Estructuras de cruce

ESTRUCTURAS DE CRUCE Y/O PASE :
1) INTRODUCCIÓN
Carreteras y vías férreas que atraviesan la corte a través de
las cuencas individuales de tierras. Para permitir que el
flujo de cada cuenca a través del terraplén, se utilizan
alcantarillas, sifones y acueductos.
Aunque estas estructuras simples en apariencia, su diseño
hidráulico no es un asunto fácil. el
funcionamiento de estas estructuras bajo las diversas
condiciones posibles de descarga presenta un poco
problema complejo que no puede ser clasificada como flujo
bajo presión o flujo de la superficie libre. la
condiciones reales implican estos dos conceptos.
Estructuras hidráulicas empleadas para transmitir, control,
medir y proteger el flujo de agua a
varios lugares de un sistema de riego y drenaje. Hay muchos
tipos diferentes de estructuras
puede ser utilizado para estos fines individualmente, pero
pueden ser pequeñas o grandes. Las estructuras pueden
contribuir a una gran parte del coste total de capital de un
proyecto de riego; por lo tanto, un diseño adecuado de
estas instalaciones es un factor importante en la toma del
esquema eficiente y mantener los costos de capital para un
mínimo. el diseño final debe tener en cuenta las prácticas y los
métodos de cultivo en
moda y debe esforzarse para cumplir con los requerimientos
de los agricultores y de este modo conseguir su cooperación.
Esto reducirá al mínimo los costes de mantenimiento al
minimizar el mal uso y el vandalismo. otro
factores que afectan el diseño y funcionamiento de las
estructuras de riego incluyen las condiciones del sitio, las
métodos empleados para el transporte de agua y la
disponibilidad de materiales de construcción. sólo
los tamaños más pequeños de la estructura son susceptibles de
tener el procedimiento de diseño estandarizado.
2) Propósito y Descripción de Inverted Sifones
Sifones invertidos utilizan para transportar agua del canal por
gravedad bajo carreteras, ferrocarriles, otros

estructuras, varios tipos de canales de drenaje, y depresiones.
Un sifón es un conducto cerrado
diseñado para ejecutarse completa y bajo presión (Aisenbrey,
et al., 1974). La estructura debe operar
sin exceso de cabeza cuando fluye a su capacidad de diseño.
2.1) Aplicación
Economía y otras consideraciones determinan la viabilidad de
utilizar un sifón u otro
tipo de estructura para lograr los objetivos anteriores. El uso
de un canal de flujo elevada sería una
alternativa a un sifón de cruzar una depresión, o desagüe en
otro canal hecho por el hombre. El uso de
puente sobre un canal sería una alternativa a un sifón bajo una
carretera, rios o un ferrocarril.
2.2) Ventajas y desventajas de Inverted Sifones
Sifones invertidos son económicos, diseñados y construidos
fácilmente, y han demostrado ser un fiable
los medios de transporte de agua. Normalmente, la erosión del
canal en los extremos del sifón es intrascendente si
las estructuras de los cursos de agua de la tierra se han
diseñado y transiciones y la erosión construido correctamente
protección.
Los costos de diseño, construcción y mantenimiento son
factores que pueden hacer que un sifón invertido
más factible que otra estructura que pueda utilizarse para el
mismo propósito. Puede haber, sin embargo,
casos en los que el valor de la altura necesaria para operar un
sifón puede justificar el uso de otro
estructura tal como un puente (Aisenbrey, et al., 1974).
Un sifón invertido puede presentar un peligro para la vida,
especialmente en las zonas de alta densidad de población.
3) ESTRUCTURA COMPONENTES
El perfil de sifón se determina de una manera tal como para
satisfacer ciertos requisitos de cobertura,
sifón pendientes, ángulos de flexión, y la sumersión de entrada
y salida. Sifón requisitos de cobertura son
(Aisenbrey, et al., 1974):

