Obras HidráulicasUniversidad Peruana union Puentes Canales CANOAS Son estructuras de seguridad, es un puente canal que logra atravesar una depresión. (puede ser un canal un ferrocarril un camino o un dren). Canoa es un conjunto formado por un puente o un conducto, el conducto puede ser de concreto o acero, donde el agua escurre por efectos de la gravedad. . DISEÑO DE CANOAS ¿Que es un puente canal? Es una estructura que permite al cruce de un canal a través de depresiones poco profunda del terreno, ríos, arroyos e incorporan condiciones e limites especiales y particulares a un canal y consiste esencialmente en un tramo de conducto soportado por encima del terreno mediante pilas y caballetes también el puente canal puede ser usado para el transporte de embarcaciones comúnmente para este tipo de puente-canales se utilizan esclusas para elevar y descender las naves a este tipo de puente canal también se le llama puente acuífero. Un puente acuífero difiere de un acueducto en que este último tiene como fin transportar agua, mientras que el primero se utiliza para transportar el agua y también se puede utilizar como un medio para transportar los botes. Este es una de las estructura de cruce más importante cuando las condiciones topográficas y geológicas la permiten , el empleo de un puente canal esta indicado sobre todo en aquellos casos que es importante conservar la carga del canal , ya que a diferencia del sifón las perdidas en un puente canal es mínima en relación al sifón. Puentes Canales Puente canal para transponte de Embarcaciones Puente Canal para transporte de agua . . El caso más frecuente es el puente canal de conducto abierto o conducto cerrado que no trabaja lleno. En el caso de que el conducto sea cerrado y trabaje a presión.¿Cómo puede ser el conducto de un puente canal? En un puente canal el conducto puede ser: Cerrado. es decir el agua fluye bajo la acción exclusiva de la gravedad. en este caso el funcionamiento es semejante al de un canal ordinario. Abierto. su funcionamiento será de acuerdo a las leyes del flujo en tubería a presión. Puentes Canales Tipos mas comunes de conductos en puentes canales . Puentes Canales Puente canal de conducto abierto Puente canal de conducto cerrado . . Este se usara cuando la rasante del canal y la rasante del terreno sea iguales o similares.Factibilidad de un puente canal Un puente canal no se hace o no es factible cuando la rasante proyectada del canal resulte más baja que el nivel de agua del rió por cruzar. En dado caso se utilizará un sifón invertido si el nivel de la superficie libre del agua es mayor que la rasante del obstáculo. Rasante de un puente canal . Partes hidráulicas y estructurales de un puente canal Así como su nombre lo dice el puente canal es un tipo de puente por lo que sus partes no difieren mucho de lo que es un puente en sí. Pero en el ámbito hidráulico no difiere de lo que es un canal en si por lo que al igual que un canal estándar este comparte sus partes. todo hablando de términos estructurales por lo que este está constituido o está compuesto por la sub-estructura y súper-estructura. . Súper-estructura: es la soportada por la sub-estructura la cual está compuesta por transición de entrada. Las transiciones: sirven para pasar en forma gradual de la sección del canal a la del conducto o viceversa según sea transición de entrada o salida. . este cambio debe ser gradual para evitar turbulencias y reducir las pérdidas de carga. Transición de salida: esta une el puente canal con el canal.estructura: es la que soporta la súper estructura y consta de pilas. estribos y caballetes. transición de salida. conducto.Sus partes son: Sub. lo cual provoca un cambio gradual del agua en el canal. compuerta. Estas pueden ser de dos tipos: Transición de entrada: esta une por un estrechamiento progresivo el canal con el puente canal. Donde la pila debe estar cimentada sobre roca firme para evitar asentamientos diferenciales. por facilidades de construcción se adopta una sección rectangular. las secciones transversales más usadas son la sección rectangular y la semicircular. aunque puede ser semicircular o cualquier otra forma.Partes Hidráulicas y estructurales de un puente-canal La compuerta: esta es colocada al inicio del conducto tiene como función regular el gasto u obstruirlo completamente cuando sea necesario y debe operarse conjuntamente con unas vertedoras aguas arriba de la compuerta. La forma de la sección transversal. Conducto elevado: este generalmente tiene una sección hidráulica más pequeña que la del canal. . El conducto: es el elemento sobre