Diseño de Canales No Revestidos 2018 3 110318

HIDRÁULICA DE CANALES
DISEÑO DE CANALES NO REVESTIDOS

SONDEOS RIO COLIMA
D
1 2 3 4 5 6 7 8
D10 0.400 0.300 0.440 0.275 0.275 0.405 0.425 0.380
D16 0.500 0.425 0.620 0.430 0.425 0.560 0.560 0.515
D35 1.480 1.450 4.300 1.200 0.930 3.200 4.750 2.000
D50 6.000 8.000 11.500 4.750 3.650 11.900 12.000 8.800
D60 11.250 17.000 22.000 11.250 10.000 19.000 22.000 12.750
D84 43.000 46.500 51.000 43.000 41.500 55.000 63.000 46.500
D90 47.500 58.000 64.000 52.000 48.000 69.000 75.000 61.000
Dm (mm) 15.733 18.811 21.980 16.129 14.969 22.724 25.391 18.849
ϒm (Kg/m3 ) 2006.000 1991.000 1810.000 1850.000 2083.000 1962.000 1887.000 1954.000
RESOLVER PROBLEMA, REVISAR, DE NO
CUMPLIR DISEÑAR.
EJEMPLO 1, SE REQUIERE DESVIAR UN RÍO A PARTIR D UN CANAL A
CIELO ABIERTO, PARA ELLO EL GASTO A CONDUCIR ES DE 100 m3/s,
SI LA PRIMER SECCIÓN PROPUESTA ES TRAPECIAL, CON UNA BASE
DE 20.00 m Y TALUDES DE 1.5, CONSIDERANDO UN TIRANTE DE
4.00 m, VERIFICAR SI ESE DISEÑO PROPUESTO CUMPLE CON LA
CONDICIÓN DE MÁXIMA VELOCIDAD PERMISIBLE, SI EL MATERIAL
QUE CONFORMA EL TERRENO ALCANZA UN PESO ESPECÍFICO
COMPACTADO DE 1500 Kg/m3 CON CARACTERÍSTICA DE ALUVIÓN
Y ELEMENTOS MARGOSOS (COMBINACIÓN DE ARCILLA CON LIMOS
EMPACADOS EN LA ESTRUCTURA GEOLÓGICA INICIAL).
TIRANTE NORMAL 1.12 m ,
DEL LIBRO DE SOTELO HIDRÁULICA DE CANALES APUNTES

RESOLVER PROBLEMA, REVISAR, DE NO
CUMPLIR DISEÑAR.
EJEMPLO 2, SE REQUIERE DESVIAR UN RÍO A PARTIR D UN CANAL A

CIELO ABIERTO, PARA ELLO EL GASTO A CONDUCIR ES DE 150 m3/s,
SI LA PRIMER SECCIÓN PROPUESTA ES TRAPECIAL, CON UNA BASE
DE 25.00 m Y TALUDES DE 2, CONSIDERANDO UN TIRANTE DE 5.00
m, VERIFICAR SI ESE DISEÑO PROPUESTO CUMPLE CON LA
CONDICIÓN DE MÁXIMA VELOCIDAD PERMISIBLE, SI EL MATERIAL
QUE CONFORMA EL TERRENO ALCANZA UN TAMAÑO MÁXIMO DE
AGREGADO DE 150 mm.
RETROALIMENTACIÓN
EN MUCHAS OCASIONES EL INGENIERO CIVIL SE