1) En todas, sifones cruzar bajo carreteras distintas de
caminos agrícolas y sifones que cruzan bajo
ferrocarriles, deben proporcionado un mínimo de (0,91 m) de
la cubierta de tierra. Caminos agrícolas requieren sólo
(0,61 m) de la cubierta de tierra y están en rampa con
frecuencia usando 10-1 pendientes (el 10 por ciento de grado)
cuando sea necesario para proporcionar los requisitos mínimos
de cobertura. Si existen zanjas calzada y
extendido por el sifón, la distancia mínima de la zanja a la
parte superior de la tubería debe
ser (0,61 m).
2) En virtud de sifones que cruzan los canales de descarga de
cruz, un mínimo de (0.91 m) de la cubierta de tierra
debe siempre a menos que los estudios indican una mayor
cobertura se requiere debido a futuro proyectado
retrocesos de la canal.
3) En sifones que cruzan bajo un canal de tierra, un mínimo de
(0.61 m) de la cubierta de tierra debe
proporcionar.
En sifones que cruzan debajo de un canal revestido, un mínimo
de (0.15 m) de la cubierta de tierra debe
Para descargas de hasta aproximadamente (2,5 m3 / s), tubos
pueden ser utilizados, pero para mayor descarga una caja
se prefiere sección, (Jawad, Kanaan, 1983).
Para el futuro aumento de la demanda, es usual para diseñar
todas las estructuras del canal de (1.2 Q) donde Q es
el caudal de diseño durante el período de máxima demanda. Se
toma por lo general el caudal de diseño mínimo
como (0,7 Q), soplar este valor, existe el riesgo de que la
sedimentación se producirá debido a bajas velocidades. para
estructuras de drenaje, el caudal máximo tomados como (1.5)
veces el caudal de diseño. Caudal mínimo hace
no se apliquen a las estructuras de drenaje, (Jawad, Kanaan,
1983).
Los materiales más comunes utilizados para alcantarillas son
de acero y hormigón ondulado. la

rugosidad en ambos casos por lo general supone constante
para cualquier profundidad de flujo. En terrenos montañosos
donde el
pendiente alcantarilla espera que sea relativamente empinada
y el flujo a través de la alcantarilla gana considerable
energía, tubos de acero corrugado ofrecen ventajas de
disipación de energía. En terrenos planos, la pérdida de
energía
a través de una alcantarilla es indeseable; Por lo tanto, los
tubos de hormigón son más adecuados (Simon, 1997). Para el
diseño
efectos en Irak, tubos de hormigón y de acero considerados
con coeficiente de rugosidad (n) igual a (0.014)
y (0.01), respectivamente (Jawad, Kanaan, 1983).
Estructuras de drenaje deben cotejarse con las tuberías, la
presión levantamiento, erosión en aguas arriba,
aguas abajo, y protegido contra el ataque de sulfato en el
concreto. La protección consiste en
(0,4 × 0,4 × 0,2 m de espesor) bloques de hormigón más (0,1
m) ropa de cama de grava para la longitud (2 x D) del barril
de aguas arriba. Aguas abajo es similar para la longitud (3 ×
D). Profundidad de socavación en el canal sin revestimiento
puede ser
calculada a partir de la fórmula de encaje y en comparación
con (2 x D) y (3 × D) (Jawad, Kanaan, 1983).
proporcionar entre el revestimiento de los canales y la parte
superior del sifón.
4) Tipos de secciones entubado, de marco.
5) Diseño.
Consideraciones sobre el diseño hidráulico
Disponible cabeza, economía, y las velocidades de sifón
admisibles determinan el tamaño del sifón.
Por lo tanto, es necesario asumir dimensiones internas para el
sifón y calcular las pérdidas de carga tales como
de entrada, la fricción, la curva, y salir. La suma de todas las
pérdidas calculadas debe aproximar el
diferencia en la elevación del grado de energía entre los
extremos de aguas arriba y aguas abajo del sifón

