DISEÑO DE DEFENSA RIBEREÑA - GAVIONES

1. CALCULAR EL CAUDAL MAXIMO INSTANTANEO

Ancho de Río : 60.0 mTalud : 0.8Pendiente: 0.8Tirante: 8.00 m

Teniendo en consideración la fórmula de MANNING - STRICKLER

1)

El Caudal es igual a:

2)

Reemplazando 2) en 1)

3)

El valor Ks, (Rugosidad) según la tabla del Cuadro Nº 5, para ríos de fuerte transporte de acarreos es igual a Ks = 30

8.00 m

60 m

El valor del área para un talud ´ 1 : 1 Z = 1

Reemplazando ValoresA = 544.00 m²

El perimetro Mojado sera:

ReemplazandoP = 82.63 m

El Radio Hidráulico sera:

Reemplazando los valores encontrados se tiene:

R = 6.58 m

Luego Calculamos el caudal máximo instantaneo según la formula 3

Q = 51276.10

Entonces Q = 51276

Este Caudal instantaneo representa un valor para un frecuencia de cada diez años aproximadamenteluego por consideraciones de diseño este se recomienda incrementarlo en un 80% mas, es decir

Q = 76914.00 m³/seg

Por seguridad tomamos un caudal mayor en m³/s; en razón que la altura del muro no representa unincremento económico significativo si se diseñara para 76920 m³/seg

V =KS∗R23∗S

12

Q=V∗A

Q=K S∗A∗R23∗S

12

A=B∗y+ y2

P=b+2∗√2∗¿ y ¿

R=A /P

2. CALCULO DE LA SECCION ESTABLE O AMPLITUD DE CAUCE

a. Empleando la ecuaciones de régimen estable de BLENCH - ALTUNIN Para caso de gravas D50 = 5 0.005 mm

Procedemos al cálculo de factor de fondo:

Fbo = 1.710

Fb = 1.71Luego el ancho estable será:

Fs = 0.3 Factor de Orilla para elmaterial muy cohesivo

B = 1198.84 m = 1200.00 m

Si el material solo fuera de arrastre se tiene:

Fs = 0.3 material de orilla ligeramente cohesivoFb = 1.2 factor de fondo de material grueso

Luego la sección estable mínima será:

B= 1003.95 m = 1010.00 m

Empleando la fórmula de SIMONS Y ALBERTSON se tiene:

K1 = 2.9 Fondo y orillas de Grava

Luego :

B = 804.27 m = 810.00 mEn base a los cálculos efectuados se puede indicar que la fórmula de SIMONS se ajusta mas a lostrabajos que se van a realizar en la zona

3. CALCULO DE ALTURA DE ENCAUZAMIENTO

Teniendo en consideración la avenida de diseño del proyecto, la pendiente promedioel coeficiente de rugosidad de Manning y la sección estable del río se determina el tirantemáximo según la relación:

###1.18

Donde: ###

Fb=Fbo∗(1+0 .12∗C )

Fbo=(D50)13

B=1 .81∗(Q∗Fb /FS )12

B=K 1∗(Q)12

Q=A∗R

23∗S

12

n

Q Caudal de avenida del proyecto 76920 m³/segA Area de sección 544.00 m²R Radio Hidráulico 6.58 mS Pendiente del o/o 0.8n Coeficiente de Rugosidad 0.030

La altura que tendrá el dique de encauzamiento será igual al tirante máximo mas un borde libre, que se aproxima a la altura de la inercia , o energía de velocidad o carga de la misma, multiplicado por un coeficiente que esta en función de la máxima descarga y pendiente del río.Hay que decir que el Caudal de Diseño esta entre los Valores de 500 - 1000 m³/segEntonces este coeficiente es φ = 1.20

672.99 m 1.20

ALTURA DE ENCAUZAMIENTO

Por Seguridad se toma ###Altura de Muro

Pero dada que los espigones su altura de encauzamiento son de 4.00 m se esta tomandoaltura de 3.50mLa longitud transversal es de 5.00m (Según criterio de proyectista) ya que lo unico que se desea es encauzar y protegerlas intersecciones de la Q. Pampayacu con el Río Chontayacu