ENFRENTA A LA TOMA DE DECISIONES EN CAMPO, QUE
REQUIEREN DE LA APLICACIÓN DEL CRITERIO, MISMO
QUE SE OBTIENE CON LA EXPERIENCIA, QUE NOS DA EL
TRABAJO DIARIO, LOS DOS EJEMPLOS ANTERIORES SON
MUESTRA DE ELLO. SIN EMBARGO SE OBSERVA LA
TÉCNICA PARA ELEGIR Y DISEÑAR LA SECCIÓN MÁS
ADECUADA.
EJEMPLO: DISEÑO DE CANALES POR
VELOCIDAD PERMISIBLE
EL PRESENTE EJEMPLO PRETENDE MOSTRAR AL ALUMNO DE INGENIERÍA CIVIL
CRITERIOS PARA DETERMINAR, EL MEJOR DISEÑO, PARA REALIZAR LA
CONSTRUCCIÓN DE CANALES A PARTIR DE LA CONSIDERACIÓN DE VELOCIDAD
PERMISIBLE BAJO ESQUEMAS DE CRITERIOS REALES.
𝑸 = 1.0752 m/s
𝑸= 𝑨𝑽 𝑽=
𝑨
COTA 960.17 m
𝑸=𝟏𝟎𝟎 𝒎𝟑/ 𝒔
( 𝒃+ 𝒛𝒚 ) 𝒚 = 𝑨 y = 3.00 m
a
b = 25.00 m
𝑪𝑶𝑻𝑨 𝒂 − 𝑪𝑶𝑻𝑨 𝒃
𝑺= COTA 959.57 m
𝑳𝑶𝑵𝑮𝑰𝑻𝑼𝑫 𝒂𝒃
𝑺=𝟎 . 𝟎𝟎𝟏𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 b
LONGITUD 450.00 m
SUELO COHESIVO PESO ESPECÍFICO DE 2.05 Ton/m3, TIERRA
LIGERAMENTE ARCILLOSA, VELOCIDAD PERMISIBLE EN EL RANGO DE
1.4 A 2.1 m/s
SUELO COHESIVO PESO
TIRANTE NORMAL 1.12 m , ESPECÍFICO DE 2.05 Ton/m3,
TIERRA LIGERAMENTE
ARCILLOSA, VELOCIDAD
PERMISIBLE EN EL RANGO DE
1.4 A 2.1 m/s

La especificación anterior, obedece a condiciones
básicas, con fundamento en la ecuación de la
continuidad, sin considerar la pendiente que
existe en el terreno de construcción.
DADA LA SITUACION
ANTERIOR DEBEMOS
APLICAR MANNING,
DENTRO DE LA
ECUACIÓN DE LA
CONTINUIDAD
Rh 2/3
S *A
1/2
Conocida la geometría planteada

podemos modificar la pendiente, la
cual sería nuestra incógnita “S”.
Rh 2/3 S1/2*A
S 1/2
(S
DA
CA
dato valor (m)
b 25.00
US
y 3.00
z 2.00
B
TE
Area 93.00
IE N
Perímetro mojado 38.42
Rh 2.42 ND
Rh2/3 1.80
PE
Q 100
n 0.022
PARA VELOCIDAD PERMISIBLE
S 0.00017216
VELOCIDAD 1.07526882
𝑯 𝒂𝒃 𝒑𝒓𝒐𝒚𝒆𝒄𝒕𝒐=𝑺 ∗ 𝑳𝑶𝑵𝑮𝑰𝑻𝑼𝑫 𝒂𝒃𝒑𝒓𝒐𝒚𝒆𝒄𝒕𝒐
COTA 960.17 m
a 𝑸=𝟏𝟎𝟎 𝒎𝟑/ 𝒔
( 𝒃+ 𝒛𝒚 ) 𝒚 = 𝑨 y = 3.00 m
Perfi
l terr
natu en o
ral b = 25.00 m
b
COTA 959.57 m
COTA 957.17 m
Perfil corte proy COTA 957.09 m
e cto
0.07747 m
LONGITUD 450.00 m
SI EN LA SECCIÓN “a” CORTAMOS 3.00 m PARA CUBRIR EL TIRANTE INICIAL, LLEGAMOS A LA COTA 957.17
m, CON LA PENDIENTE 0.00017216 TENEMOS UN VALOR Hab proyecto=0.00017216*450.00 m=0.07747 m,
MÉTODO DE LA FUERZA TRACTIVA PARA DISEÑO DE
CANALES NO REVESTIDOS
de fondo.
RESOLVER PROBLEMA, DISEÑAR DE ACUERDO
AL CRITERIO DE LA FUERZA TRACTIVA
EJEMPLO 3, DISEÑAR LA SECCIÓN DE UN CANAL
TRAPECIAL SIN REVESTIMIENTO, QUE CONDUZCA UN
GASTO DE 60 m3/s, SIN QUE SE EROSIONE LA SECCIÓN
HIDRÁULICA. EL CANAL SERÁ EXCAVADO EN MATERIAL
ALUVIAL GRUESO POCO ANGULAR, DE TAL MANERA
QUE EL D75% TIENE UN DIÁMETRO MAYOR A 40 mm, Y
LA PENDIENTE DE LA PLANTILLA ES DE S=0.001,
n=0.022
EN PRIMER TÉRMINO ENTENDAMOS QUE
DETERMINA EL MÉTODO DE LA FUERZA TRACTIVA
DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN UN CANAL TRAPECIAL
FUNDAMENTADO EN CONCEPTOS BÁSICOS DE MECÁNICA DEL
MEDIO CONTINUO
DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN UN CANAL
TRAPECIAL FUNDAMENTADO EN CONCEPTOS BÁSICOS
DE MECÁNICA DEL MEDIO CONTINUO
ANALICEMOS LAS ECUACIONES QUE DETERMINAN
LOS ESFUERZOS
ECUACIONES RELACIONADAS CON EL MÉTODO DE LA FUERZA TRACTIVA
1.- LO PRIMERO A REALIZAR, ES IDENTIFICAR EL TALUD RECOMENDABLE EN BASE AL MATERIAL DONDE SE CONSTRUIRÁ EL CANAL,
OBTENIENDO VALOR “K”. (ANALIZAR ECUACIONES Y FIGURA SIGUIENTE)
TALUD PROPUESTO PARA SECCIÓN
ANGULO DE REPOSO DEL MATERIAL CONFORMADOR
cot
cot
PESO ESPECÍFICO DEL AGUA Y PENDIENTE