(cabeza disponible).
En general, sifón velocidades deberán oscilar entre (1,07 m / s)
a (3,05 m / s), en función de
cabeza disponible y las consideraciones económicas (Aisenbrey,
et al., 1974).
Los siguientes criterios de velocidad pueden utilizar en la
determinación de las dimensiones del sifón:
1- (1,07 m / s) o menos durante un tiempo relativamente corto
sifón con sólo transiciones de tierras previstas en
entrada y salida.
2- (1,52 m / s) o menos para un período relativamente corto de
sifón, ya sea con una transición de hormigón o un control
estructura proporcionada en la entrada y una transición de
hormigón proporcionado en la salida.
3- (3,05 m / s) o menos para un tiempo relativamente largo
sifón, ya sea con una transición de hormigón o un control
estructura proporcionada en la entrada y una transición de
hormigón proporcionado en la salida.
Donde no es razonable, la confianza de que un buen nivel de
construcción será lograr la
límite superior de velocidad a través de un sifón puede tomar
como (3 m / s), cuando existan dudas en cuanto a la
construcción
calidad de esta cifra podrá reducirse a (2 m / s), (Jawad,
Kanaan, 1983). Para evitar sedimentaciones, las
velocidad mínima que es considerado (0,6 m / s).
6) Partes de un sifón.
7) Trazo y diseño de un sifón.
8) Cálculo Hidráulico por cada tipo de sección.
9) Ejemplo.
Acueductos: Criterios Diseño Hidráulico y Estructural.
Ejemplos. De Aplicación.

Invertido Sifones
Porciones de la siguiente eran adaptado desde la USBR
publicación "Diseño de S m todas las estructuras del
canal" (2004)
I. Introducción
• Sifones, o invertida sifón s, se utilizan para conducir el agua a
través de una depresión natural, en virtud de un carretera,
o bajo una canal
• Sifones son generalmente hechas de tubos de hormigón circular
o de PVC, que conecta dos canales alcanza en serie
• Algunos sifones tienen secciones transversales rectangulares
• Cuando va a través de una depresión, el sifón debe estar
completamente enterrado, generalmente con una mínimo
de aproximadamente 1 m de cubierta
• Sifones son como alcantarillas, pero en lugar de que desciende
desde de entrada a toma de corriente, que cuesta abajo, luego
de vuelta hasta la salida
• También, sifones usualmente tienen un solo tubo (no dos o tres
en paralelo, como se con muchos alcantarillas)
• Algunos sifones tienen múltiples tuberías en
PARALL e l; para ejemplo, cuando la capacidad de flujo
original es aumentar
• En general, los sifones son más largas que las
alcantarillas • Abrir canales de flujo de los canales son
alternativas a sifones, pero puede ser más caros de construir y
/ o para mantener, y puede no ser estéticamente aceptables
• Sifones lata ser muy peligroso (la tiempo a viajar de de entrada
a salida es por lo general más tiempo que una persona puede
aguantar la respiración)
• Sifones pueden ser muy problemático con agua cargada de
sedimentos debido a los sedimentos puede tender a depósito
en la bajo el punto (s)
• Con grandes sifones, limpieza periódica es posible, pero puede
ser poco práctico con sifones más pequeños

• Además, la limpieza por lo general significa una interrupción
significativa en el servicio de suministro de agua
• A veces, grava y roca pueden entrar en el sifón
• Sin embargo, la basura bastidores y / o pantallas s hould
siempre ser proporcionada en la entrada
II. Estructural Componentes de Sifones
1. Tubo
• La mayor parte sifones
son construido fuera de tubos de
hormigón prefabricado
(PCP), reforzado con acero en
diámetros más grandes
• Clase cabeza tubería de
hormigón puede ir hasta
200 ft (86 psi) o más
Tubo de cilindro de hormigón • Pre-estresado
tiene alambre de acero
envuelto alrededor de la tubería
con un mortero revestimiento
Tubería de concreto • Pre-estresado
se utiliza normalmente en grandes
sifones (más de 10 pies de diámetro), con longitudes
de 20 ft, y colocado en zanja con un vehículo especial
Tubería de concreto • Pre-estresado se consideró previamente
la más opción económica para grandes sifones, pero la
experiencia ha demostrado que el alambre puede corroer en
sólo 15 a 18 años de servicio (por
ejemplo, Sal Río proyecto en Arizona)
• Sifon es d e más ed ad se h an con struid o fuera d e
Sifón instalación (USBR)