BL = 670.86

e= 559.05

Donde:H Altura del Diqueh Tirante de la máxima avenida m

BL Borde Libre mV velocidad media del agua m/s 94.26g gravedad m/s² 9.81φ coeficiente en función de la máxima descarga y pendiente (práctico)e energía de la velocidad 559.05

4. CALCULO DE LA VELOCIDAD MEDIA - MANNING STRICKLER

94.26 m/seg

Vm = Velocidad media m/s 94.26 m/segR = Radio Hidráulico 6.58 mS = Pendiente 0.800000Ks = Coeficiente de rugosidad que depende del lecho del río 30

5. CALCULO DEL TIRANTE MAXIMO

= 2.13 m

6. CALCULO DE PROFUNDIDAD DE SOCAVACION - LL LIST VAN LEBEDIEV

Es necesario evaluar la erosión a máxima descarga en una sección calculada para un caudalde diseño o máxima descarga.Este método considera la velocidad erosiva, que es la velocidad media calculada capaz de degradarel fondo del río y se expresa:

a) Suelo Cohesivo

Teniendo en cuenta la relación

= 26.83 m

H=h+B L

BL=ϕ∗e

Vm=KS∗R23∗S

12

t=[ Q

(Ks∗bo∗S12 ) ]

35

a=Q

t53∗bo

e=V 2

2g=[ Q2

2 g∗A2 ]

Aplicando la fórmula de ts, para suelo cohesivo se obtiene los datos de las tablas:Peso específico 1.8 tn/m³

X 0.291/(x+1) 0.78

B 0.82

= 35.30 m

Luego la profundidad será:

= 33.17 m

b) Suelo No Cohesivo. Aplicando la ecuación pertinente (ts) se tiene:

Dm = 5B = 0.82 Periodo de Retorno de 50 años

1/(x+1) 0.74

= 32.07 m

Luego la profundidad de socavación en este caso será:

= 29.94 m

Luego el colchón antisocavante tendrá una longitud de:

= 52.5 m

El espesor del colchón será en función a la velocidad que para este caso es 94.26 m/sy usando el cuadro Nº 11 se seleccionará un espesor de 30 cmpor seguridad y piedra de relleno de 70 - 120 mmEstos valores se logran ya que la Velocidad calculada esta por debajo de 4.2m/seg

Estas profundidades de socavación serán producidas por la corriente del agua al hacer impacto con cualquierobstáculo, haciendo que elmaterial fino y grueso sean removidos y arrastrados.Toda obra de Defensa comprende de base de fundación y el cuerpo de defensa. Ambos requieren una construccióncuidadosa, a pesar de su sencillez.

L Colchón =1.75*HS =

t s=[ a∗t53

0 .6∗γ1 .18∗B ]11+X

H S=tS−t

tS=[ a∗t53

0 .68∗Dm0 .28∗B ]11+x

H S=tS−t

5. CALCULO DE LA ESTABILIDAD El cálculo de la estabilidad será dado al vuelco o volteo, así como al grado de sismicidad.

a) COLCHON 52.5 m²Longitud 52.5metro 1Espesor 0.3

b) CALCULO DE ESTABILIDAD DE GAVIONES

Para determinar el valor de empuje se utiliza la teoría de Coulomb, adoptando en el cálculo el estado limite activo del terreno.