DEL CANAL.
ESFUERZO EJERCIDO EN TALUD CANAL
CONSTANTE PERMISIBLE TALUD FIG. 2.20 a.
ESFUERZO EJERCIDO EN PLANTILLA CANAL
CONSTANTE PERMISIBLE FONDO FIG. 2.20 b.
TIRANTE CANAL
COEFICIENTE DE MANNING COMBINADO
GRAFICA DE DEFINICIÓN DE TALUDES, ESTA ES UNA
HERRAMIENTA ÚTIL
2.- IDENTIFICAR TALUD DE REPOSO Y TENDER UN POCO MÁS EL PROPUESTO.
D75 DEL MATERIAL NO COHESIVO
EL CASO DE EJEMPLO EN EL RANGO DE 40 mm
FIGURA 2.22 cot

cot
ANGULOS DE REPOSO
FIGURA 2.24
Es
f
ue ue r
lo zo
no ta
co nge
he n
siv cia
o d l cr
e f ític
on o
do
LOS ESFUERZOS TANGENICIALES SE DEFINEN A
CONTINUACIÓN
ESFUERZO TANGENCIAL PERMISIBLE, QUE UN MATERIAL RESISTE SOBRE
TALUD ES:
=K
ECUACIONES RELACIONADAS CON EL MÉTODO DE LA FUERZA TRACTIVA
PESO ESPECÍFICO DEL AGUA Y PENDIENTE

DEL CANAL.
CONSTANTE PERMISIBLE TALUD FIG. 2.20 a.
CONSTANTE PERMISIBLE FONDO FIG. 2.20 b.
TIRANTE CANAL
FIGURA 2.2 a FIGURA 2.2 b
FIGURA 2.23
Es
fu
er
zo
ta
n ge
n cia
l crí
ti co
USO DE GRAFICAS QUE DEFINEN ESFUERZOS,
TANTO EN TALUD COMO EN PLANTILLA
DISEÑO BASADO EN LA CONSIDERACIÓN DE TIRANTE Y DEDUCCIÓN PLANTILLA CANAL TRAPECIAL
CONSIDERANDO LA CURVA DE K = 1.5 DADO QUE NO SE CUENTA CON CURVA DE 1.75.
72
0.
FIGURA 2.2 a FIGURA 2.2 b