(AC), mezclas de asbesto-concreto, pero esto ha sido
descontinuado en los EE.UU. debido a la riesgos para la
salud desde exposición aamianto
• Sifones también puede ser construido con plástico o tubos de
acero, incluyendo otras posibilidades menos comunes (incluso
madera)
• USBR diseños sifón siempre tiene un único tubo o cañón, pero
esto no es una limitación de diseño en general, y se puede
encontrar sifones con dos o más tubos en paralelo
• USBR sifón diseños siempre tienen tuberías de sección
circular
• La sifón en el can al d e Narmada en la In dia fue con struid o recien temen te para llevar a 40.000
pcs
(1.100 m 3 / s) a través d e un a d epresión ; ella tien e múltiples con d uctos rectan gulares en
paralelo
• El Proyecto Arizona central (PAC) tiene cuatro grandes
sifones con 21-pies pre diámetro subrayó tubería de
concreto; algunos de éstos ya han sido sustituidos debido a la
corrosión y fallo estructural posterior
2. Transiciones
• Transiciones de sifones son la
• La mayor parte sifones tienen entrada y la
salida estructuras a reducir la pérdida de carga, evitar la
erosión y las tuberías, y mantener la inmersión ("sello
hidráulico")
• Es lata ser muy peligrosos para omitir entrada y la
salida estructuras debido a que estos lugares son
a menudo en empinado terraplenes que erosionar muy
rápidamente en el caso de un incumplimiento
o desbordamiento
• Un aliviadero de emergencia es a veces situado justo aguas
arriba de una entrada del sifón
• Las transiciones en sifones más pequeños podrán ser
de la mismo diseño en la entrada y salida, y los diseños
estándar se pueden utilizar para reducir los costos

• Con sifones más grandes, puede ser deseable hacer un diseño
de transición "site-specific", posiblemente con diferentes
diseños para la entrada y salida
3. Puertas y Cheques
• Gates y los cheques se pueden instalar:
(A) en la entrada de un sifón para controlar el nivel de agua
aguas arriba
(B) en la salida de un sifón para control de sumersión aguas
arriba
• Operación de un puerta en la entrada de un sifón puede
garantizar el sello hidráulico, pero
no asegurar el flujo de tubería completa en la sección cuesta
abajo (s) de tubería en las descargas por debajo del valor de
diseño
• Ella es no común a instalar una puerta en L a salida de un
sifón (esto nunca se hace en
Diseños USBR)
4. Collares
• Collares de mayo utilizar, como con alcantarillas, a prevenir
"tuberías" y los daños debidos a los animales de madriguera
• Sin embargo, con sifones que no siempre son necesarios porque
las estructuras de entrada y salida deben ser diseñados y
construidos para dirigir toda el agua en la entrada y salir toda
el agua en el canal de aguas abajo

