DEFENSA RIBEREÑA, DE TIERRA CON PROTECCION DE ENROCADO

SE TIENE:

* DATOS HIDROLOGICOS

* PLANO A CURVAS DE NIVEL

* RECOPILACION DE INFORMAION HIDROLOGICA.

* PENDIENTE DEL SECTOR:S= 0.0072

* LECHO DEL RIO: CANTOS RODADOS CON ZONAS DE ARBUSTOS

* AFLORAMIENTO: GRANODIORITA - PESO ESPECIFICOPesp.= 2.6

* FACTOR DE ORILLA:Fs= 0.2

* FACTOR DE FONDO: (para material grueso)Fb= 1.2

CALCULOS DEL DISEÑO

1.- DISEÑO DEL DIQUE ENROCADO:

1.1 CALCULO HIDROLOGICO/HIDRAULICO: *Se analizo la hidrologia de la zona. Se determina la descarga maxima de diseño.(Qmax)

*Probabilidad de no ocurrencia (P)*Periodo de retorno respectivo (Tr)*Descarga promedia (Xprom)*Coeficiente de variabilidad (CV)*Desviacion standart (S)*Medias tipicas*Variable reducida (Yn)*Valor de la desviacion standart reducida (бn)

Se obtiene: la curva de frecuancias de maximas avenidas; en la cual se entra con Tr y se obtiene la descarga maxima de diseño que en presente DISEÑO SERA:

Q= 560 m^3/s* CALCULO HIDRAULICO: En base base a los datos hidrologicos e informacion topografica se realizo el calculo de los los principales parametros hidraulicos para diseñar la estructura propuesta.

1.2 CALCULO DE LA SECCION ESTABLE O AMPLITUD DE CAUSE (B).

1.2.1 Empleamos las ecuaciones de la teoria del regimen estable de BLENCH-ALTUNIN:

* Diametro medio: Dm=D50 5 mm (para el caso de grava)

* Calculo del factor de fondo:Fb= Fbo(1+0.12c) Fbo= (D50)^(1/3) (para grava)

Fb= 1.710(1+0.15*0.005) Fbo= (5)^(1/3)

Fb= 1.711 Fbo= 1.710

* Calculo del ancho medio (estable) de la seccion:B= 1.81(Q*Fb/Fs)^(1/2) Fs= Factor de orilla:

0.3 material muy cohesivoB= 1.81(560*1.711/0.2)^(1/2) 0.2 materia barro (arcilla fangosa)

0.1 material barro y arena

B= 125.290 ≈ 130 m

Fb= Factor de fondoFb= 1.2 (para material grueso)

Si consideramos al material solamente de arrastre:B= 1.81(Q*Fb/Fs)^(1/2)

B= 1.81(560*1.711/0.2)^(1/2)

B= 104.918 ≈ 110 m

1.2.2 empleando la formula de: SIMONS-ALBERTSON:

B= KI*Q^(1/2) KI= factor de fondo y orillas de grava:

B= 4.2*(560)^(1/2) 5.7 fondo y orillas de arena4.2 fondo de arena

B= 99.390 ≈ 100 m orillas material cohesivo3.6 fondo y arillas de material cohesivo2.9 fondo y orillas de grava2.8 fondo de arena

orillas de materuial no cohesivo

1.2.3 Por razones de criterio se toma el promedio de los anchos estables obtenidos:

B= B1+B2+B3

B= 113.3 ≈ B= 115 m

1.3. CALCULO DE LA PROFUNDIDAD MEDIA (M)(Según BLENH-ALTINUN)

H= 1.02((Q*Fs)/Fb^2)^(1/3)

H= 1.02((560*0.2)/(1.711)^(2))^(1/3)

H= 3.44 POR RAZONES DE SEGURIDAD CONSIDERAMOS H= 3.5m

1.4. CALCULO DE LA PENDIENTE HIDRAULICA(Para las condiciones del rio y las caracteristicas del material, según BLENCH-ALTUNIN)

