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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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DISEÑO ESTRUCTURAL DE ACUEDUCTO (PUENTE CANAL)PROYECTO: IRRIGACION SAMBOROBRA: SUBSISTEMA CHAQUEPAY HUAYLLACOCHA
CANAL PINCIPAL CHAQUEPAY PITUCOCHAACUEDUCTO KM 2+865
DISTRITO: HUAROCONDOPROVINCIA: IZCUCHACADEPARTAMENTO: CUSCO
1. CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL CANAL Y ACUEDUCTO
1.1. CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL CANAL
Caudal máximo (Qce) 3.310 m³/segAncho solera (Bce) 0.900 mAltura de canal (Hce) 1.250 mTalud (Zce) 2.000Rugosidad (nce) 0.014Pendiente (Sce) 0.0006 m/mTirante para iteración = 0.993 mTirante normal (Yce) = 0.993 mArea hidráulica (Ace) = 2.864 m²Espejo de agua (Tce) = 4.871 mNúmero Froud (Fce) = 0.370Tipo de flujo = SubcríticoPerímetro (Pce) = 5.340 mRadio hidráulico (Rce) = 0.536 mVelocidad (Vce) = 1.156 m/segEnergía Específica (Ece) = 1.061 m-kg/kg
238.500 msnm.
1.2. CALCULO HIDRAULICO DEL ACUEDUCTO
1.2.1. Características hidráulicas del acueducto
Ancho del canal en el acueducto 0.900 mLongitud del acueducto 30.000 mPendiente del Acueducto 0.0006 m/mPeso Especifico del agua 1000 Kg/m3Peso Especifico del concreto 2400 Kg/m3Z= 0 m/m
1.2.2. Resultados de las características del acueducto
Y (Tanteado)= 3.853 mY (Calculado)= 3.853A (AREA MOJADA)= 3.468R (RADIO H.)= 0.403Q. ACUEDUCTO= 3.310 m3/segV. ACUEDUCTO= 0.954 m/segH acueducto = 4.000 m
1.2.3. Longitud de transición (aguas abajo y aguas arriba)
Lt (CALCULADO)= 8.956 m Criterio de Ven Te ChowLt (ASUMIDO)= 9.000 m
1.2.4. Disminución del pelo de agua en la transición de entrada
CUADRO DE COEFICIENTES C1 Y C0 RECOMENDADOSTIPO DE TRANSICION C1 C0Curvado 0.10 0.20Cuadrante Cilíndrico 0.15 0.25Simplificado en línea recta 0.20 0.30Línea recta 0.30 0.50Extremos Cuadrados 0.30 0.75
C1= 0.2DHV (DISMINUCION)= -0.0216 m/segDY = -0.0259 mDY (REDONDEADO)= -0.030 m
1.2.5. Calculando cotas
Cota Fondo Canal al inicio de la trans (cota A) =
Itera hasta que sean iguales
Itera hasta que sean iguales
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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COTA B= 235.670 msnm DISMINUCION DEL PELO DE AGUA EN LA TRANSICION DE SALIDAC0= 0.3DY = -0.0151 mCALCULANDO COTASCOTA C= 235.652 msnmCOTA D= 238.497 msnmPERDIDAS DE CARGA TOTAL EN ACUEDUCTOCOTA A - COTA D = 0.00314 m Normal para este tipo de estructuras
1.2.6. Comprobando
1 < (r = b/y) < 3 ) => 0.234, Fuera de parametrosF (FROUD) = 0.273Como (FROUD = 0.273) < 1, SUBCRITICO - BIEN!
