CALCULO EXCEL DEFENSA RIBEREÑA

Proyecto

INSTALA LACIO CION N DE DEFE DEFENSA NSA RIBERE RIBERE A EN LA MARGE MARGEN N IZQUIE IZQUIERDA RDA DEL RIO RIO CHICA CHICAMA MA ENTR ENTRE E SECT SECT : INSTA

Ubicación

: RIO JEQUETEPEQUE Region Provincia Distrito

Quebrada

: LA LIBERTAD : GRAN CHIMU : CHICAMA SECTOR: VOLADERO Y TOMA CHICAMITA CHICAMITA

:

Entidad

: GOBIERNO REGIONALDE LA LIBERTAD

Fecha

: Mar-14

Presupuesto : Elaborado

: ING SEGUNDO CASTRO

Tabla Nº 01 Coeficiente de Contraccion, µ Velocidad (m/s) 4.00

Velocidad (m/s) 4.00

Seleccionan :

10 m. 1.00 0.96 0.94 0.93 0.90 0.89 0.87 0.85

13 m. 1.00 0.97 0.96 0.94 0.93 0.91 0.90 0.89

42 m. 1.00 1.00 0.99 0.98 0.98 0.97 0.97 0.96

52 m. 1.00 1.00 0.99 0.99 0.98 0.98 0.98 0.97

Vm = B= µ=

3.632 220.000 0.000

Longitud libre entre los estribos 16 m. 18 m. 1.00 1.00 0.98 0.98 0.97 0.97 0.95 0.96 0.94 0.95 0.93 0.94 0.92 0.93 0.91 0.92

Longitud libre entre los estribos 63 m. 106 m. 1.00 1.00 1.00 1.00 0.99 1.00 0.99 0.99 0.99 0.99 0.98 0.99 0.98 0.99 0.98 0.99

Velocidad media (m/s) Ancho efectivo (m)

21 m. 1.00 0.99 0.97 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93

25 m. 1.00 0.99 0.98 0.97 0.96 0.96 0.95 0.94

124 m. 1.00 1.00 1.00 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99

200 m. 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.99 0.99 0.99

30 m. 1.00 0.99 0.99 0.98 0.97 0.96 0.96 0.95

Tabla N° 02 CLASIFICACION SEGÚN EL TAMAÑO DE PARTICULAS Tamaño (mm)

Tipo de material

4000

-

2000

Canto rodado muy grande

2000

-

1000

Canto rodado grande

1000

-

500

Canto rodado medio

500

-

250

Canto rodado pequeño

250

-

130

Cascajo grande

130

-

64

Cascajo pequeño

64

-

32

Grava muy gruesa

32

-

16

Grava gruesa

16

-

8

Grava media

8

-

4

Grava fina

4

-

2

Grave muy fina

2

-

1

Arena muy gruesa

1

-

0.500

Arena gruesa

0.500

-

0.250

Arena media

0.250

-

0.125

Arena fina

0.125

-

0.062

Arena muy fina

0.062

-

0.031

Limo grueso

0.031

-

0.016

Limo medio

0.016

-

0.008

Limo fino

0.008

-

0.004

Limo muy fino

0.004

-

0.002

Arcilla gruesa

0.002

-

0.001

Arcilla media

0.001

-

0.0005

Arcilla fina

0.0005

-

0.00024

Arcilla muy fina

Grava media

Fuente : UNION GEOFISICA AMERICANA (AGU)

Diametro medio (D50) =

 

12.50000

Material :

=====>

Grava media

=====>

NO COHESIVO

Peso Especifico (Tn/m3) = Tabla N° 03 SELECCIÓN DE x EN SUELOS COHESIVOS (Tn/m3) o SUELOS NO COHESIVOS (mm) Peso especifico Tn/m3 0.80

X

1/(X +1)

D (mm)

X

1/(X +1)

0.52

0.66

0.05

0.43

0.70

CALCULO HIDRÁULICO SECCI N ESTABLE O AMPLITUD DE CAUCE ( B ) Proyecto

:

Q DISEÑO (m3 /seg)

INSTALACION DE DEFENSA RIBEREÑA EN LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO CHICAMA ENTRE SECTOR VOLADERO Y LA TOMA CHICAMITA- CHICAMA-ASCOPE- LA LIBERTAD

MÉTODO DE SIMONS Y HENDERSON

MÉTODO DE ALTUNIN - MANNING

MÉTODO DE BLENCH

B = K1 Q1/2

B = (Q1/2 /S1/5) (n K 5/3 )3/(3+5m)

B = 1.81(Q Fb /Fs)1/2

Condiciones de Fondo de río

1,404.95 Pendiente Zona del Proyecto (m/m)

Fondo y orillas de material cohesivo

K1

B (m)

3.6 134.94

B (m)

Valores rugosidad de Manning (n) Descripción

n

Cauces de Ríos con Vegetación = 0.033 - 0.029

0.035

Coeficiente Material del Cauce

B (m)

Factores Factor de Fondo

Fb

Material Fino

0.8

MÉTODO DE PETTIS

Descripción

K

B = 4.44 Q0.5

Material aluvial = 8 a 12

20

Factor de Orilla

Fs

Descripción

m

Materiales sueltos

0.1

Para ríos de montaña

0.5

0.00697

247.62 B (m)

191.89

Coeficiente de Tipo de Río

166.42

RESUMEN : M TODO

B (m)

MÉTODO DE SIMONS Y HENDERSON

134.94

MÉTODO DE PETTIS

166.42

MÉTODO DE ALTUNIN - MANNING

247.62

MÉTODO DE BLENCH

191.89

RECOMENDACIÓN PRACTICA

116.20

========> SE ADOPTA

B:

220.00 Se elige este anch o por adaptarse a la zona de estudio.

CALCULO HIDRÁULICO SECTOR: VOLADERO Y TOMA CHICAMITA CALCULO DEL TIRANTE M TODO DE MANNING - STRICKLER (B > 30 M) t = ((Q / (Ks * B. S1/2))3/5  Valores para Ks para Cauces Naturales (Inversa de n) Descripción Ks

Cauces naturales con derrubio e irregularidades = 30

t

(m)

30

Caudal de Diseño (m 3 /seg)

1.75

Q= 1,404.95 Ancho Estable - Plantilla (m) B= 220.00 Pendiente del Tramo de estudio S= 0.00697

Formula de Manning : Velocidad Media (m/s) >>>>> V = R 2/3 * S 1/2 / n Radio Hidráulico >>> R = A / P >>>>>>> Tirante medio (y ) Taluz de Borde (Z) y= 1.75 Z= 1.5 Ancho de Equilibrio (B) B= 220.00 Área (m2) Perímetro (m)  A = 380.41 P = 221.06 >>>>>>>

R:

Pendiente de Fondo >>> S S= 0.00697 Coeficiente de Rugosidad de Manning

3.63

V=

Descripción

n

Cauces naturales con derrubio e irregularidades = 0.033

0.033

1.72

m/seg

Numero de Froude : F = V / (g * y )1/2 Velocidad media de la corriente (m/s) V = 3.63

Aceleración de la Gravedad g = 9.81

Profundidad Hidráulica Media = Área Mojada / Ancho Superficial:

y = A / B >>>

y=

Tipo de Flujo :

Froude (F)

1.73 FLUJO SUBCRITICO

Calculo de la Altura de Dique >>>>>>> Bordo Libre (BL) = ¢ e Caudal máximo m 3/s

¢

¢

ALTURA DE MURO (HD)

e = V /2g

BL

H  = y + BL

0.88

CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION (Hs) METODO DE LL. LIST VAN LEVEDIEV

Suelos Granulares - No Cohesivos ts = ((  t5/3)/(0.68 Dm0.28 ß))1/(x+1) ……...(1) Suelos Cohesivos ts = ((  t )/(0.60 5/3

1.18  ß))1/(x+1) s

……...(2)

