PRACTICA DOMICILIARIA - ACUEDUCTO

Nombres y Apellido: JJHON CARLOS ORTIZ MEJIA 1.-Disear hidrulicamente un Acueducto o puente areo, para las siguientes caractersticas Presentar todo los clculos paso a paso as como los planos, croquis , aportes etc. Puede presentar editados o desarrollo a manoLos datos de cada alumno corresponde toda la fila, si faltan datos asumir y sustentar si hay modificaciones de los datos propuestos.Datos del canal A. Arriba y A. Abajo

NAlumnosQ m3/seg.b mSnzElev. 1 (msnm)Elev. 2 (msnm)Elev. 3 (msnm)Elev. 4 (msnm)Long. de quebradaN tramos

12ORTIZ MEJIA JHON3.251.450.00160.0131.002786.592786.482786.002785.8428.04.0

I. DISEO HIDRAULICO DE UN ACUEDUCTO1. DATOS DEL CANAL AGUAS ARRIBA Y AGUAS ABAJO

2. CALCULO DE LA SECCION DEL FLUJO EN EL ACUEDUCTO

Por facilidades de construccin la seccin del acueducto se adopta una seccin rectangular.

Como Va = 1.873 m/sEntonces:Asumiendo una plantilla ba = 1.45 m , con el cual calculamos Ya . PLANO DE PERFIL

3. TIPO DE FLUJO EN EL ACUEDUCTO

El tirante crtico para secciones rectangulares es:

COMPROVANDO:

Lo que significa que el acueducto est siendo diseado el flujo subcritico, cumplindose la condicin de diseo necesario.

4. LONGITUD DE TRANSICIONES:Por norma sern construidas con ngulo de 12.5.

Asumimos para fines de procesos constructivos

5. DIMENCIONAMIENTO LONGITUDINAL DE LA ESTRUCTURASe determina con el perfil longitudinal del acueducto en el cruce, adems con el plano de planta; se determina la longitud total de la estructura, puesto que se conoce la longitud de las transiciones, se determina el valor de las cotas de fondo:

TRANSICION DE ENTRADA:

COTA INICIAL: 2786.59 msnmCOTA FINAL: 2786.48 msnm

TRANSICION DE SALIDA:

COTA INICIAL: 2786.00 msnmCOTA FINAL: 2785.84 msnm

POR LO TANTO: Long. Total del Acueducto: LT = 2Lt + Long. De Quebrada

LT = 2*3.5 + 28 ; LT = 35 m.

6. ANALISIS HIDRAULICOConsiste en establecer un balance de energa entre los diferentes tramos de la estructura y comprobar que hidrulicamente funciona.

7. BLANCE DE ENERGIA EN LOS PUNTOS (1) Y (2):

Adaptando el tipo de transicin de ingreso, los coeficientes de perdida de energa para transiciones de seccin trapezoidal a rectangular siendo libre la superficie del agua (y viceversa):

(2),(3),(4) en (1):

Pero:

Entonces Reemplazando en (5):

Teniendo los siguientes valores:Y2 = 0.6Fx = 1.45 Y2 = 0.7Fx = 1.33 Y2 = 0.8Fx = 1.28Y2 = 0.85Fx = 1.275Y2 = 0.9Fx = 1.28

Usamos: (Por ser el ms cercano)

CALCULO DE LA PENDIENTE DEL ACUEDUCTO

Reemplazando en (6):8. BALANCE DE ENERGIA ENTRE LOS PUNTOS (2) ,(3)

Perdida por Friccin:

(8),(9),(10) en (7):

Pero:

Entonces Reemplazando en (11):

Y3 = 0.5Fx = 1.52Y3 = 0.6Fx = 1.31Y3 = 0.7Fx = 1.22Y3 = 0.8Fx = 1.20Y3 = 0.9Fx = 1.216

Usamos: Optamos por este dato por ser igual al Y2 y sea ms homogneo.

CALCULO DE LA PENDIENTE DEL ACUEDUCTO

Reemplazando en (12):9. BALANCE DE ENERGIA ENTRE LOS PUNTOS (3),(4):

Perdida de Transicin de Salida:

NOTA: El canal de salida tiene las mismas caractersticas hidrulicas que el canal de ingreso, entonces:

Y4 = 0.7785 m.V4 = 1.8733 m/s

Con lo que:=0.0883

Ahora reemplazando en (13):

La diferencia es mnima y se considera ok!