el cual fluye el agua y puede ser construido con diversos materiales. Partes Estructurales: . Partes Hidráulicas: . calado o tirante: la profundidad del flujo (h) es la distancia vertical del punto más bajo de la sección del canal a la superficie libre.Partes geométricas de un puente canal Así como su nombre también lo representa. . Ancho superior: el ancho superior (t) es el ancho de la sección del canal en la superficie libre. el puente canal o puente de agua es en sí un canal por lo que tiene partes geométricas iguales a la de los canales siempre dependiendo del tipo de sección tales como son: Profundidad del flujo. . Perímetro mojado: el perímetro mojado (p) es la longitud de la línea de la intersección de la superficie mojada del canal con la sección transversal normal a la dirección del flujo.Partes geométricas de un puente canal Área mojada: el área mojada (a) es el área de la sección transversal del flujo normal a la dirección del flujo. Sqrt (d . se expresa como: R = A / P Profundidad hidráulica: la profundidad hidráulica (d) es la relación del área mojada con el ancho superior. para cálculos de escurrimiento o flujo crítico es el producto del área mojada con la raíz cuadrada de la profundidad hidráulica. se expresa como: d = a / t Factor de la sección: el factor de la sección (z).Partes geométricas de un puente canal Radio hidráulico: el radio hidráulico (R) es la relación entre el área mojada y el perímetro mojado. se expresa como: z = a. .Partes geométricas de un puente canal Sección transversal de un canal. y la pendiente de la línea de agua. Las características hidráulicas son la profundidad del agua (h. en m). sus dimensiones y la pendiente longitudinal del fondo del puente-canal. todas función de la forma del puente-canal. que es función del material en que ha sido construido. en m). del uso que se le ha dado y del mantenimiento. que puede o no ser paralela a la pendiente del fondo del canal. el perímetro mojado (p. en m). .Características geométricas e hidráulicas de un puente canal Las características geométricas son la forma de la sección transversal. en m²) y el radio hidráulico (r. el área mojada (a. También son relevantes la rugosidad de las paredes del puente-canal. • Flujo crítico Cuando froude vale uno o cuando la velocidad es igual que la raíz cuadrada de la gravedad por la profundidad. también denominado flujo veloz. también denominado flujo lento. . • Flujo subcrítico En el caso de flujo subcrítico. el nivel del agua efectivo en una sección determinada está condicionado a la condición de contorno situada aguas arriba. el nivel efectivo del agua en una sección determinada está condicionado al nivel de la sección aguas abajo. • Flujo supercrítico En el caso de flujo supercrítico. Como la estructura trabaja como canal.Radio hidráulico. en m2. al puente-canal se le dará una sección hidráulica más pequeña que la del canal. n . .Coeficiente de rugosidad de Manning. como todas las estructuras de cruce. de acuerdo con Dónde:su funcionamiento su sección. en m3/s.Pendiente de la conducción. Q . con objeto de que este admita velocidades mayores en el agua. S .manning: R . que en el canal. en m.Gasto. Por lo tanto en beneficio de la economía de la obra. pendiente y rugosidad. por ser más resistente a la erosión.Generalidades sobre este tipo de estructuras El puente canal. hidráulico puede estudiarse conA -la fórmula de Área hidráulica. se construye con un material al que se le pueda dar un mejor acabado. Clasificación de un puente canal Como se vio anteriormente y atendiendo a las condiciones del funcionamiento del tipo de conducto podemos clasificar a los puentes canales en dos tipos: Puente canal o canoa (conducto abierto) . Puente canal o acueducto (conducto cerrado). Acueducto: Son aquellos en los cuales el conducto funciona a presión superior a la atmosférica. . cerrado o abierto trabaja a la presión atmosférica. Puente canal o canoa: Son aquellos cuyo conducto. Puente canal de concreto.Clasificación de un puente canal Según el material del que están construidos estos pueden clasificarse en: Puente canales de madera. Puente canal de conducto metálico. . Clasificación de un puente canal Puente canal de madera: Las maderas más apropiadas son el cedro rojo y el ciprés que dan una vida útil hasta de 50 años. Son recomendables como instalaciones provisionales o cuando la lejanía de otros materiales lo hace más económico. Los puentes canales de este material presentan muchas fugas cuando el uso es intermitente por el encogimiento de la madera. . Clasificación de un puente canal Puente canal