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    Obras HidrulicasUniversidad Peruana union

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    Puentes Canales

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    CANOAS

    DISEO DE CANOAS

    Son estructuras deseguridad, es un puentecanal que logra atravesaruna depresin. (puede serun canal un ferrocarril uncamino o un dren).Canoa es un conjuntoformado por un puente o

    un conducto, el conductopuede ser de concreto oacero, donde el aguaescurre por efectos de la

    gravedad. .

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    s una estructura que permite al cruce de un canal a trav"s de

    depresiones poco profunda del terreno, r#os, arro$os eincorporan condiciones e limites especiales $ particulares a un canal $consiste esencialmente en un tramo de conducto soportado por encimadel terreno mediante pilas $ caballetes tambi"n el puente canal puedeser usado para el transporte de embarcaciones com%nmente para estetipo de puente&canales se utili'an esclusas para elevar $ descender las

    naves a este tipo de puente canal tambi"n se le llama puente acu#fero.n puente acu#fero diere de un acueducto en que este %ltimo tienecomo n transportar agua, mientras que el primero se utiliza paratransportar el agua y tambin se puede utilizar !omo un mediopara transportar los botes.ste es una de las estructura de cruce ms importante cuando las

    condiciones topogrcas $ geolgicas la permiten" el empleo de unpuente !anal esta indi!ado sobre todo en aquellos !asosque es importante !onservar la !arga del !anal " ya que adi$eren!ia del si$%n las perdidas en un puente !anal esm&nima en rela!i%n al si$%n'

    ()ue es un puente!anal*

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    Puentes Canales

    Puente Canal para transporte de agua

    Puente !anal para transponte deEmbar!a!iones

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    n un puente canal el conducto puede ser*

    Cerrado' Abierto'

    n el caso de que el conducto sea cerrado $trabaje a presin, su funcionamiento ser deacuerdo a las le$es del +ujo en tuber#a a presin.

    l caso ms frecuente es el puente canal de

    conducto abierto o conducto cerrado que notrabaja lleno, en este caso el funcionamiento essemejante al de un canal ordinario, es decir elagua +u$e bajo la accin eclusiva de lagravedad.

    (C%mo puede ser el !ondu!to deun

    puente !anal*

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    Puentes Canales

    +ipos mas !omunes de !ondu!tos enpuentes !anales

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    Puente !anal de !ondu!to!errado

    Puentes CanalesPuente !anal de!ondu!to abierto

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    n puente canal no se -ace o no es $a!tible!uando la rasante proye!tada del !analresulte m,s ba-a que el nivel de agua delri% por !ruzar'ste se usara cuando la rasante del canal $ larasante del terreno sea iguales o similares.

    n dado caso se utili'ar un sifn invertido si el

    nivel de la supercie libre del agua es ma$orque la rasante del obstculo.

    .a!tibilidad de un puente !anal

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    /asante de un puente!anal

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    s# como su nombre lo dice el puente canal esun tipo de puente por lo que sus partes nodieren muc-o de lo que es un puente en s#,todo -ablando de t"rminos estructurales por lo

    que este est constituido o est compuesto porla sub&estructura $ s%per&estructura.

    /ero en el mbito -idrulico no diere de loque es un canal en si por lo que al igual que uncanal estndar este comparte sus partes.

    Partes 0idr,uli!as y estru!turales deun puente !anal

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    Sub1 estru!tura2 es la que soporta la s%per estructura $ constade pilas, estribos $ caballetes. 0onde la pila debe estar cimentadasobre roca rme para evitar asentamientos diferenciales.

    S3per1estru!tura2es la soportada por la sub&estructura la cualest compuesta por transicin de entrada, compuerta, conducto,transicin de salida.

    4as transi!iones* sirven para pasar en forma gradual de laseccin del canal a la del conducto o viceversa seg%n seatransicin de entrada o salida1 este cambio debe ser gradual paraevitar turbulencias $ reducir las p"rdidas de carga. stas puedenser de dos tipos*

    +ransi!i%n de entrada2 esta une por un estrec-amientoprogresivo el canal con el puente canal, lo cual provoca uncambio gradual del agua en el canal.

    +ransi!i%n de salida* esta une el puente canal con el canal.

    Sus partes son2

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    4a !ompuerta2 esta es colocada al inicio del conducto tiene

    como funcin regular el gasto u obstruirlo completamentecuando sea necesario $ debe operarse conjuntamente conunas vertedoras aguas arriba de la compuerta.

    El !ondu!to* es el elemento sobre el cual +u$e el agua $

    puede ser construido con diversos materiales, las seccionestransversales ms usadas son la seccin rectangular $ lasemicircular.Condu!to elevado* este generalmente tiene una seccin

    -idrulica ms peque2a que la del canal.

    3a forma de la seccin transversal, por facilidades deconstruccin se adopta una seccin rectangular, aunquepuede ser semicircular o cualquier otra forma.