2. DISEÑO ESTRUCTURAL DEL ACUEDUCTO
2.1 DATOS GENERALES
Ancho del canal en el acueducto 0.900 mH acueducto = 4.000 mAncho de la viga de borde (A) = 0.2 mEspesor de la losa = 0.2 mEspesor de la tapa = 0.1 m
L = 30 m
2.2 DISEÑO ESTRUCTURAL DE VIGA DE BORDE
2.2.1. Momento por peso propio y carga muerta (md):
Concreto simple y ciclópeo : 2300 Kg/m3 2.3 Tn/m3Concreto armado: 2400 Kg/m3 2.4 Tn/m3Agua 1000 Kg/m3 1 Tn/m3
f'c = 210 Kg/cm2fy = 4200 Kg/cm2
bw = 0.20 mh viga 4.20 mL = 30.00 m
Pp Viga borde= W1 = 2.016 T/mPp losa = W2 = 0.216 T/mPp tapa = W3 = 0.132 T/m
bw
h viga
H
A bw
e losa
bw
h viga
H
A bw
e losa
W1
W2
W4
W3
Y
e tapa e tapa
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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Pp Agua = W4 = 1.734 T/mWd = 4.098 T/m
Línea de influencia de momentos para la sección al centro de la luz:
Wm = 4.10 Tn/m
lm = (L/2*L/2)/(L) = 7.5
Md = Wm*lm*L= 922.03 Tn-m
2.2.2. Momento por sobrecarga o carga viva ( ms/c):
Ws/c = 100 Kg/m 0.1 T/mMs/c = 22.50 Tn-m
2.2.3. Determinación del peralte por servicio:
M = Md + Ms/c = 944.53 Tn-m
As = M / (Fs*j*d)
622.311 cm > H (420 cm) Mal!
Donde:fc = Esfuerzo de compresión en el concreto = 0.4*f'c = 84fs = Esfuerzo permisible en el acero = 0.4*fy = 1680 j = Factor adimensional = 1- k/3 = 0.891k = Factor adimensional = n/(n+r) = 0.326r = fy / f'c = 20.000n = Es/Ec 9.661Es = Modulo de elasticidad del acero = 2100000.000 Kg/ cm2
217370.651 Kg/ cm3
2.2.4 Diseño por Rotura:
ACERO EN TRACCION:
Recubrimiento ( r ) = 4 cmNº de capas de varillas = 1d = 415.21 cm
Mu = 1.5*Mm + 1.8*Mv = 1423.54
a = As*fy/0.85/f'c/b
0.9
106.887 cm
598.963 cm
=> As = 106.887 cm
Verificando la cuantía:
0.021675
β1 = 0.85
0.013 < 0.022 Bien!
Ec = Mod.de elasticidad del concreto = 15000 Öf'c =
Mu = f*As*fy(d - a/2)Mu = f*As*fy(d - As*fy/1.7/f'c/b)f =
Cuantía balanceada (rb) = 0.85*f'c*β1/fy * 0.003*Es/(0.003*Es+fy) =
Cuantía para la viga (r) = As/b/d =
lm
L/2 L/2
bjkfc
Mperalted
***
*2
2
*
*'*7.1**4
2*'*7.1**'*7.1*
2fy
bcfMu
fy
bcfd
fy
bcfd
Asf
2
*
*'*7.1**4
2*'*7.1**'*7.1*
2fy
bcfMu
fy
bcfd
fy
bcfd
Asf
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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Distribución del Acero:
Φ = 5/8 "A = 1.98 cm2
=> Nº de fierros = 54.00 ~ 4 \ 4
Distribución:
4 Φ de 5/8''
ACERO EN COMPRESION:
M(-)= 474.51
0.0038 < 0.022 Bien!
A's = 31.65 cm2
Distribución del Acero:
Φ = 1/2 "A = 1.27 cm2
=> Nº de fierros = 24.99 ~ 2 \ 2
Distribución:
2 Φ de 1/2''
RECUBRIMIENTO Asl:
Asl = 10% As= 10.689 cm2
Distribución del Acero:
3/8 "A = 0.71 cm2
=> Nº de fierros = 15.00 ~ 2 \ 2
Distribución:
2 Φ de 3/8''
Cuantía (r) =
Φ =
bw
h viga
H
h/2
bw
h viga
H
bw
h viga
H
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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DISTRIBUCION TOTAL DE FIERRO EN VIGA DE BORDE
2 Φ de 1/2''
2 Φ de 3/8''
4 Φ de 5/8''
4.2.2. Diseño por corte:
Por peso propio:Wm = 4.10 Tn/m
L= 30 mVm = 61.47 Tn
Por sobrecarga:
Ws/c = 0.1 T/mVv = 1.50 Tn
Vu = 1.5 Vm+1.8 Vv = 94.90 Tn
CALCULO DE ESTRIBOS
d= 415L/2= 15.00 m
