MINISTERIO DE AGRICULTURA Dirección general de Infraestructura
Diseño de Presas MODULO 3.- Diseño de la Presa
Presa Ticllacocha. Cuenca Alta del Rio Cañete.
Ing. Teresa Velásquez Bejarano. Docente Principal de la UNALM LIMA, NOVIEMBRE DEL 2011
3.1 Comentarios Generales •
Todas las grandes civilizaciones se han caracterizado por construir reservorios con la finalidad de almacenar agua para cubrir las necesidades de agricultura surgidas del desarrollo y expansión.
•
El operar adecuadamente las circunstancias locales propias de cada lugar, clima, topografía y otros aspectos relacionados ha sido un factor preponderante para que las civilizaciones perseveren en el tiempo, principalmente las que lograron un conocimiento y expertis en el manejo de los Recursos Hídricos.
•
La construcción de Presas representa la mejor inversión importante en la infraestructura hidráulica
•
3.2 Estadísticas de Presa SEGÚN LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION: Grupo 1 Presas de relleno.- Terraplenes de Suelo o Enrocado Presas de Concreto.- Concreto macizo. Grupo 2 Presas mas antiguas construidas en mampostería del tipo apropiado. Las Presas de relleno son las mas numerosas debido a razones técnicas y económicas y representan alrededor de 90% construidas a nivel mundial. Son mas antiguas y de concepción estructural mas simple que incluso las primeras presas de mampostería, utilizan materiales disponibles en la zona y sin tratamientos complicados.
Código ICOLD International Comisión en Large Dams. ONG representa ,aprox 80 naciones constructoras de grandes presas.
Fuente: Estructuras HidráulicasNovak
3.3 Apreciación del sitio de Presa y desarrollo del Proyecto. El lugar del sitio de Presa debe de cumplir con requisitos funcionales y técnicos para la construcción de la presa. La hidrología de la Cuenca, caudal disponible, Volumen de Almacenamiento son estudiados para comprobar la operación del sistema y verificar el cubrimiento de la Demanda.
El paso siguiente es la presencia de un sitio adecuado en aspectos geológicos y geotécnicos y la disponibilidad de materiales para la construcción. Se debe de agregar el estudio de impactos ambientales y las medidas de mitigación a ser consideradas. El grafico que se muestra permite visualizar las etapas del proyecto que conducen a la selección del sitio y tipo de Presa optima.
3.4 Los Estudios Básicos y su relación con el diseño de la Presa DISEÑO DE UNA PRESA DE TIERRA O ENROCADO Aspectos
TOPOGRAFIA
. Ubicación . Cuenca colectora . Cobertura . Pendientes . Eje de Pesa . Vaso del Reservorio . Accesos a la zona . Vías de comunicación . Curva Altura-ÁreaVolumen
HIDROLOGIA
.Precipitaciones .Evaporación .Caudales medios .Caudales de Avenidas .Demanda
GEOLOGIA Y GEOTECNIA
. Características Eje . Litología de Boquilla, Estribos, Cimentación, Vaso Reservorio, Aguas abajo eje. . Geodinámica de la zona . Geomorfología de la zona
SOCIALES, ECONOMICOS, ADMINISTRATIVOS, LEGALES
. Características de la zona afectada . Características de la zona beneficiada . Impacto social, económico.
SECCION DE LA PRESA Cálculos de Altura, Coronación, Taludes, Ancho de la Base, Tipo de Presa y Características del Cuerpo
NAMO, Nivel de Aguas Máximas Ordinarias
Bordo Libre
NAME, Nivel de Aguas Máximas Extraordinarias
NAMINO, Nivel de Aguas Mínimas Ordinarias
NAMIN, Nivel de Aguas Mínimas
1.- VOLUMEN UTIL=Altura entre NAMO y NAMINO 2.- VOLUMEN POR AVENIDAS=Altura entre NAMO y NAME 3.- VOLUMEN DE RESERVA= Altura entre NAMIN Y NAMINO 4.- VOLUMEN MUERTO = Altura bajo NAMIN
Altura Total
H
3.4 Estudios Básicos y su relación con el Diseño de la Presa
3.4.1. Procesamiento de la Hidrología.
3.4.1.a. Calculo de la Altura de la Presa por Volumen UTIL del Reservorio. Con el Método de picos Secuentes o Simulación del reservorio se ha calculado el Volumen Útil. Este Volumen será llevado a la Curva Área-Altura-Volumen a fin de calcular la Altura de la Presa por VOLUMEN UTIL. CURVA ÁREA ALTURA VOLUMEN Altura de la Presa
Altura de Presa por VOLUMEN UTIL
Volumen UTIL del Reservorio
3.4.1.b. Calculo de la Altura por ocurrencia de avenidas en el Reservorio. Estimación del nivel NAMO – NAME La estimación de esta Altura se determina a través de: El tránsito de avenidas en vasos es un procedimiento que sirve para determinar el hidrograma de salida de una presa dado un hidrograma de entrada. Este Hidrograma responde a un Periodo de retorno seleccionado. El tránsito de avenidas en vasos se usa, como en la simulación de funcionamiento de vasos, la ecuación de continuidad:I – O = dV / dt.