S= (0.55*Fb^(5/6)*Fs^(1/12))/((1+C/233)*K*Q^(1/6))

S= (0.55(1.711)^(5/6)*(0.2)^(1/12)/((1+10^-5/233)*64.475*560^(1/6))

S= 0.0041

C= concentracion de material de fondo en 10^-5

K= 6.6*g/y^(1.4) g= gravedad (m^3/seg)

K= 64.475 y= peso especifico del agua

1.5. CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION:(Para cauces naturales definidos, aplicamos el metodo de LISVAN LEBEDIEV)

1.5.1 Para suelos cohesivos:

Q= Bo*t*(Ks*t^(2/3)*S^(1/2))

t= (Q/(Ks*Bo*S^(1/2))^(3/5)

t= (560/(22*115*0.0041^(1/2)))^(3/5)

t= 2.11 m

(De: MANNING-STRICKLER)

a= Ks*S^(1/2)

a= Q/(t^(5/3)*Bo)

a= 560/(2.11^(5/3)*115)

a= 1.40

* para: grava de ys= 1.8 T/m^3 (peso especifico del suelo)canto rodado α= 30 º (angulo de friccion del suelo)

* para: ys=1.8T/m^3 tenemos x= 0.291/(x+1)= 0.775

* con: Probabilidad anual deque se presente el del cuadro coeficiente B` para socavacioncaudal de diseño= 50% Nº 3 B'= 0.82

ts= tirante que corresponde a la profundidad a la que se desea evaluar la velocidad erosiva

ts=((1.40*2.11^(5/3))/0.6*1.80^1.18*0.82)^(0.78)

ts= 3.480

ts=((a*t^(5/3))/0.6*ϒ^1.18*B')^(1/(x+1))

Hs= profundidad de socavación

Hs= ts - t= 3.480 - 2.11

Hs= 1.370 m

1.5.2 Para suelo no cohesivo

* Para: Dm = 5m Del cuadro N°4 1/(x+1)= 0.74

ts=((a*t^(5/3))/0.68*Dm^0.28*B')^(1/(x+1))

ts=((1.40*2.11^(5/3))/0.68*5^0.28*0.82)^(0.74)

ts= 3.562 m

Hs= ts - t = 3.562 - 2.11

Hs= 1.451 m

1.6 PROFUNDIDAD DE UÑA

1.6.1 Para suelo cohesivoEl material de fondo de río, al pie de la estructura se reemplaza por roca suelta.

2.6 ton/m3

* Para: ϒs= 2.6 ton/m3 Del cuadro N°4 1/(x+1)= 0.8

ts=((1.40*2.11^(5/3))/0.6*2.6^1.18*0.82)^(0.8)

ts= 2.539 m

* Puña =profundidad de la uña

P uña = ts - t =2.539 - 2.11

P uña = 0.429 m ≈ 0.5 m

La profundidad se socavación indica hasta donde se debe excavar el río, profundidad hasta donde deberán llegar las cimentaciones de las estructuras.

* Para: graniro ϒs=

* ts=((a*t^(5/3))/0.6*ϒ^1.18*B')^(1/(x+1))

1.6.2 Para suelo no cohesivo

* Para: D=1000mm Del cuadro N°4 1/(x+1)= 0.84

ts=((a*t^(5/3))/0.68*Dm^0.28*B')^(1/(x+1))

ts= ((1.40*2.11^(5/3))/0.68*1000^0.28*0.82)^(0.84)

ts= 1.216 m

ts= Puña (en razon que no se daría desplazamiento)

1.6.3 Cálculo del ancho de la uña, en la base (Auña):A uña = 1.5 (P uña) La profundidad de la uña será

* en tramos rectos: 2.00mA uña = 1.5 (2) * en tramos en curva: 2.50m

A uña = 3 m

1.7 CALCULO DE LA ALTURA DE MURO:Deberá tenerse en cuenta los tramos del río donde ya se ha alcanzado el equilibrio.De la fórmula de MANNING - STRICKLER: Vm = Ks * R^2/3 * S ^1/2Considerando valores de acarreo, para secciones o ancho (bo) mayoresde : 30m se tiene:

* Q = bo * t (Ks * t^2/3 * S^1/2)

* t = (Q / (Ks * bo * S^1/2))^3/5fórmula que desarrollada en el item: 1.5.1

t = 2.11 m φ =coeficiente en función de la descara y pendiente

* BL = borde libreφ

BL = φ (V^2 / 2g) 3000 - 4000 2.0

2000 - 3000 1.7

Si Q = 560 m3/seg → φ = 1.2 1000 - 2000 1.4

500 - 1000 1.2

BL = 1.2 (3.9^2 / 2 * 9.81) 100 - 500 1.1

Adoptando el mismo criterio, se asume que el material del piso del río, sera reemplazado por roca suelta de D = 1000 a 1500 mm.

CAUDAL MAX. (m3/seg)

BL = 0.930 m

* HM = altura del muro

HM = t + BL

HM = 2.11 + 0.93

HM = 3.040 m ≈ 3.10 m

1.8 CALCULO DEL ANCHO DE CORONA a) Ancho minimo de la corona, según en ancho del equipo que se utiliza:

Bmin= 3.7 m

b) Calculo del Ancho de la Corona

B = 2.94 m

c) Según Normas y Reglamento Japonesas

B = 2.25 m

d) Buren of Reclamation

B = 3.67 m

Promedio de la corona(B): 2.95 ≈ 3 m Son finesConstructivos

𝐵=1.1× 〖𝐻𝑚〗 ^(1∕2)+1.0

𝐵=3.6× 〖𝐻𝑚〗 ^(1∕3)−3

𝐵=𝐻𝑚/5+3.05

DEFENSA RIBEREÑA, DE TIERRA CON PROTECCION DE ENROCADO

SE TIENE: * DATOS HIDROLOGICOS* PLANO A CURVAS DE NIVEL* RECOPILACION DE INFORMAION HIDROLOGICA.* PENDIENTE DEL SECTOR:

S= 0.0072* LECHO DEL RIO: CANTOS RODADOS CON ZONAS DE ARBUSTOS* AFLORAMIENTO: GRANODIORITA - PESO ESPECIFICO

Pesp.= 2.6* FACTOR DE ORILLA:

Fs= 0.2* FACTOR DE FONDO: (para material grueso)

Fb= 1.2

CALCULOS DEL DISEÑO

1.- DISEÑO DEL DIQUE ENROCADO:1.1 CALCULO HIDROLOGICO/HIDRAULICO: *Se analizo la hidrologia de la zona. Se determina la descarga maxima de diseño.(Qmax)

*Probabilidad de no ocurrencia (P)*Periodo de retorno respectivo (Tr)*Descarga promedia (Xprom)*Coeficiente de variabilidad (CV)*Desviacion standart (S)*Medias tipicas*Variable reducida (Yn)*Valor de la desviacion standart reducida (бn)

Se obtiene: la curva de frecuancias de maximas avenidas; en la cual se entra con Tr y se obtiene la descarga maxima de diseño que en presente DISEÑO SERA:

Q= 560 m^3/s* CALCULO HIDRAULICO: En base base a los datos hidrologicos e informacion topografica se realizo el calculo de los los principales parametros hidraulicos para diseñar la estructura propuesta.

1.2 CALCULO DE LA SECCION ESTABLE O AMPLITUD DE CAUSE (B).1.2.1 Empleamos las ecuaciones de la teoria del regimen estable de BLENCH-ALTUNIN:

* Diametro medio: Dm=D50 5 mm (para el caso de grava)* Calculo del factor de fondo:

Fb= Fbo(1+0.12c) Fbo= (D50)^(1/3) (para grava)

Fb= 1.710(1+0.15*0.005) Fbo= (5)^(1/3)Fb= 1.711 Fbo= 1.710

* Calculo del ancho medio (estable) de la seccion:B= 1.81(Q*Fb/Fs)^(1/2) Fs= Factor de orilla:B= 1.81(560*1.711/0.2)^(1/2) 0.3 material muy cohesivo