CALCULO DE ESTRIBOS TRAMO AB
Esfuerzo cortante nominal:
0.013 Tn = 13.445 Kg/cm2
Esfuerzo cortante resistente del concreto:
7.051 Kg/cm2
Como 7.05 < 13.45 REQUIERE REFUERZO
Por seguridad colocaremos acero mínimo con estrivos de 3/8
Ʋu = Vu/f/b/d =
Ʋc =f(0.5(f`c)^0.5+175*rb*Vu*d/Mu=
f =
1
A B C
bw
h viga
H
h/2
bw
h viga
H
h/2
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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A = 0.713Av = 2*A = 1.425
Espaciamiento = S = Av*fy/
-46.806 ~ 160
Espaciamiento maximo = 30 cm
\ S = ~ 30 cm
Nº de estribos = 14
CALCULO ESTRIBO TRAMO BC
S = Av*Fy/3.5/bw = 85.507 cm ~ 85
S < 30 cmS < 20 cm (bw)
\ S = ~ 30 cm
La disposición de los estribos será:
Φ de 3/8'' 1 @ 0.04, 14 @ 0.3, r @ 0.3 Φ de 3/8'' 1 @ 0.04, 14 @ 0.3, r @ 0.3
2.3. DISEÑO ESTRUCTURAL DE LOSA
e = 0.20 mA = 0.90 mL= 30.00 m
2.3.1. Diseño por rotura:
Momento por peso propio por metro de longitud: b = 1 m
Losa: W1 = 0.48 Tn/mAgua: W2 = 3.85 Tn/m
Wt = 4.33 Tn/m
Momento por peso propio por metro de longitud: Md = 0.88 Tn-m
Momento por sobrecarga:
W = 0.1 T/mM = 0.020 Tn-m
ACERO PRINCIPAL:
Espaciamiento = S = Av*fy/(Ʋu - Ʋc)/bw =
bw
h viga
H
A
bw
e losa
Y
W1
W2
bw
h viga
H
A bw
e losa
Y
e tapa e tapa
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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Momento ultimo (Mu) = 1.353 Ton-m
e= 0.20 m f 'c= 210 kg/cm2 Fy= 4200 kg/cm2 b= 1.00 m
r = 0.04
Determinación del peralte por servicio por metro de longitud :
b = 1.000 m
M = Md + Ms/c= 0.898 Tn-m
As = M / (Fs*j*d)
8.580 cm < e (20 cm) Bien!
Recubrimiento ( r ) = 4 cmNº de capas de varillas = 1
d = 15.37 cm
Determinación del área de acero
Mu = 1.5*Md + 1.8*Ms/c = 1.353
a = As*fy/0.85/f'c/b 133.900
0.9
2.372 cm2
128.230 cm2
=> As = 2.372 cm2As,min= 5.122 cm2
=> As = 5.122 cm2
Distribución del Acero:
Φ = 1/2 "A = 1.27 cm2
Espaciamiento (S) = 24.73 25Espaciamiento mínimo (Smin) = 30 cm
S = 25 cm
\ 4 Φ de 1/2''
ACERO DE REPARTICION:
% Asr = 121/(L)^0.5 = 22.091 < 50 Bien! Acero principal paralelo al eje al eje
Asr = 1.131 cm2
Distribución del Acero:
3/8 "A = 0.71 cm2
Mu = f*As*fy(d - a/2)Mu = f*As*fy(d - As*fy/1.7/f'c/b)
f =
cm »
Φ =
0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 (Tn)
bjkfc
Mperalted
***
*2
2
*'*7.1**4
2*'*7.1**'*7.1*
fbcfMu
fy
bcfd
fy
bcfd
As
2
*'*7.1**4
2*'*7.1**'*7.1*
fbcfMu
fy
bcfd
fy
bcfd
As
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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Espaciamiento (S) = 62.98 30Espaciamiento mínimo (Smin) = 30 cm
VAR. 3/8 " @ 30 cm
ACERO DE TEMPERATURA:
Ast =0.0018 b*e = 3.6 cm2
Distribución del Acero:
3/8 "A = 0.71 cm2
Espaciamiento (S) = 19.79 20Espaciamiento mínimo (Smin) = 30 cm
Φ de 3/8'' @ 20 cm
Fierro de temperatura paralelo al eje 5 Φ de 3/8''
DISTRIBUCION TOTAL DE FIERRO EN LOSA
Φ de 3/8'' @ 20 cm
5 Φ de 3/8''
4 Φ de 1/2''
Φ de 3/8'' @ 30 cm
2.3. DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA TAPA
e = 0.10 mA = 0.90 mL= 30.00 mA total= 1.30 m
cm »
Φ =
cm »
\ Fierro de temperatura perpenticular al eje