Donde:

ts = t= t= Dm = Dm =

Tirante despues de producirse la socavacion (m) Tirante sin socavacion (m) 1.75

m

Diametro Medio de las particulas (mm) 12.5

mm

s = Peso Especifico suelo (Kg/m3)

µ=

Coeficiente de Contraccion

 = Coefciente >>>>>>  = Q/(tm5/3B µ) Tirante medio (tm )= A/B

Q (Caudal de Diseño)

Coeficiente de Contraccion (µ ) Tabla N° 01

 Ancho Estable

CALCULO ESTRUCTURAL : Profundidad de Uña Proyecto :

INSTALACION DE DEFENSA RIBEREÑA EN LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO CHICAMA ENTRE SECTOR VOLADERO Y LA TOMA CHICAMITA- CHICAMA-ASCOPE- LA LIBERTAD

Profudidad de = Socavacion (Hs)

1.62

==========>

Profundidad de = Uña (PUÑA)

FS * Hs

FS

=

1.2

PUÑA

=

1.95

Por lo Tanto Seleccionamos : PUÑA

=

2.00 m

PROTECCION DEL PIE DE TALUD

Variable 1

Z 1 1

1.5 Puña

Z

    0     5

    D

     a        ñ      u

       P

Puña

CALCULO ESTRUCTURAL

ESTABILIDAD DEL TERRAPLEN

PROBABILIDAD DE MOVIMIENTO DE LA ROCA

Fuerza Resistente (Kg/m)

ANALISIS DE ESTABILIDAD

R = W * Tag Ø

ESTABILIDAD DEL REVESTIMIENTO DEL ENROCADO

Froca (D50) = 0.56 *(V2 /2g) * (1/ D50 )* (1/ ∆) Froca (%)

 

Veloocidad caudal de diseño (V)

W = Peso del Terraplen

Velocidad

R

 Area Dique (m2)

14.69

Peso Especifico del material (Kg / m3 )

1930.00

g  a=

 ∆

Angulo de fricci on interna en grados(tipo de mater ial de rio) Ø

19,852.07 R > P ====> EL DIQUE ES ESTABLE A LA PRESION DEL AGUA

35

Tag Ø

Presion del Agua (Kg/m2)

  1,000.00

0.35

g  s =

t=   1.75 Pendiente Tramo de estudio S=

0.00650

 K 

1,000.00



1

Z=

 sen

2

 sen

2

 

(Enrocado) (Φ)

  1,531.25

45

Factor de Talud (K)

1.75

K=

0.775

Coeficiente de Shields C=

Va : velocidad del agua entre el enrocado y el fondo. 2/3

Va =(D50 / 2)  * S

Va (m/s)

2.-Determinación de velocidad que puede soportar el suelo sin ser erosionado (Ve) Ve = v elocidad que puede soportar el suelo sin ser Ve (m/s) erosionado

1/2

 / nf 

nf  = Rugosidad del fondo

Dm = Dm =

nf

Condicion

Sin filtro o hay filtro de Geotextil

0.02

Pendiente Tramo de estudio S= 0.00697 Diametro medio de la roca (D 50) D50 = 0.65

 

1.973

ASUMIENDO UN FILTRO DE GEOTEXTIL : Se tiene ===> Va1 = Va / 4 Va1 =

Ve =16.1 * (Dm) diámetro de partículas del suelo base (m) 0.0125 m

Verificacion : Como Va > Ve : Habra Erosión ===> SE RECOMIENDA UTILIZAR UN FILTRO DE GEOTEXTIL O UN FILTRO DE GRAVA

0.100

DETERMINACION DEL TIPO DE FILTRO

1/2

0.493 m/s

Se debe verificar que se cumpla que : V a1 > Ve

 

1.800

<

a

 

c

a    82.62

α

2 6.57 ° 2  Angulo de friccion interna del material

0.65

CALCULO PARA DETERMINAR EL USO DE FILTROS

 