    Partes 5idr,uli!as y estru!turales deun puente1!anal

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    Partes Estru!turales2

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    Partes 5idr,uli!as2

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    s# como su nombre tambi"n lo representa, elpuente canal o puente de agua es en s# un canal porlo que tiene partes geom"tricas iguales a la de loscanales siempre dependiendo del tipo de seccintales como son*

    Pro$undidad del 6u-o, !aladoo tirante* laprofundidad del +ujo (0) es la distancia vertical delpunto ms bajo de la seccin del canal a lasupercie libre.

    An!0o superior* el anc-o superior (t) es el anc-ode la seccin del canal en la supercie libre.

    Partes geomtri!as de un puente !anal

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    7rea mo-ada* el rea mojada (a) es el rea de laseccin transversal del +ujo normal a la direccindel +ujo.

    Per&metro mo-ado* el per#metro mojado (p) es lalongitud de la l#nea de la interseccin de lasupercie mojada del canal con la seccintransversal normal a la direccin del +ujo.

    Partes geomtri!as de unpuente !anal

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    /adio 0idr,uli!o* el radio -idrulico (/) es larelacin entre el rea mojada $ el per#metro mojado,se epresa como* / 8 A 9 P

    Pro$undidad 0idr,uli!a* la profundidad -idrulica(d) es la relacin del rea mojada con el anc-osuperior, se epresa como* d 8 a 9 t

    .a!tor de la se!!i%n* el factor de la seccin (z),para clculos de escurrimiento o +ujo cr#tico es elproducto del rea mojada con la ra#' cuadrada de laprofundidad -idrulica, se epresa como* z 8 a' Sqrt

    :d

    Partes geomtri!as deun puente !anal

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    Partes geomtri!as de unpuente !anal

    Se!!i%n transversal de un !anal'

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    3as caracter#sticas geom"tricas son la forma de laseccin transversal, sus dimensiones $la pendiente longitudinal del fondo del puente&canal.

    3as caracter#sticas -idrulicas son la profundidad del

    agua (0, en m), el per#metro mojado (p, en m), el reamojada (a, en m4) $ el radio -idrulico (r, en m),todas funcin de la forma del puente&canal.

    5ambi"n son relevantes la rugosidad de las paredes

    del puente&canal, que es funcin del material en que-a sido construido, del uso que se le -a dado $ delmantenimiento, $ la pendiente de la l#nea de agua,que puede o no ser paralela a la pendiente del fondodel canal.

    Cara!ter&sti!as geomtri!as e0idr,uli!as de un puente !anal

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    .lu-o !r&ti!oCuando froude vale uno o cuando la velocidad esigual que la ra#' cuadrada de la gravedad por la

    profundidad.

    .lu-o sub!r&ti!on el caso de +ujo subcr#tico, tambi"n denominado

    +ujo lento, el nivel efectivo del agua en una seccindeterminada est condicionado al nivel de laseccin aguas abajo.

    .lu-o super!r&ti!on el caso de +ujo supercr#tico, tambi"n denominado+ujo velo', el nivel del agua efectivo en una seccindeterminada est condicionado a la condicin decontorno situada aguas arriba.

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    l puente canal, como todas las estructuras de cruce,se constru$e con un material al que se le pueda dar unmejor acabado, que en el canal, con objeto de que esteadmita velocidades ma$ores en el agua, por ser msresistente a la erosin. /or lo tanto en benecio de la

    econom#a de la obra, al puente&canal se le dar unaseccin -idrulica ms peque2a que la del canal.

    Como la estructura trabaja como canal, de acuerdo consu seccin, pendiente $ rugosidad, su funcionamiento

    -idrulico puede estudiarse con la frmula de manning*

    ;eneralidades sobre este tipo deestru!turas

    Dnde:

    Q- Gasto, en m3/s.A - rea hidrulica, en m2.

    R- Radio hidrulico, en m.S- Pendiente de laconduccin.n - Coeficiente de rugosidadde anning.

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    Como se vio anteriormente $ atendiendo a las

    condiciones del funcionamiento del tipo de conductopodemos clasicar a los puentes canales en dostipos*

    /uente canal o canoa :!ondu!to abierto< '

    /uente canal o acueducto :!ondu!to !errado

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    Seg%n el material del que estn construidos estos

    pueden clasicarse en*

    Puente !anales de madera'

    Puente !anal de !ondu!to met,li!o'

    Puente !anal de !on!reto'

    Clasi=!a!i%n de un puente !anal

    Cl i= i% d t

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    Puente !anal de madera23as maderas ms apropiadas son el cedro rojo $ elcipr"s que dan una vida %til -asta de 67 a2os. 3ospuentes canales de este material presentan muc-as

    fugas cuando el uso es intermitente por elencogimiento de la madera.

    Son recomendables como instalaciones provisionaleso cuando la lejan#a de otros materiales lo -ace mseconmico.

    Clasi=!a!i%n de un puente!anal

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    Clasi=!a!i%n de un puente!anal

    Puente !anal !on !ondu!to de madera.