0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 (Tn)
bw
h viga
H
bwb
e losa
e tapa
bw
h viga
A bw
e losa
A total
e tapa
bw
h viga
A bw
e losa
W1
A total
e tapa
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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2.3.1. Diseño por rotura:
Momento por peso propio por metro de longitud:
b = 1 m
Losa: W1 = 0.24 Tn/mWt = 0.24 Tn/m
Momento por peso propio por metro de longitud: Md = 0.05 Tn-m
Momento por sobrecarga:
W = 0.1 T/mM = 0.020 Tn-m
ACERO PRINCIPAL:
Momento ultimo (Mu) = 0.109 Ton-m
e= 0.10 m f 'c= 210 kg/cm2 Fy= 4200 kg/cm2 b= 1.00 m
r = 0.04
Determinación del peralte por servicio por metro de longitud :
b = 1.000 m
M = Md + Ms/c= 0.069 Tn-m
As = M / (Fs*j*d)
2.376 cm < e (10 cm) Bien!
Recubrimiento ( r ) = 4 cmNº de capas de varillas = 1
d = 5.52 cm
Determinación del área de acero
Mu = 1.5*Md + 1.8*Ms/c = 0.109
a = As*fy/0.85/f'c/b 48.137
0.9
0.530 cm2
46.422 cm2
=> As = 0.530 cm2As,min= 1.841 cm2
=> As = 1.841 cm2
Distribución del Acero:
Φ = 3/8 "A = 0.71 cm2
Espaciamiento (S) = 38.70 30
Mu = f*As*fy(d - a/2)Mu = f*As*fy(d - As*fy/1.7/f'c/b)
f =
cm »
0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 (Tn)
bjkfc
Mperalted
***
*2
2
*'*7.1**4
2*'*7.1**'*7.1*
fbcfMu
fy
bcfd
fy
bcfd
As
2
*'*7.1**4
2*'*7.1**'*7.1*
fbcfMu
fy
bcfd
fy
bcfd
As
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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Espaciamiento mínimo (Smin) = 30 cm
VAR. 3/8 " @ 30 cm
ACERO DE REPARTICION:
% Asr = 55/(L)^0.5 = 10.042 < 50 Bien! Acero principal perpenticular al eje
Asr = 0.185 cm2
Distribución del Acero:
1/4 "A = 0.32 cm2
Espaciamiento (S) = 171.29 30Espaciamiento mínimo (Smin) = 30 cm
VAR. 1/4 " @ 30 cm
DISTRIBUCION TOTAL DE FIERRO EN TAPA
Φ de 3/8'' @ 30 cm
Φ de 1/4'' @ 30 cm
2.4 DISTRIBUCION TOTAL DE FIERRO EN ACUEDUCTO
Φ de 3/8'' @ 30 cm
Φ de 1/4'' @ 30 cm
1.30
0.10
2 Φ de 1/2'' 2 Φ de 1/2''
2.10Φ de 3/8'' @ 20 cm Φ de 3/8'' 1 @ 0.04, 14 @ 0.3, r @ 0.3
4.205 Φ de 3/8''
2 Φ de 3/8'' 2 Φ de 3/8''
4 Φ de 5/8''
4 Φ de 5/8'' 0.20
0.20 0.90 0.20
4 Φ de 1/2''
Φ de 3/8'' @ 30 cm
Φ =
cm »
0.04
0.04
0.04
0.040.04
bw
h viga
A bw
e losa
A total
e tapa
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
Pag. 11 de 24
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
Pag. 12 de 24
DISEÑO ESTRUCTURAL DE ACUEDUCTO (PUENTE CANAL)
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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Normal para este tipo de estructuras
bw
h viga
H
A bw
e losa
bw
h viga
H
A bw
e losa
W1
W2
W4
W3
Y
e tapa e tapa
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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Φ de 5/8''
Φ de 1/2''
Φ de 3/8''
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
Pag. 15 de 24
"
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
Pag. 16 de 24
cm
bw
h viga
H
A
bw
e losa
Y
W1
W2
bw
h viga
H
A bw
e losa
Y
e tapa e tapa
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
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cm
Acero principal paralelo al eje al eje ###