10.- ALTURA TOTAK DEL ACUEDUCTOHallamos el tirante medio

Relacion de altura total (H) con el tirante

Borde libre:Bl=H-Y=1.1-0.825Bl=0.275PROTECCION DEL CANAL DE INGRESO Y SALIDA PARA CANAL DE INGRESO Y SALIDA Longitud de proteccin=3x0.7785=2.3355Por fines constructivos asumimos longitud de proteccin=2.5 metros

DISEO ESTRUCTURALSe realizara el diseo con estos datos asumidos fc=(para cajn, columna y zapata)r m=3.0 cm (recubrimiento del acueducto)r col=4.0 cm (recubrimiento de la columna)r zap=5.0 cm (recubrimiento de la zapata)fy=4200Se tomara 4 tramos de 7 metros cada uno por los datos del problema.

a) SEGN AASHTO:H=0.065x(longitud tributaria)H=0.065x7.00H=0.455b) SEGN ACI:

H=0.58Se considera la seccin hidrulica por ser mayor y por qu esta va a conducir el caudal.H=1.1 metros

1) CALCULO ESTRUCTURAL DEL ACUEDUCTO

El anlisis crtico del acueducto es cuando la caja est lleno de agua.

Asumimos un espesor de la caja t=20 cm tanto para las paredes y la base.2) CARGAS EN LA CAJA EN LA SECCION TRANSVERSAL

Donde :q= peso de la loza y peso del aguaq= t + =0.2x2400 + 1.1x1000 =1580 kg/=peso especfico del concreto=peso especfico del aguaCalculamos los momentos con respectos al punto A esto solo se genera con la presin del agua

Momento con respecto al punto C

Mc=249.7 kg.mINTERPRETACION

CALCULO DEL ACERO EN LAS PAREDESMua=1.7 MaMua=1.7(288)=489.6 kg.m

Se refuerzo con 3/8d=(20-3-(3x2.54)/8)=16.05

de la tabla = 0.0004min = 0.0016 entonces trabajamos con el minimo por ser mayorAs=0.0016x100x16.05As=2.568 EspaciamientoSi coloco 3/8"As=0.71S==27.64Colocar 3/8" @ 28CALCULO DE ACERO DE TEMPERATURAAstemp=0.0025(100)(20)Astemp=5.0 cmEspaciamientoSi coloco 3/8"As=0.71S==14.2Colocar 3/8" @ 14CALCULO DE CERO EN LA LOZA DE FONDOMuc=1.4(249.7) kg.mMuc=349.58 kg.m

de la tabla = 0.0002min = 0.0016 entonces trabajamos con el minimo por ser mayorAs=0.0016x100x16.05As=2.568 EspaciamientoSi coloco 3/8"As=0.71S==27.64Colocar 3/8" @ 28CALCULO DE ACERO DE TEMPERATURAAstemp=0.0025(100)(20)Astemp=5.0 cmEspaciamientoSi coloco 3/8"As=0.71S==14.2Colocar 3/8" @ 14Resumen

REFUERZO EN LA SECCION TRANSVERSAL

Peso propio del cajn : Wcajon=((1.1x0.4)+(1.85x0.2))x2400Wcajon=1944 kg Peso del agua : Wa=1000x1.1x1.45Wa=1595 kgCARGA ULTIMAWu=1.4x1944 + 1.7x1595Wu=5433.1Ahora calcularemos los momentos positivos y negativos de una viga continua

Aplicando el teorema de 3 momentos obtenemosMomentos negativosM1= 0M2= 29495.76 kg/mM3=58991.53 kg/mM4=29495.76 kg/mM5=0Momentos positivosM1-2 =14747.88 kg/mM2-3=44243.64 kg/mM3-4=44243.64 kg/mM4-5 =14747.88 kg/m

Calculamos el rea de acero con el momento mximo:

Conderamos un acero de refuerzo de 5/8" d= (130-3-1.59/2)=126.21Calculo de acero para el momento negativoB=1.65

de la tabla = 0.0006min = 0.0020 entonces trabajamos con el minimo por ser mayorAs=0.0020x165x126.21As=41.65 EspaciamientoSi coloco 1"As=5.07S==12.17Colocar 1" @ 13Calculo de acero para el momento positivoB=1.45

de la tabla = 0.0004min = 0.0020 entonces trabajamos con el minimo por ser mayorAs=0.0020x145x126.21As=36.6 EspaciamientoSi coloco 1"As=5.07S==13.85Colocar 1" @ 14