TABLA DE CALCULO
Tabla de calculo, con base a ecuación: 𝟐
𝑨 𝑹𝒉 𝑺 𝟏/ 𝟐
𝟑
DISEÑO BASADO EN LA PROPUESTA DE 𝑸=
RELACIÓN BASE TIRANTE 𝒏
Se propone una relación b/y, se determinan los parámetros єs y єp de

las tablas respectivas y se realiza el cálculo de los parámetros
geométricos y de gasto.
Tabla de calculo, con base a ecuación:
talud K b/y Es Ep Ys Yp y b A P Rh Rh2/3 Q
1.5 1.5 0.72 0.86 2.41944444 3.577907 2.4194444 3.6291667 17.561134 12.3525977 1.42165516 1.26433699 31.9148677
1.5 2 0.7 0.9 2.48857143 3.4188889 2.4885714 4.9771429 21.675457 13.9498147 1.55381685 1.34152844 41.7970653
1.5 4 0.75 0.96 2.32266667 3.2052083 2.3226667 9.2906667 29.671292 17.6651604 1.67965032 1.41301222 60.2642871
1.5 6.2 0.76 0.98 2.29210526 3.1397959 2.2921053 14.211053 40.453848 22.4753557 1.79992027 1.47968355 86.0411741
EL GASTO FINAL
SE OBTIENE AL
relacion valores REALIZAR LA
propuesta por calculados de OPERACIÓN QUE
diseñador talud cercano acuerdo a DEFINE
a 1.75 en análisis hecho MANNING Y LA
datos obtenidos de gráficas 2.2 a y b gráfica 2.2 a PENDIENTE
por proyectista
de hidráulica y PROPUESTA:
geotécnia 1.4374*A*Rh2/3
tabla de calculo fuerza tractiva, con fundamento en tablas de sotelo se propone relacion de b/y se determinan Es y Ep para luego proporcionar las demas condiciones geometricas
ejemplo Con los

resuelto por la parámteros de
valoración del tirante "Y", así
esfuerzo en como la base
talud, esta "b",
dato se toma determinamos:
constante y de ÁREA Y
la relación PERÍMETRO, Y
dada b/y DEMÁS
calculamos el FACTORES QUE
valor de b DEFINEN EL
GASTO
SECCION TIPO PROPUESTA, MÉTODO DE LA FUERZA TRACTIVA:
𝑩𝑶𝑹𝑫𝑶 𝑳𝑰𝑩𝑹𝑬 𝟎. 𝟑𝟎 𝑨𝟎. 𝟓𝟎𝒎

𝟏𝟐 . 𝟑𝟒 𝒎
.𝟕
𝟓 𝟓
. 𝟕
𝟏
𝟗. 𝟑𝟎𝒎
GASTO DE 60 m3/s, EL CANAL SERÁ EXCAVADO EN MATERIAL
ALUVIAL GRUESO POCO ANGULAR, DE TAL MANERA QUE EL 25%
TIENE UN DIÁMETRO MAYOR A 40 mm, Y LA PENDIENTE DE LA
PLANTILLA ES DE S=0.001.

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HIDRÁULICA DE CANALES

DISEÑO DE CANALES NO REVESTIDOS

DEL LIBRO DE SOTELO HIDRÁULICA DE CANALES APUNTES

EJEMPLO 2, SE REQUIERE DESVIAR UN RÍO A PARTIR D UN CANAL A

EN MUCHAS OCASIONES EL INGENIERO CIVIL SE

DEL LIBRO DE SOTELO HIDRÁULICA DE CANALES APUNTES

Conocida la geometría planteada

ANGULO DE REPOSO DEL MATERIAL CONFORMADOR

PESO ESPECÍFICO DEL AGUA Y PENDIENTE

CONSTANTE PERMISIBLE FONDO FIG. 2.20 b.

D75 DEL MATERIAL NO COHESIVO

EL CASO DE EJEMPLO EN EL RANGO DE 40 mm

FIGURA 2.22 cot

PESO ESPECÍFICO DEL AGUA Y PENDIENTE

CONSTANTE PERMISIBLE TALUD FIG. 2.20 a.

CONSTANTE PERMISIBLE FONDO FIG. 2.20 b.

FIGURA 2.2 a FIGURA 2.2 b

Se propone una relación b/y, se determinan los parámetros єs y єp de

ejemplo Con los

𝑩𝑶𝑹𝑫𝑶 𝑳𝑰𝑩𝑹𝑬 𝟎. 𝟑𝟎 𝑨𝟎. 𝟓𝟎𝒎

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