El empuje activo será:

Peso especifico agua 1.00 Ton/m³

Luego F1 = 2.3 ton/mActua a d = H/3

H = Altura de Murod = 9.98 m

F1=12∗γ∗t2

Seguridad al Deslizamiento:w = Area del muro 7.5

Peso específico del relleno 2.40Peso específico del gavión 1.68

φ = Angulo de fricción 30ºn = Porcentaje de vaciós 0.3

1.68 Ton/m³

Cálculo del Componente vertical del Empuje Activo

β = Angulo de fricción del terrenoAngulo formado por plano de empuje y horizontal 30

Ev = 1.1

Cálculo del Componente Horizontal

Eh = 1.97

α = Angulo del Talud del material sobre el muro 0w = Peso de la estructura 12.6

n´= 4.02 > 1.50.577350269

Verificación de Seguridad al Volteo 13.7392148 El momento que produce el volteo será: 7.932339364

1.97 4.020083186

Mv = 19.69 Ton/md = Altura punto de aplicación empuje

El momento de resistencia será:

Mr = 22.32Luego:

n = 1.13 > 1.5

Verificación:

e = Excentricidad de la resultante

n = Resultante de fuerzas normales a la base del muro

n = 13.74

e = 1.309 < 0.5

= pال ´= gال ´

= gال ´

δ =

γ g=γ p (1−n )

EV=Ea∗Sen( 90+δ−β )

EV=Ea∗Cos(90+δ−β )

n '=[(w+Ev )∗Cosα+Eh∗Sen α ]∗tg ϕ+(w+Ev )∗Senα

Eh∗Cosα

Mv=EH∗d

M R=W∗s '+Ev∗s

n=MR

MV

≥1 .5

e=b2−

M R−MV

n

n=(W+EV )∗Cosα+EH∗Senα

n=(W+EV )∗Cos0+EH∗Sen 0

DISEÑO DE DEFENSA RIBEREÑA - GAVIONES

Malla de alambre

Cada grada es de 0.50 m

2.0 m

Canto rodado

3.0 m

3.0 m d =H/3

0.305 m 3 m 3 m

Area de Gaviones = 5.00 m²

1.8 Ton/m³

δp*(1-n)

Porcentje de Vacios n = 30%

δg = 1.3 Ton/m³

Peso (W=) 6.3 Ton

1.- Calculo de Estabilidad de Gavionesa) El empuje activo será

t = 2.13 mδ = 1000 m³/seg

F1= 2.28 Ton/m d = 2.7 m

b) Seguridad de Deslizamiento

Cálculo del Componente Vertical del Empuje Activo

30 ° Angulo de Fricción del terreno

90 ° Angulo formado por plano de empuje y horizontal

Ev = 1.14 Ton/m

Cálculo del Componente Horizontal

δ = 30 ° Angulo de Fricción del terreno

90 ° Angulo formado por plano de empuje y horizontal

Eh = 1.97 Ton/m

Cos 0 = 1.00Seno 0 = 0.00 n' = 2.18 >= 1.5 Resiste al Deslizamiento

tg 30 = 0.58c) Verificacion de la Seguridad al Volteo

Momento que produce al Volteo seráMv = Eh*d = 5.26 Ton/m

El momento resistente seráMr = W's + Ev*s = 9.72 Ton/m 3

= 1.85 > 1.5 Resiste al Volteo

Peso especifco de Relleno δp =

Peso especifco de Gavión δg =

φ = δ =β =

β =

Colchon Antisocavante

F1=12∗γ∗t2

Ev=Ea∗Sen (90−δ−β )

Eh=Ea∗Cos(90−δ−β )

n '=[(w+Ev )∗Cosα+Eh∗Sen αα ]∗tg ϕ+(w+Ev )∗Sen α

Eh∗Cosε

n=MrMv

GAVIONES DE MALLA HEXAGONAL A DOBLE TORSION

GAVIONES CAJA COLCHONES RENOAbertura de la malla 10 * 12 cm Abertura de la mallaDiámetro Alambre malla 2.70 mm Diámetro alambre mallaDiámetro Alambre borde 3.40 mm Diámetro alambre bordeRecubrimiento Zinc + Aluminio galvanizado RecubrimientoDimensiones Dimensiones4.0 * 1.0 * 1.0 m 4.0 * 1.0 * 1.04.0 * 1.5 * 1.0 m

COLCHONES RENOAbertura de la malla 10 * 12 cmDiámetro alambre malla 2.70 mmDiámetro alambre borde 3.40 mmRecubrimiento Zinc + Aluminio galvanizadoDimensiones4.0 * 1.0 * 1.0