B= 125.290 ≈ 130 m 0.2 materia barro (arcilla fangosa)0.1 material barro y arena

Fb= Factor de fondo

Si consideramos al material solamente de arrastre:B= 1.81(Q*Fb/Fs)^(1/2) Fb= 1.2 (para material grueso)B= 1.81(560*1.711/0.2)^(1/2)

B= 104.918 ≈ 110 m

1.2.2 empleando la formula de: SIMONS-ALBERTSON:B= KI*Q^(1/2) KI= factor de fondo y orillas de grava:B= 4.2*(560)^(1/2) 5.7 fondo y orillas de arena

B= 99.390 ≈ 100 m 4.2 fondo de arenaorillas material cohesivo

3.6 fondo y arillas de material cohesivo2.9 fondo y orillas de grava2.8 fondo de arena

orillas de materuial no cohesivo1.2.3 Por razones de criterio se toma el promedio de los anchos estables obtenidos:

B= B1+B2+B3

B= 113.3 ≈ B= 115 m

1.3. CALCULO DE LA PROFUNDIDAD MEDIA (M)(Según BLENH-ALTINUN)H= 1.02((Q*Fs)/Fb^2)^(1/3)H= 1.02((560*0.2)/(1.711)^(2))^(1/3)H= 3.44 POR RAZONES DE SEGURIDAD CONSIDERAMOS H= 3.5m

1.4. CALCULO DE LA PENDIENTE HIDRAULICA(Para las condiciones del rio y las caracteristicas del material, según BLENCH-ALTUNIN)S= (0.55*Fb^(5/6)*Fs^(1/12))/((1+C/233)*K*Q^(1/6))S= (0.55(1.711)^(5/6)*(0.2)^(1/12)/((1+500/233)*64.48*560^(1/6))S= 0.0073

0.0041C= concentracion de material de fondo en 10^-5

K= 6.6*g/y^(1.4) g= gravedad (m^3/segK= 11.42 y= peso especifico del agua 64.4750424

1.5. CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION:(Para cauces naturales definidos, aplicamos el metodo de LISVAN LEBEDIEV)

1.5.1 Para suelos cohesivos:Q= Bo*t*(Ks*t(2/3) (De: MANNING-STRICKLER)t= (Q/(Ks*Bo*S^(1/2))^(3/5) a= Ks*S^(1/2)t= (560/(22*115*0.0072^(1/2))^(3/a= Q/(t^(5/3)*B0)t= 1.77 a= 560/(1.77^(5/3)*115)

a= 1.8792

* para: grava de ys= 1.8 T/m^3 (peso especifico del suelo)canto rodado α= 30 º (angulo de friccion del suelo)

* para: ys=1.8T/m^3 tenemos x= 0.291/(x+1)= 0.775

* con: Probabilidad anual deque se presente el del cuadro coeficiente B` para socabacioncaudal de diseño= 50% Nº 3 B'= 0.802

2.- DISEÑO DE ESPIGONES DE GAVIONES:Con los datos basicos de la topografia, asi como los parametros hidrologicos, en forma

similar como se diseño el dique enrocado.

PREDIMENCIONAMIENTO DE LOS ESPIGONES QUE SERAN DE GAVIONES:

A.- LONGITUD DE ESPIGONES:

L=LA+LTLA= 0.1 a 0.25 de LT

B= ancho medio del cauce, en metrosy= tirante medioLT= longitud de trabajoLA= longitud de empotramiento o anclaje

CALCULOS:B= 115 m

28.75 mLA= 2.875 m a 7.1875 mTOMAMOS:LT= 28 mLA= 7 m

B.- SEPARACION ENTRE ESPIGONES:

a.- Recomendaciones del laboratorio de hidraulica de Delf

constante (aprocimadamente=0.6)y= tirante medio de la corrienten= coeficiente de Manning