2

1

Φ=

1.- Determinación de Velocidad en el espacio entre el enrocado y material base :

c Si

2,640.00

 Angulo del Talud (α)

=

Verificacion ===>

 

Factor de Talud (K)

P

=

g 

1,000.00 g  a = Peso especifico de la roca (cantera) 3 Kg/m 11.38

1000.00

Tirante t

a

D50

P = PW * t2 /2 =

1.64

=C * ( ) * D50 * K  s g  a c Peso especifico del agua Kg/m 3

  a

Diametro medio de la roca (D 50)

0.70

PW

g   =

 

 

Kg/m3

ESFUERZO CORTANTE CRITICOS

*t*S

g  a

Tirante de diseño (m)

3

28,351.70

W=

'=

a Peso especifico del agua Kg/m3

3.63

g  S   g  a   Peso especifico de la roca (cantera) Kg/m g  a 2,640.00 g  s= del Peso especifico agua

ESFUERZO MAXIMO CORTANTE ACTUANTE

Verificacion :

Como Va1< Ve : ===> USAR FILTRO DE GRAVA

EL REVESTIMIENTO DEL ENROCADO ES ESTABLE

CALCULO DEL DIAMETRO DE ROCA RIO CHICAMA FORMULA DE MAYNORD

Sección Hidráulica RIO JEQUETEPEQUE

Altura Hidráulica (m)

Velocidad en el Centro del Cauce (m/s)

Coeficiente C1

Coeficiente por  Ubicación de roca C2

F = C2 V / (g y)0.5

d50 = t C1 F3

1.75

3.63

0.25

1.25

1.10

0.58

D50

=

0.58 m

CALCULO DEL DIAMETRO DE ROCA RIO CHICAMA FÓRMULA DE FORMULA DE R. A. LOPARDO 0.011314*

W 

g  s g 



s

* V 

6

Peso específico de las partículas, Kg/cm3, Tn/m3 Peso específico del fluido, Kg/cm3, Tn/m3

1 3 Ds = Diámetro de volumen esférico equivalente, ft

Velocidad media, m/s

V

 D s

 Angulo de reposo del material

 g  s  g     Ángulo del talud respecto a la horizontal   * SENO   Peso, q  )Kg g  Velocidad Media Talud Sección   s   Hidráulica 3

W

Rio Chicama

Tn/m3

Tn/m3

(m/s)

(°)

2.68

1.00

3.63

4 5.00 °

Z

1

2.00

 6 * W         *   s  

W = Peso de roca, lb Peso específico de la roca, lb / ft3

KG

Tn

Lb

pcf 

DS ft (Pies)

DS

(°)

2 6.57 °

1310.71

1.311

2889.62

167.307

3.207

0.978

=

0.98

m

W (Peso)

(m)

Diámetro de la roca, m

Porcentaje 100



D60

=

0.59

80

>

D40

=

0.39

Dcalculado

CALCULO DEL DIAMETRO DE ROCA RIO CHICAMA FÓRMULA DE LA CALIFORNIA DIVISIÓN OF HIGHWAYS b

factor para condiciones de mucha turbulencia, piedras redondas, y sin que permita movimiento de piedra, se adopta un valor b =1.4

d 50



Sección Hidráulica RIO JEQUETEPEQUE

b V 2 *

2 g 



1

∆

*s

Densidad Relativa del material ===>

 

Densidad de la roca

g  ƒ= Factor de talud

  f  

Densidad del agua

V

Velocidad media, m/s

g

 Aceleracion Gravedad : 9.81

Tn/m3

(m/s)

2.63

1.00

3.63

Porcentaje 100

>

(°)

3 8.00 °

Diámetro de la roca, m Dcalculado = 0.84 D60 D40

= =

0.5 0.34

 f  

 sen2



1

2  sen  Angulo de Friccion Interna del material.

 Angulo del Talud

Velocidad Media

s Tn/m3

g  S   g 

Talud Z 1

2.00

∆

 ƒ

(°)

d50 (m)

2 6.57 °

D50

1.63

0.687

0.84

=

0.84

m