:200. ESTUDIO DE SUELOS 1.- Clasificacion S.U.C.S del lecho del rio (Suelo del rio) 2.- Seccion transversal que muestre los estratos , exactamente donde se asentara la bocatoma. 3.- Coeficiente de permeabilidad ( capacidad del suelo para transportar fluidos ) 4.- Capacidad portante. 5.- D.P.L (resultados de los ensayos para pilotes). 6.- Estimacion de sedimentos que transporta el Rio.
ANALISIS HIDROLOGICO
El estudio hidrologico nos permitira diseñar la ventana derivdora; ya que nuestra bocatoma devera fu aun en tiempo de avenidas de un caudal minimo en el rio, asi tambien el dimensionamiento de alguno elementos de la bocatoma dependen del comportamiento hidrologico del rio 1.- Caudal Máximo del rio. 2.. Caudal Medio. 3.- Caudal Minimo. 4.- Curva de caudal vs tirante en la zona del barraje.
DISEÑO HIDRAULICO DEL BARRAJE FIJO
�_�
Cc = Cota de la cresta en el b h Co = cota del lecho del río
�_� ℎ_�
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h = altura de la ventana de C
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ho = Altura desde el lecho de la parte inferior de la ventana Cc = Co + ho + h + 0.30 m
DIMENSIONAMIENTO DEL BARRAJE
�__�
3591.36 ho
1.8
h
0.9
0.3
Borde Libre
Carga sobre la Cresta Incluyento energia de Velocidad �.�
�.� = �^ / �^�/� �
��
��
�
Hd
1.8
SEGÚN NOVAK ( Cd = 2,4) �_���=��×�× 〖��〗 ^1 ,5
SEGÚN EL ING. RIGOBERTO ( �_���=2/3×�×�×√2�× 〖��〗 ^1,5
Qmax = Caudal maximo en el rio
Qmax = Caudal maximo en e
Cd = coeficiente de escurrimiento
C = coeficiente de escurrimie
L = Longitud del Barraje.
L = Longitud del Barraje.
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DISEÑO DE BARRAJE FIJO
Hd = altura de agua en la cresta
Hd = altura de agua en la cre
I. PESO PROPIO DEL BARRAJE
�
Para el analisis de estabilidad el peso propio viene hacer la mas importante ; ya que se lograra el equilibrio contrarest de empuje hidróstatico, empuje del lecho del rio, ect, el peso propio es una fuerza vertical con su linea de accion en el centro de gravedad
��
��
���
�
�� O Seccion I II III IV V VI VII VIII
Area 0.92 2.45 4.95 7.37 2.97 17.9 0.41 0.95
Peso especifico Peso Tn 2.4 2.21 2.4 5.88 2.4 11.88 2.4 17.69 2.4 7.13 2.4 42.96 2.4 0.98 2.4 2.28 91.01
X (m) 0.36 1.7 0.58 2.31 4.15 13.35 22.88 22.81
II. PRESION HIDROSTATICA
��
�,�� , �
��
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DISEÑO DE BARRAJE FIJO
Seccion I II
Fuerzas (Tn)Distancia (m)Mom (Tn-m) 7.99 4.06 32.44 5.54 3.51 19.45 13.53 51.88
III. EMPUJE POR EL LECHO DEL RIO
El empuje caracterizado por el lecho del rio; es si no mas, el peso especifico del espesor de solidos ub la cara del barraje; el Bureau Reclamation considera un valor de 1.4 Ton /m3
Fr Bureu R.
4.032 1.4
Ton
el analisis siempre estara vigente al punto d "O" , actuando esta fuerza a una distancia =
Ton/m3 M.Fr
Volumen 2.88 m3 VIII. LONGITUD DEL BARRAJE
ALTUNIN
III. EMPUJE DE LOS SEDIMENTOS SEGÚN ING. RIGOBERTO ��=1/2 �× 〖ℎ�〗 ^2× 〖��〗 ^2 (45−∅/2)
�=1,81√((�×��)/� �) �
ht BLECH
�=(�×√�)/� ^(1/5)
3.23
Peso especifico del material H - base ( donde H = altura d base del barraje).
coeficiente de friccion interna
∅
PETIT
�=2,45×√� �
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B
34.65
����
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DISEÑO DE BARRAJE FIJO
0,282�� 0,175��
�^1,85=2�^0,85 �
�=0,2�� �=0,5 ��
estiaje (Sequia).
X;Y = Coordenadas de la cresta en el punta mas alto del barraje
u totalidad en su entrada a la Coordenadas en el perfil de la cresta
el punto donde la sedimentación
X (m) 0.344 0.68 1.008 1.322 1.621 1.911 2.187 2.455 2.709
Y (m) 0.029 0.133 0.233 0.369 0.542 0.731 0.94 1.158 1.393
IV. EMPUJE DE SUBPRESION
Es una fuerza de empuje produci del barraje ( en la base ). Se emp tos finitos. dependiento de la gráfica segun coordenadas en x( disntacia m) Resulta una fuerza total de empu con una linea de accion medida d
je del barraje; 500 m agua abajo
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icación del barraje. ESCALA: 1:500
guas abajo desde el eje del �
LA 1:100 y 1:200. V. FACTOR DE SEGURIDAD AL DESPLAZAMIENTO Formula :
ntara la bocatoma.