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    Canal o puente !anal de !ondu!to met,li!o2Son a base de -ojas de acero laminado dando unaseccin semicircular o circular1 si todo el metal queestar en contacto con el agua es galvani'ado o se

    protege con anticorrosivo se pueden obtener de 86 a97 a2os de vida %til.

    n los estados unidos son mu$ usados los puentescanales de conducto metlico $ sub&estructura

    formada por caballetes de madera o tambi"nmetlicos.

    Clasi=!a!i%n de un puente!anal

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    Clasi=!a!i%n de un puente !analSubestru!tura met,li!a de unPuente !anal

    Puente !anal !on se!!i%n

    >et,li!a

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    Puente !anal de !on!reto2Son los ms duraderos pero su construccin es msdelicada puesto que el concreto no resiste tensiones,es fcil que se produ'can grietas en el conducto, por

    eso se requiere una cimentacin mu$ rme paraevitar asentamientos desiguales en las pilas.

    las juntas de construccin del conducto se locali'ansobre pilas $ deben impermeabili'arse, cada tramo

    del conducto tendr en un etremo apo$o jo $ apo$olibre en el etremo opuesto.

    Clasi=!a!i%n de un puente !anal

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    Puente canal de concreto

    Clasicacin de un puente canal

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    l clculo -idrulico de un puente canal o canoacomprende los siguientes aspectos.

    Cal!ulo de las dimensiones transversales del!ondu!to'

    Cal!ulo de la longitud de las transi!iones'

    Cal!ulo de la sobreeleva!i%n del agua en el!au!e :!uando el puente !anal !ruza un rio oarroyo

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    C,l!ulos de dise?o deun puente !anal

    C,l!ulos de dise?o de un puente

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    na ve' denido el funcionamiento -idrulico $ porconsiguiente de las dimensiones que deben tener

    sus partes, se proceder con el clculo estructural.

    l puente&canal puede ser de un solo claro cuandode un modo econmico se pueda salvar el espaciode la depresin con "l, pero si el espacio es grande,

    tendrn que construirse varios tramos.n cada caso se -arn las alternativas que se creanconvenientes para escoger las longitudes correctas,el n%mero de tramos $ las posiciones de los apo$os.

    3os apo$os etremos pueden ser estribos ocaballetes $ los intermedios pilas o caballetes.

    C,l!ulos de dise?o de un puente!anal

    C,l l d di ? d

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    5ales apo$os sern calculados como si fuese un puenteque llevara una carga normal, para que soporten todos los

    esfuer'os que le transmita la superestructura $ las cargasque reciba directamente, $ sern desplantados sobrematerial rme $ protegidos contra posibles asentamientos,deslaves, socavaciones, etc.

    Conviene primero estudiar la superestructura, para que

    denidas las cargas que transmite a la subestructura seproceda a calcular "sta.

    n la superestructura se distinguen dos formas de trabajo*

    l primero es de formar una cubeta impermeable de un

    canal por donde escurre el agua.l segundo es en sentido longitudinal, para lograr que todoel tramo, cargado con agua $ todas las cargas que debasoportar, trabaje como viga o como puente apo$ado ensus etremos.

    C,l!ulos de dise?o de un puente!anal

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    C,l!ulos de dise?o de un puente !anal

    Pilas de un puente1!anal

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    C,l!ulos de dise?o de un puente !anal

    Puente !anal !on$ormado de dostramos

    P bl i

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    Calculemos una seccin rectangular de concreto para

    un puente canal que deba conducir 8.6 m9:seg conuna pendiente S;7.77esulta prctico tabular los clculos de la manera quese ilustra a continuacin.

    Problema pra!ti!o

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    Problema pra!ti!o

    Para se!!iones semi!ir!ulares o !ir!ulares el!,l!ulo del radio 0idr,uli!o se !ompli!a" peroe@isten tablas !on la que se propor!ionan valores!al!ulados del ,rea 0idr,uli!a" per&metro mo-ado yradio 0idr,uli!o para di$erentes rela!iones del

    di,metro :D< el tirante del agua :d

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    l puente !anal de >agdeburgoes el ms grande

    en su clase en toda uropa, conectando dosimportantes canales de lemania. sta obra de ?8@ mde longitud se comen' a construir en 8??< $ quedcompletada en octubre de =779, con un costo deaproimadamente 677 millones de euros. unque en

    8?8? se -ab#a planeado $a un puente que conectaralos canales, su construccin fue pospuesta por ambasguerras mundiales $ la separacin de lemaniadurante la guerra fr#a.

    Como dato adicional, cabe comentar como para -acerlos clculos de un puente como este no se toma encuenta el peso que puedan llegar a tener los barcos,sino que solamente importa el peso del agua. sto es

    debido al principio de rqu#medes* un barco siempredes la'a una cantidad de a ua ue esa eactamente

    Puente !anal de >agdeburgo

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    Aracias /or su colaboracin.