Cuadro para Selección del Periodo de Retorno CATEGORÍA DE LAS CONSECUENCIAS
Muy Alta (A)
Alta (B)
Baja (C)
Muy Baja (D)
PERIODO DE RETORNO
Entre 10,000 Años y la Máxima Probable
Entre 2,000 y 10,000 Años
RIESGO
Pérdida de muchas vidas humanas y daños muy grandes (sociales, económicos y al medio ambiente) Algunas vidas humanas y sustanciales pérdidas sociales, económicas y ambientales
Ninguna vida humana y Entre 500 y 2,000 Años pocas pérdidas sociales, económicas y ambientales
Entre 100 y 500 Años
Caso de pequeñas presas con reducidas pérdidas materiales
3.4.1.b. Calculo de la Altura por ocurrencia de avenidas en el Reservorio. Consideraciones en el Transito de la Avenida
Esta avenida cuando recorre de principio a fin un reservorio completamente lleno, se dice que ha transitado por el embalse laminándose.
Existen varios métodos para calcular el Hidrograma de avenidas, así como existen varios métodos para calcular el Transito de la Avenida. Todos los métodos de Transito consideran el Balance Hídrico involucrando Volúmenes de Ingreso y Egreso del Reservorio, este Balance puede resolverse a través de una Hoja Excel o software HEC – HMS.
Como producto final del transito de la Avenida, se obtiene el caudal para dimensionar el aliviadero de demasías y la altura del Volumen almacenado durante la avenida que se sitúa entre el Nivel NAMO y el Nivel NAME.
3.4.1.b. Calculo de la Altura por ocurrencia de avenidas en el Reservorio. Método de Calculo del Hidrograma de Unitario - Se calcula cuando no hay información y se requieren datos de Precipitaciones.
Es frecuente en el Perú hacer el cálculo de los caudales máximos de avenidas que producen las excedencias, aplicando el Método SCS, SOIL CONSERVATION SERVICE (hidrograma unitario triangular)
Este método utiliza la precipitación máxima en 24 horas para el periodo de retorno seleccionado.
Según la categoría del riesgo involucrado se escogerá dentro de la gama indicada, el Periodo de Retorno que corresponda para no producir la falla de la estructura comprometida.
3.4.1.b. Calculo de la Altura por ocurrencia de avenidas en el Reservorio. Método de Calculo del Hidrograma en una cuenca no aforada La descarga máxima se puede determinar el caudal y la velocidad de flujo en la boquilla con el método de sección pendiente así:
Q = VA = AR 2 / 3 S 1/ 2 / n De esto se calcula el caudal y velocidad para diferentes elevaciones. Cálculo del tiempo de concentración:
tc =
L 3.6V
Donde: L
=
longitud del río aguas arriba (Km)
V
=
velocidad del flujo en la boquilla para una altura crítica (m/seg.)
tc
=
tiempo de concentración (min)
3.4.1.b. Calculo de la Altura por ocurrencia de avenidas en el Reservorio. Método de Calculo del Hidrograma en una cuenca no aforada Cálculo del tiempo de receso:
Tr = 2.5 tc Luego : X Qx = Qmax tc
Donde : Qmáx =
caudal máximo
tc
tiempo de concentración
=
X tc = 6 6 Qz =Qmax
tr − Z tr
3.4.1.b. Calculo de la Altura por ocurrencia de avenidas en el Reservorio. Método de Calculo del Hidrograma en una cuenca no aforada Donde : tr
=
tiempo de recesión
tr Z = 12 12
HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DEL HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR R = Retardo en horas entre precipitación efectiva y caudal pico D = Duración en horas del incremento unitario de esa precipitación Tp = Tiempo en horas para llegar al pico Tb = Tiempo base en horas Qp = Caudal pico del hidrograma unitario para la duración D
3.4.1.b. Calculo de la Altura por ocurrencia de avenidas en el Reservorio. Método del Balance Hídrico de Avenidas- TRANSITO DE AVENIDAS.