5. Purga y de ventilación Estructuras
• Un "Blow-off" estructura es un con válvula de salida en la parte
superior de la tubería en un punto bajo en el sifón
• Sifones más pequeños a menudo no tener una estructura
soplado
• Estas estructuras se utilizan para ayudar a drenar el sifón en
caso de emergencia, para mantenimiento de rutina,
o para invierno de apagado
• Blow-off estructuras puede tener agujeros hombre (o "Acceso
persona agujeros ") en grandes sifones a permitir la entrada
conveniente para inspección manual
• Blow-off estructuras puede ser usado para eliminar
periódicamente los sedimentos de la tubo
• rejillas de ventilación continua de acción prolongada se instalan
en algunos sifones a eliminar el aire durante el funcionamiento
(esto es por lo general después de pensamiento cuando "blow-back"
(y ondulantes) los problemas se manifiestan)
• Otros tener tuberías verticales simples
a v ent aire desde la pipa, pero estos lata tener la efecto
opuesto
• El aire puede quedar atrapado, especialmente en sifones l ong,
durante el llenado; llenado del sifón debe ser gradual, no
repentina
• Algunos soplado estructuras son de la Tipo "c lamshell", con la
parte superior e inferior Hojas fuera
de un tee en la fondo de la sifón
• Clamshell golpe-offs no son así común, pero tener ventajas
claras en términos de evitar la cavitación (manipulación de alta
velocidad fluye a cabezas grandes) en comparación con la
mariposa válvulas, para ejemplo
6. Canal Wasteways
• Un evacuador (vertedero lateral derrame) es a veces construida
en la Canal, aguas arriba de un sifón de entrada a desviar el
flujo canal en la caso de obstrucción de la sifón o otra
situación de emergencia
• Además, la entrada a un sifón siempre debe tener bastidores y /
o pantallas para evitar que las rocas de basura y otros
residuos de entrar en el tubo

• Si la de entrada es en un participación canal, la diseño debe
tener un cámara de carga para calmar la turbulencia antes de
entrar en el sifón; de lo contrario, el aire arrastre puede ser
significativo
7. Seguridad Características
• En operación, sifones
puede parecen ser daño l ess, especialmente en un canal
grande, pero puede ser mortal
• Sólo aguas arriba de la sifón de entrada lo siguiente puede
ser utilizado:
• letreros con advertencias
• peldaños de la escalera en las orillas de los canales
• pasos en las orillas de los canales
• cable con flotadores en toda la superficie del agua
• seguridad red con cables y cadenas
• rejillas o basura bastidores

III. Diseño de Sifones
• El diseño de sifones tiene muchas similitudes con la diseño
de alcantarillas; Sin embargo, a diferencia del diseño
de alcantarillas:
1. sifones generalmente están diseñados para el flujo de la
tubería completa
2. sifones generalmente están diseñados para minimizar la
pérdida de carga
3. sifones, tome del agua hacia abajo, a continuación, una copia
de seguridad
• USBR sifón diseños son generalmente para una de 50 años
asumido útil vida
1. Límite de velocidad Pipe
• De acuerdo con el USBR, velocidades de tubería al alta de
diseño deben estar entre
3,5 y 10 fps
• Recientes diseños USBR han llamado sobre todo para 8
fps velocidad
• Muchas alcantarillas pequeñas están diseñadas para 10 fps
• En , velocidades de tuberías inferiores generales están muy
bien para pequeños sifones, pero en gran capacidad y larga o
sifones de TI es justificable diseño para velocidades más altas
• Sifones largos pueden costar mucho menos aún con un
tamaño ligeramente más pequeño tubo
2. Las pérd id as d e cabeza
• Las alcantarillas se diseñan generalmente para flujo de tubo
lleno de de entrada a de salida (la salida está casi siempre
sumergida, y es alto l y poco probable que el flujo de canal
abierto prevalecería en todo el sifón - el cambio de elevación
suele ser demasiado grande)
• Pérdida de carga total es la suma de: entrada, salida, tubería,
y las pérdidas de carga menores
• Las pérdidas de convergencia en la entrada suelen ser
insignificantes, pero las pérdidas de divergencia en la salida
(salida) puede ser significativa
• Más de la la pérdida en una sifón es desde fricción en la
tubería