���=(��×∅)/��≥1, 5
Donde: FV= fuerzas Verticales FH = Fuerzas Horizontales ∅ = coeficiente de friccion entre el barraje Y el suelo de cimentacion
stra bocatoma devera funcionar ensionamiento de algunos VI. FACTOR DE SEGURIDAD AL VOLTEO
Formula:
���=(∑▒ 〖�������� ���������������〗 )/ (∑▒ 〖�������� �� ������〗 )≥2
VII. CALCULO HIDRAULICO Cota de la cresta en el barraje cota del lecho del río 0 h �� �_� t t p s : / DE ARTE ING. RIVASPLATA CORDOVA B. HIDRAULICAS -OBRAS /
altura de la ventana de Captacion
Avenida máxima del proyecto = Q
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0 h t FIJO DISEÑO DE BARRAJE t p s Altura desde el lecho del rio hasta : rte inferior de la ventana de C. / / w w w . y o Cc = 3594.36 u t u b e . ECUACION DE BERNOULLI c o m / �_0/�+ 〖� _0 〗w^2/2�+�_0=�_1/�+ a _1+ 〖ℎ�〗 _(0−1) 〖� _1 〗 ^2/2�+� t c h Po Presion en ? el punto 0 v Q Caudal de=maxima avenida R u Vo Velocidadxen el punto 0 J V1 Velocidad L en el punto 1 5 9 g Gravedad D 1 P1 Presion en r el punto 1 c Yc Tirante en el punto 0 ÚN EL ING. RIGOBERTO ( C = 0,60) d1 Tirante en el punto 1 �×√2�× 〖��〗 ^1,5 B
Longitud del barraje
x = Caudal maximo en el rio
q
Caudal unitario
coeficiente de escurrimiento
Y
Peso especifico del agu
ongitud del Barraje.
〖� _0 〗 ^2/ 2�
�_1
1.50 200 3.84 9.16 9.81 0.63 1.50 0.63
34.65 5.77 1000
0.75
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DISEÑO DE BARRAJE FIJO 〖� _0 〗 ^2/ 2� altura de agua en la cresta 〖� _1 〗 ^2/ 2�
eso propio viene hacer la fuerza a el equilibrio contrarestando a las el lecho del rio, ect, cal con su linea de accion
23,553.81〖� _1 〗 ^3
53,108.26〖� _1 〗 ^2
−
〖� _1 1 〗 ^3
���
〖� _1 〗 ^2 2.25
−
�_1
����
M (ton - m) 0.79 10.00 6.89 40.86 29.58 573.52 22.51 52.01 736.16
4.28
0.63
FORMULA DEL MOMENTUM
�_2=−�_1/2+√( 〖� _1 〗 ^2/4+ ( 〖 2�_1 〗 ^2×�_1)/�)
d2 =
d2
-0.315
+
3.30
2.98
LONGITUD DE LA POZA DISIPADORA
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del espesor de solidos ubicado sobre
estara vigente al punto de refericia fuerza a una distancia = 0,80
S SEDIMENTOS
especifico del material ase ( donde H = altura del barraje, del barraje).
ciente de friccion interna del rio
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DISEÑO DE BARRAJE FIJO PERFIL DE LA CRESTA DEL BARRAJE Fórmula otorgada por el cuerpo de Ingenieros del Ejercito
^1,85=2�^0,85 �
1 1,5
alto del barraje
fuerza de empuje producida por el agua filtrada por debajo raje ( en la base ). Se emplea el metodo de analisis de elemen
diento de la gráfica segun el area que abarque en las nadas en x( disntacia m) en el eje y(Presion Tn/m) a una fuerza total de empuje en toneladas; respectivamente a linea de accion medida desde el punto O
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Fb Distancia
23.68 6.98
M. Fb
165.29
FV FH ∅ FSD
Tn m
67.33 17.56 0.55 2.11
CUMPLE
barraje Y el suelo de
M.estbiliza M.volteo
FSV
3
736.16 220.40
CUMPLE
a máxima del proyecto = Q = 200 m3/Seg
2 h t ING. RIVASPLATA CORDOVA B. HIDRAULICAS -OBRAS DE ARTE t p
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1 �
Zo m3/s m/s m/s m/s2
m m m
Z1
2 h t �_2 t p s : / / w w w . y o u t u b e . c o m / 3594.36 w a t 3591.36 c h ? v = R u x J L 5 9 D 1 r c
m2/seg Kg/m3
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〖� _1 〗 ^2
〖� _1 〗 ^2
+
+
44000
1.87
m
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