Sp= 104.6 m

b.- Otras recomendaciones

LT<

C0=

y < LT< B/4

Sp ≤ C0*y^(1.33)/(2*g*n^2)

Sp= 112

2.1 CALCULO HIDROLOGICO E HIDRAULICO:* Caudal de diseño: 560 m^3/s* Ancho de seccion estable= 115 m* Tirante= 1.77 m* Altura total = 4 m* Profundidad de socavacion= 1.8* Longitud colchon antisocavante:

Lcolchon= 1.5*Hs Lcolchon= 2.7 POR RAZONES DE SEGURIDAD Lcolchon = 5m

* Espesor del colchon, en funcion de la velocidad: V= 2.8 m^/s* Los gaviones se seleccionan en base a cuadros comerciales por ejemplo:

* con la velocidad:

2.2. CALCULO DE LA ESTABILIDAD DE GAVIONES:Se utiliza la teoria de coulomb, adaptado en el calculo de el estado limite activo del terreno.

2.2.1. Seguridad del Deslizamiento:* Ft= empuje activo

Ft= (1/2)*y*t^2Ft= (1/2)*(1.003)*(1.77)^2Ft= 1.572

* d= Punto de Aplicaciónd= H/3=2.5/3d= 1.333

* yg= yp(1-n) yg= peso especifico del gavion

Seleccionamos en los cuadros comerciales

)p.e. PROLANSA MACAFERRI(

Espesor=0.3mpiedra relleno:70-120mm

Sp = 4LT a 4.5LTSp = B a 2*B

yg= 2.4(1-0.3) yp= peso especifico del rellenoyg= 1.68 n= % de vacios= 0.3

* Ev= Ev= componente vertical empuje activoEv= 1.567*sen(90º+30-90) δ= angulo de friccion del terreno Ev= 1.567*sen(30) β= angulo formado por el plano empuje y la Ev= 0.79 Ton/m horizontal.

* Eh= Eh= componente horizonatal del empuje activoEh= 1.567*cos(90º+30-90)Eh= 1.36

* (angulo del talud del material sobre el muro)W= peso de la estructuraW= (volumen gavion)(peso especifico del gavion)W= (3*1*1+2.5*1*1+2*1*1+1*1.5*1)*(1.68)W= 7.56

*

n´= 3.5 > 1.5 correcto

2.2.2. Seguridad al volteo:

* Mv= Eh*d Mv= momento que produce el volteoMv= 1.36*0.833Mv= 1.81 Ton

* Mr= W*S´+Ev*S Mr= Momento de resistencia Mr= 15.12*1.5+0.78*3Mr= 13.70 Ton

* n=n= 25.03/1.13= 7.55 ≥ 1.5 correcto

2.2.3. VERIFICACION:* R= R= Resultante de fuerzas normales a la base del

R= (15.12+0.78)cos0+1.36*sen0 muroR= 8.3 Ton

* e= (b/2)-(Mr-Mv)/R e= exentricidad de la resultantee= (3/2)-(25.03-1.13)/15.9e= 0.08 < 3/6=0.5

Ea*sen(90º+δ-β)

Ea*cos(90º+δ-β)

α=0

Mr/Mv≥1.5

(W+Ev)cosα+Eh*senα

n´=(((W+Ev)cosα+Eh*senα)tgØ+(W+Ev)senα)Eh*cosα

n´=(((15.12+0.78)cos0+1.36*sen0)tg30+(15.12+0.78)sen0)1.36*cos0

2.2.4 CALCULO TENSIONES:

* T1= (R/b)(1+6e/B)T1= (15.9/3)(1+6*e/3)T1= 3.21 Ton/m^2 ≈ 0.3205 kg/cm^2 <2 kg/cm^2 …..correcto

* T2= (R/b)(1+6e/B)T1= (15.9/3)(1-6*e/3)T1= 2.36 Ton/m^2 ≈ 0.2359 kg/cm^2 <2 kg/cm^2 …..correcto