acabb
As*2
**42
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
Pag. 18 de 24
cm
cm
bw
h viga
A bw
e losa
A total
e tapa
bw
h viga
A bw
e losa
W1
A total
e tapa
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
Pag. 19 de 24
cm
acabb
As*2
**42
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DISEÑO DE ACUEDUCTOS
Pag. 20 de 24
Acero principal perpenticular al eje ###
cm
Φ de 3/8'' 1 @ 0.04, 14 @ 0.3, r @ 0.3
![Page 21: estructural 2.xlsx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033011/55cf8efa550346703b97a971/html5/thumbnails/21.jpg)
DISEÑO ESTRUCTURAL DE ACUEDUCTO (PUENTE CANAL)
1. CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL CANAL Y ACUEDUCTO
1.1. CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL CANALDatos
Caudal máximo (Qce) 0.350Ancho solera (Bce) 0.650Altura de canal (Hce) 0.600Talud (Zce) 0.000
Rugosidad (nce) 0.017Pendiente (Sce) 0.004Tirante para iteración = 0.442
ResultadosTirante normal (Yce) = 0.442Area hidráulica (Ace) = 0.287Espejo de agua (Tce) = 0.650Número Froud (Fce) = 0.585Tipo de flujo = SubcríticoPerímetro (Pce) = 1.534Radio hidráulico (Rce) = 0.187Velocidad (Vce) = 1.218Energía Específica (Ece) = 0.518
3811.472
1.2. CALCULO HIDRAULICO DEL ACUEDUCTO
1.2.1. Características hidráulicas del acueducto
Datos ingresados Ancho del canal en el acueducto 0.650 mLongitud del acueducto 9.000 mPendiente del Acueducto 0.004 m/mPeso Especifico del concreto 2400 Kg/m3Z= 0 m/m
1.2.3. Longitud de transición (aguas abajo y aguas arriba)
Lt (CALCULADO)= 0.000 mLt (ASUMIDO)= 0.000 m
1.2.4. Disminución del pelo de agua en la transición de entrada
CUADRO DE COEFICIENTES C1 Y C0 RECOMENDADOSTIPO DE TRANSICION C1 C0Curvado 0.10 0.20Cuadrante Cilíndrico 0.15 0.25
Cota Fondo Canal al inicio de la trans (cota A) =
iterar el tirante
Itera hasta que sean iguales
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Simplificado en línea recta 0.20 0.30Línea recta 0.30 0.50Extremos Cuadrados 0.30 0.75
C1= 0.3DHV (DISMINUCION)= 0.0000 m/segDY = 0.0000 mDY (REDONDEADO)= 0.000 m
1.2.5. Calculando cotas
COTA B= 3811.472 msnm DISMINUCION DEL PELO DE AGUA EN LA TRANSICION DE SALIDAC0= 0.5DY = 0.0000 mCALCULANDO COTASCOTA C= 3811.436 msnmCOTA D= 3811.436 msnmPERDIDAS DE CARGA TOTAL EN ACUEDUCTOCOTA A - COTA D = 0.04 m
1.2.6. Comprobando
1 < (r = b/y) < 3 ) => 1 < 1.47 < 3 BIEN!F (FROUD) = 0.502Como (FROUD = 0.502) < 1, SUBCRITICO - BIEN!
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DISEÑO ESTRUCTURAL DE ACUEDUCTO (PUENTE CANAL)
m³/seg m m
m/m m
m m² m
m m m/seg m-kg/kg msnm.
1.2.2. Resultados de las características del acueducto
Y (Tanteado)= 0.442 mY (Calculado)= 0.442A (AREA MOJADA)= 0.287R (RADIO H.)= 0.187Q. ACUEDUCTO= 0.350 m3/segV. ACUEDUCTO= 1.218 m/segH acueducto = 0.600 m
Criterio de Ven Te Chow
Itera hasta que sean iguales
normal
ztiranteBStiranteztiranteB
BztirantenQTirante
**
1*
*
)1**2(
3
2
2
tirantetirantezBArea *
tirantezBespejo
B+1+z^2*Yce*2perimetro
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Normal para este tipo de estructuras