con conducto de madera. . En los estados unidos son muy usados los puentes canales de conducto metálico y sub-estructura formada por caballetes de madera o también metálicos.Clasificación de un puente canal Canal o puente canal de conducto metálico: Son a base de hojas de acero laminado dando una sección semicircular o circular. si todo el metal que estará en contacto con el agua es galvanizado o se protege con anticorrosivo se pueden obtener de 15 a 30 años de vida útil. . Clasificación de un puente canal Subestructura metálica de un Puente canal Puente canal con sección Metálica . cada tramo del conducto tendrá en un extremo apoyo fijo y apoyo libre en el extremo opuesto. es fácil que se produzcan grietas en el conducto. por eso se requiere una cimentación muy firme para evitar asentamientos desiguales en las pilas.Clasificación de un puente canal Puente canal de concreto: Son los más duraderos pero su construcción es más delicada puesto que el concreto no resiste tensiones. las juntas de construcción del conducto se localizan sobre pilas y deben impermeabilizarse. . Clasificación de un puente canal Puente canal de concreto . Cálculos hidráulicos de un puente canal El cálculo hidráulico de un puente canal o canoa comprende los siguientes aspectos. Calculo de la sobreelevación del agua en el cauce (cuando el puente canal cruza un rio o arroyo). . Calculo de la longitud de las transiciones. Calculo de las dimensiones transversales del conducto. Calculo de las pérdidas de carga. Cálculos de diseño de un puente canal . El puente-canal puede ser de un solo claro cuando de un modo económico se pueda salvar el espacio de la depresión con él. el número de tramos y las posiciones de los apoyos. En cada caso se harán las alternativas que se crean convenientes para escoger las longitudes correctas. pero si el espacio es grande. Los apoyos extremos pueden ser estribos o caballetes y los intermedios pilas o caballetes. se procederá con el cálculo estructural.Cálculos de diseño de un puente canal Una vez definido el funcionamiento hidráulico y por consiguiente de las dimensiones que deben tener sus partes. tendrán que construirse varios tramos. . Cálculos de diseño de un puente Tales apoyos serán calculados como si fuese un puente canal que llevara una carga normal. cargado con agua y todas las cargas que deba soportar. Conviene primero estudiar la superestructura. socavaciones. . deslaves. En la superestructura se distinguen dos formas de trabajo: El primero es de formar una cubeta impermeable de un canal por donde escurre el agua. y serán desplantados sobre material firme y protegidos contra posibles asentamientos. trabaje como viga o como puente apoyado en sus extremos. etc. El segundo es en sentido longitudinal. para que definidas las cargas que transmite a la subestructura se proceda a calcular ésta. para lograr que todo el tramo. para que soporten todos los esfuerzos que le transmita la superestructura y las cargas que reciba directamente. Cálculos de diseño de un puente canal Pilas de un puente-canal . Cálculos de diseño de un puente canal Puente canal conformado de dos tramos . .Problema practico Calculemos una sección rectangular de concreto para un puente canal que deba conducir 1. Resulta práctico tabular los cálculos de la manera que se ilustra a continuación.007 Para que la sección no resulte muy desproporcionada podemos aceptar la relación b=2d y 20 cm de bordo libre.5 m3/seg con una pendiente S=0. .Problema practico Para secciones semicirculares o circulares el cálculo del radio hidráulico se complica. perímetro mojado y radio hidráulico para diferentes relaciones del diámetro (D) el tirante del agua (d). pero existen tablas con la que se proporcionan valores calculados del área hidráulica. sino que solamente importa el peso del agua. con un costo de aproximadamente 500 millones de euros. conectando dos importantes canales de Alemania. Esto es debido al principio de Arquímedes: un barco siempre desplaza una cantidad de agua que pesa exactamente . cabe comentar como para hacer los cálculos de un puente como este no se toma en cuenta el peso que puedan llegar a tener los barcos. su construcción fue pospuesta por ambas guerras mundiales y la separación de Alemania durante la guerra fría. Como dato adicional. Esta obra de 918 m de longitud se comenzó a construir en 1997 y quedó completada en octubre de 2003. Aunque en 1919 se había planeado ya un puente que conectara los canales.Puente canal de Magdeburgo El puente canal de Magdeburgo es el más grande en su clase en toda Europa. .Gracias Por su colaboración.