• Salida pérdidas son típicamente alrededor de dos veces las
pérdidas de entrada
• Pérdidas menores en codos suelen ser insignificantes
• La mayoría de los sifones están diseñados para llevar a la
aprobación de la gestión del diseño completo sin causar un
"M1" perfil (remanso) en la río arriba channel - a lograr
esto, ella es importante estimar cuidadosamente las pérdidas
de carga
• Si la pérdida de carga total del sifón en la descarga de diseño
excede cabeza disponible (diferencia en elevaciones del canal
aguas arriba y aguas abajo y la profundidad del agua) el sifón
funcionará a una descarga inferior y hacer que el nivel de agua
aguas arriba para aumentar
• Un salto hidráulico en la parte descendente de la (lado de aguas
arriba) de sifón aumentará en gran medida la pérdida de carga,
y puede causar oblemas p r decreciente y "blow-back"
• Blow-back se produce cuando el aire es arrastrado i n a la agua
debido a un salto hidráulico en el tubería, o debido
a movimiento de un salto hidráulico dentro de la tubería; el
agua y el aire surgen periódicamente hacia atrás a través de la
entrada
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• Blow-back suele ser más problemático en sifones con
relativamente plana descendente (aguas arriba) pendientes -
un pequeño cambio en la cabeza aguas abajo puede causar un
salto hidráulico para moverse dentro de la tubería
en la extremo de aguas arriba
3. Sello hidráulico
• El "Sello hidráulico" es la mínimo requerido cabeza aguas arriba,
en relación con el borde superior del tubo de sifón en la
entrada del sifón, a evitar la arrastre de aire en que ubicación
• El sello hidráulico recomendado por el USBR es igual
a 1. 5 h Δ v, donde Δ h v es la diferencia en las cabezas de
velocidad en el canal abierto de aguas arriba y en la tubería
(cuando fluye completo)
• Para un valor más conservador de la sello hidráulico, utilizar
1,5 h tubería, donde h tubería es la carga de velocidad en la tubería
de sifón cuando fluye completo
4. Diseño Pasos
• Determinar la ruta que el sifón seguirá
• Determinar el diámetro de la tubería requerida de acuerdo con
la aprobación de la gestión del diseño y de la velocidad
permitida
• Determinar el transición adecuada
estruc t Ure tipos en la entrada y salida, o el diseño
personalizado para transiciones la en particular la instalación
• Diseñar la disposición de sifón de acuerdo con el terreno
existente, y la propuesta (o existente) elevaciones del canal
en la entrada y salida
• Determinar el requisitos de presión de la tubería de acuerdo
con la cabeza (en el punto más bajo) durante la operación
• Determinar la pérdida de carga total en el sifón en la
descarga de diseño
• Si la pérdida de carga es demasiado alta, elegir un grande o
tubería diferente material de la tubería; o, tenga en cuenta el
ajuste de los ele canal de v aciones en la entrada y salida
•. Usar la figura 2-7 en la página 30 de Diseño de S m todas las
estructuras del canal (USBR) para determinar si blow-back
puede ser un problema, y maquillaje ajustes si es necesario

IV. Sifón Presión Clasificación
• qué es la presión máxima en la tubería de sifón invertido? Esto
se debe debe calcular en la etapa de diseño por lo
que t sombrero se selecciona una tubería adecuada.
• La la presión máxima es igual a la máximo de:
1. Agua superficie elevación en la salida menos la elevación de el
punto más bajo en el sifón (a menos que haya una válvula
cerrada en la salida); o
2. Agua superficie elevación en la de entrada menos la elevación
de el punto más bajo en el sifón, menos el pérdida por fricción
de la entrada de el punto más bajo.
• En cualquier caso, la presión máxima será a, o muy cerca
de, la ubicación de elevación mínimo en un sifón invertido
• Si un compuerta o válvula está en la sifón de
salida, y es completamente cerrada, la presión máxima será de
acuerdo a # 2, sin pérdida s ubtracting fricción (es decir, la
tubería llena, condición de flujo cero); de otro modo, la
condición de flujo cero se refiere a # 1
• Nota que la anterior supone que es un canal abierto aguas
arriba de la entrada del sifón, y un canal abierto está en la
salida del sifón
• Nota que en orden a calcular frict i sobre la pérdida, es
necesario asumir un diámetro de la tubería
(ID) y un material de la tubería
• Debido a la posible agua creciente en la p i PE, la La presión
puede ser algo más alta que la calculado anteriormente, por lo
que s Ider Con la adición de unSeguridad 10% factor

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