3.4.1.b. Calculo de la Altura por ocurrencia de avenidas en el Reservorio. Método del Balance Hídrico de Avenidas- TRANSITO DE AVENIDAS.
3.4.1.b. Calculo de la Altura por ocurrencia de avenidas en el Reservorio. Método del Balance Hídrico de Avenidas TRANSITO DE AVENIDAS.
Ver Ejemplo en archivo Transito Ejercicio de Calculo
HIDROGRAMAS DE LA AVENIDA MÁXIMA DE DISEÑO PARA LOS MOMENTOS DE ENTRADA Y SALIDA DEL RESERVORIO
Curva Area-AlturaVolumen
Volumen de Agua Almacenado (S) Nivel NAMO - NAME
Ingreso
Caudal de Diseño de aliviadero Q
Volumen de Agua que sale por el Aliviadero Salida
El Qmax = 984 m3/s es el que ingresa al embalse y el Q = 440 m3/s es el Qmax que después de laminado sale por el aliviadero de demasías
3.4.1.c. Calculo de la Altura de la Presa por Sedimentos en el Reservorio. (1) Muchas veces el Volumen de Sedimentos que se espera obtener en la vida Útil de la Presa se evalúa realizando un estudio de la Cuenca Colectora, cobertura vegetal, pendientes, zonas de sedimentación de materiales en el cauce del Rio. (2) Otra alternativa utilizada es el Estudio de Transporte de Sedimentos (de Fondo y en Suspensión) a través de fórmulas empíricas o la aplicación de métodos analíticos, lo que requerirá la aplicación de curvas obtenidas de experiencias de Reservorios similares. (3)Sin embargo, esta alternativa no nos asegura la obtención de resultados reales y se podría subestimar el Volumen Muerto a ser considerado. (4) En este sentido es recomendable optar por evaluar el Volumen de sedimentos considerando la observación de la zona y evaluar su veracidad a través de otras experiencias en Reservorios existentes. (5) La Vida Útil de un Reservorio de tamaño medio es de 50 años.
3.4.1.c. Calculo de la Altura del Volumen Muerto del Reservorio. Se acostumbra llamar eficiencia de retención del reservorio a la relación entre la cantidad de sedimento retenido y la cantidad de sedimento que entra al reservorio. Brune presenta un grafico que da idea de la variación de la eficiencia de retención en función de la relación entre la capacidad del reservorio y el volumen anual de agua que llega a este.
3.4.1.c. Calculo de la Altura del Volumen Muerto del Reservorio. Por otro lado con el método de Lara y Pemberton clasifica las operaciones de los reservorios de la siguiente manera:
El peso unitario de los depósitos de los sedimentos en los reservorios pueden ser estimados usando la siguiente ecuación: W1 = Wc Pc + Wm Pm + Ws Ps. Donde: W1, Peso inicial del sedimento (lb/pie3), P fracciones de arcilla, limo y arena, W pesos específicos de arcilla, limo y arena (lb/pie3).
3.4.1.c. Calculo de la Altura del Volumen Muerto del Reservorio. Finalmente el peso unitario promedio de los sedimentos después de T años de operación del reservorio puede expresarse como: WT = W1 + 0.4343 K ((T/T-1) (lnT) – 1) Donde: WT, Peso unitario promedio después de T años de operación del reservorio (lb/pie3), W1 peso unitario inicial (lb/pie3), K Constante basada en el tipo del embalse ya definido y el análisis de la muestra de sedimentos obtenida del cuadro 12.3. K = KcPc + KmPm+KsPs
El sedimento en un reservorio sufre un asentamiento con el tiempo.
3.4.1.c. Calculo de la Altura del Volumen Muerto del Reservorio. Una vez conocidos los volúmenes anuales de sedimentos entrantes a un embalse determinado y sus granulometrías, las Curvas características de Área- Altura- Volumen del reservorio, así como la forma de operación y su eficiencia de atrape de sedimentos según Brune, se puede estimar la reducción del Área en el reservorio.
3.4.1.c. Calculo de la Altura del Volumen Muerto del Reservorio.
UN CASO Reservorio Cirato Central Hidrolectrica Carhuaquero
Reservorio de la Presa CIRATO Central Hidroeléctrica Carhuaquero.
Reservorio de la Presa CIRATO Central Hidroeléctrica Carhuaquero.
Reservorio de la Presa CIRATO Central Hidroeléctrica Carhuaquero.
