Fundamentos estructurales

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

1. Para calcular la altura “H” del agua en la sección se deben asignar posibles valores a “B”, como el caudal a transportar es pequeño (3m3/s) un ancho muy grande significará poca altura, resultando en una lámina de agua, asignando el mínimo valor que puede tomar “B”:

[pic 6]

B = 0,8m

Q = 3m3/s                    Manning:

i = 0,1333

n = 0,014

Además, se sabe que en un canal de sección rectangular:

Área = B · H

Perímetro mojado = 2H + B

Aplicando Manning con estos datos:

[pic 7]

H = 0,415m

[pic 8]

Entonces:

H = 0,415m

B = 0,8m

Para los tramos restantes, exceptuando el sifón (5-6), la velocidad será mucho menor, ya que deja de ser un torrente, hay que buscar un valor B tal que la profundidad de la excavación no sea mayor a 1,3m, para evitar el alto costo de retirar roca.

Utilizando distintos valores se llegó a que B = 2m da una altura justa para no excavar en roca.

´

Usando el mismo procedimiento que para la sección 1:

B = 2m

Q = 3m3/s

i = 0,001

n = 0,014

[pic 9]

H = 1,04m

[pic 10]

Entonces:

H = 1,04m

B = 2m

1. Para calcular la pérdida de energía por el resalte se necesitan las alturas de agua del río y del torrente, utilizando la siguiente fórmula se obtiene el Ω.

[pic 11]

Y1 = 0,415m

Y2 = 1,04m

[pic 12]

Ω = 0,1414m

En el resalte se pierden 0,1414m de energía.

1. Para decidir si optar por el túnel o el by-pass se deben modelar ambos y comparar costos. La pendiente para el by-pass y túnel será la misma que para la sección 2 (i=0.001).

Túnel:

El túnel se excavará 100% en roca, además la excavación lleva una semicircunferencia sobre el canal, esta va sin hormigonar. El canal debe tener un ancho B = 1.2 metros

Datos:

B = 1.2m

Q = 3m3/s

i = 0,001

n = 0,014

Aplicando Manning:

[pic 13]

H = 1,872m

[pic 14]

Para calcular el volumen de excavación se debe multiplicar el área tanto del canal como de la semicircunferencia por el largo del túnel, el largo de este debe ser la distancia inclinada y no la dada en planta, debido a que la pendiente es tan pequeña es despreciable este aumento en la distancia inclinada. Para el cálculo del revestimiento se debe multiplicar el área de este en el perfil y multiplicarlo por el largo.

Para calcular el costo se debe multiplicar los volúmenes por su respectivo precio.

Excavación: En roca

(2,252m · 1,4m + (𝛑 · 0,7m2) ÷ 2) · 330m = 1294,524m3

1294,524m3 · 32000 $/m3 = $41424768

.

Revestimiento:

(2,252m · 0,1m + 2,252m · 0,1m + 1,2 · 0.1m) · 330m = 188,232 m3

188,232 m3 · 25000 $/m3 = $ 4705800

Costo total Túnel: $46130568

By-pass:

Para calcular el coste del by-pass se debe ocupar el mismo perfil tipo calculado para la sección 2, y calcular los costes utilizando la longitud correspondiente:

Q = 3m3/s

i = 0,001

n = 0,014

H = 1,04m

B = 2m

[pic 15]

Excavación: En suelo

1,296m · 2.2m · 990m = 2822,866 m3

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