UN CASO Reservorios de limpia en SEDAPAL
Reservorio de Sedimentación en SEDAPAL. Fuente: Google
UN CASO Reservorio de limpia en propuesta Central Hidroelectrica Mayush Cuenca Alta Pativilca
Reservorio Horario (Sedimentacion)
Diseño de la Bocatoma Pativilca para la CH MayushS&Z Consultores Asociados S.A. 1982-1986
3.4.1.d. Calculo de la Altura de Presa por BORDO LIBRE
Borde Libre Mínimo
Procedimiento Combinado de Knapen
BL(min) = 0.75 Ho + (Vo)2/2g Donde: Ho = altura de ola según Stevenson y Vo (m/seg) = velocidad de la ola según Gaillard = 1.52 + 2Ho Procedimiento de la Ex Comisión Federal de Electricidad de México
BL(min) = Ho + Hr + ΔH + Ha Donde: Ho = alt.ola según Molitor - Stevenson; Hr = alt.vert.prod.ola sobre talud = Ho (en talud completam.liso) = 0.33Ho (caso de Rip Rap) ΔH = asentamiento presa, y Ha = margen seguridad por no confiabilidad cálculo av.max.probable
3.4.1.d. Calculo de la Altura de Presa por BORDO LIBRE 3.1 CALCULO DE LA ALTURA DE OLA POR VIENTO Y POR SISMO En el Perú se recurre a fórmulas empíricas o a reglamentos extranjeros:
Tablas de doble entrada del ASCE para, velocidad máxima del viento y “fetch” respectivo con embalse lleno
Fórmulas Empíricas (Stevenson, Molitor-Stevenson o Iribarren)
Reglamentos Extranjeros (Mexicano, Japonés, Español, etc)
3.4.1.d. Calculo de la Altura de Presa por BORDO LIBRE ALTURA DE OLA POR VIENTO Fórmula Empírica de Stevenson Ho = 0.76 + 0.34 (F)1/2 - 0.26(F)1/4 (en m)
F = fetch en Km
Fórmula Empírica Molitor - Stevenson Ho = 3.22 (Vsa . Fe)1/2 + 76.0 - 26.9 (Fe)1/4 (en cm) Vsa = veloc.viento sobre agua (Km/h) y Fe = fetch efectivo (Km) ALTURA DE OLA POR SISMO Instrucción Española de Presas Hs = K . T/2(π) . (g . h)1/2 Donde:
K = aceler.horizont. x coef.terreno T = período natural terremoto h = altura máxima embalse
SISMO DE DISEÑO • Dependiendo de los daños que la rotura de la presa por causa de un sismo pudiera producir aguas abajo de la misma, se definirá cuando y de que manera se aplicará en el diseño el MCE (Máximo Sismo Creible) y/o el MBE (Máximo Sismo de Diseño) • E iIgualmente, aplicación tanto del Análisis Dinámico (restringido en el Perú a presas de tierra muy altas) como del Método Seudoestático (con Coeficiente Sísmico variando entre 0.05 y 0.2 para cálculo de la aceleración horizontal del Sísmo de Diseño)
3.4.1.d. Calculo de la Altura de Presa por BORDO LIBRE
El Fetch Efectivo se obtiene del gráfico adimensional de Saville, entrando con la relación Ancho de Canal / Fetch en abscisas, se encontrará la relación Fetch Efectivo / Fetch en ordenadas (relación que se le llamará R) Quiere decir que: Fetch Efectivo = R x Fetch
Igualmente, si la relación entre la Velocidad del Viento sobre Agua (V Va) y la Velocidad del Viento sobre Tierra (V Vt) es V se tendrá para embalses Con Fetchs comprendidos entre 0.8 y 13 Km: Y con Fetchs mayores de 13 Km:
1.08 < V < 1.31 1.31 < V < 1.5
Siempre que la duración mínima del viento sea 20 min (pequeños embalses) o 90 min (grandes embalses) y esté actuando en la misma dirección del Fetch
Fe/F
W/F
Saville, 1954
fecht
3.4.1.e. Calculo de la Coronacion
Ancho del Coronamiento de una Presa de Tierra
Fórmulas Empíricas para sistema métrico AC = 1.65 (h)1/2
AC = 1.1 (Z)1/2 + 1 AC = 3.6 (Z)1/3 - 3 (Reglamento Japonés)
Donde: h = alt.max.embalse y Z = alt.max.presa desde el cauce (ambas en m)
Instrucción Española de Presas AC = k [3 + 1.5 (Z - 15)1/3] Donde: k = 1 (zonas no sísmicas) k = 1.3 (zonas sísmicas)
3.4.1.g. Calculo de la Altura de Presa y Volumen Total del Reservorio La ALTURA TOTAL DE LA PRESA (H) ES: H = h (Vol util) + h (Vol Muerto) + h (Vol Reserva) + h (Vol Avenidas) + h (bordo libre)
El VOLUMEN TOTAL DEL RESERVORIO ES: VOLUMEN TOTAL (VT)= Vol Util + Vol Muerto + Vol Reserva + Vol Avenidas + BL (normal)
TALLER DE CALCULOS PARA DIMENSIONAR LA ALTURA DE LA PRESA
3.4.2. Procesamiento de la GEOLOGIA Y GEOTECNIA Definición del Tipo de Presa, Taludes
3.4.2.a. Consideración del tipo de Presa según el tipo de Valle
3.4.2.b. Consideración del Tipo de Presa según la Permeabilidad de suelos.
3.4.2.c. Consideración del Tipo de Presa según la Clasificación de suelos.
3.4.2.c. Consideración del Tipo de Presa según la Clasificación de suelos.
. Las Partículas de suelo varían de un tamaño de mas de 100 mm ( gravas, arenas y limos) a 0.002 mm para el caso de las arcillas. . Los suelos se presentan de manera natural como un todo denominándoseles por el suelo que los caracterizan como un todo. . En los análisis de los suelos el tamaño de las partículas es insuficiente para una clasificación completa de los suelos con granos finos o de los suelos con mas gruesos cuando la matriz incluye una proporción de finos plásticos, es decir, arcillas. Es necesaria una clasificación secundaria basada en el grado de plasticidad utilizando los limites de consistencia que se expresan en función del porcentaje del contenido de masa de agua. LIMITE LIQUIDO, wl, es el contenido de humedad que define el cambio del suelo de su estado plástico al liquido. LIMITE PLASTICO, wp, define el punto por debajo del cual el suelo es demasiado seco para exhibir plasticidad. INDICE DE PLASTICIDAD, Ip, La clasificación es Ip = wl – wp, La clasificación secundaria se determina utilizando la información de Ip, wl y wp.
3.4.2.d. Consideración del Tipo de Presa según la Clasificación secundaria de suelos.
3.4.2.e. Consideración del tipo de Presa según los esfuerzos efectivos . La relación arcilla-agua es el principal responsable de la cohesión y la plasticidad. . Los suelos limosos y arcillas con frecuencia son empleados en rellenos y terraplenes, en general están parcialmente saturados cuando se compactan por primera vez. El Nivel freático genera un esfuerzo total σ y una presión de agua estática uw. . σ`= σ – uw . El nivel de esfuerzo efectivo es el que determina la resistencia al corte que puede soportar un suelo y la compresibilidad de un suelo arcilloso. . Es importante clasificar los problemas relacionados con la respuesta de los suelos a condiciones especificas de carga en problemas de estabilidad o deformación. . Los problemas de estabilidad tiene que ver con el equilibrio entre las fuerzas y momentos y la resistencia del suelo movilizado. Cuando las fuerzas exceden la resistencia al corte ocurre la falla. .
3.4.2.e. Consideración del tipo de Presa según los esfuerzos efectivos . La resistencia al corte de un suelo se define como la máxima resistencia a los esfuerzos cortantes que se puede movilizar. Cuando esta excede ocurre la falla. . La resistencia al corte se cuantifica mediante dos parámetros: COHESION c y ANGULO DE RESISTENCIA AL CORTE ø. . La resistencia al corte en un suelo se expresa utilizando el criterio de Coulomb, Ʈ = c + σn tang ø . La resistencia al corte se determina por el nivel de esfuerzo, efectivo (entre partículas) y no por el esfuerzo Total, Ʈ = c` + σ`n tang ø`. Donde c` y ø son parámetros de resistencia al corte expresados en función de los esfuerzos efectivos y σ`n es el esfuerzo normal efectivo. Los suelos mas gruesos como las arenas, adquieren su resistencia al corte del entramado entre partículas y la fricción interna, denominándose suelos no cohesivos. (c= 0). Las arcillas por lo general se clasifican como suelos cohesivos c > 0, ø = 0. Suelos de tipo intermedio exhibirán en su mayoria c y ø. El comportamiento de corte puede representarse mediante las relaciones de Mohr Coulomb que proporcionan las envolventes de falla.
3.4.2e. RESULTADOS DEL LABORATORIO (EJEMPLO SELECCIONADO PARA EL DISEÑO DE LA PRESA PRESENTADO A CONTINUACIÓN)
Zona de la Presa
Resistencia al Corte
y
PERMEABILIDAD
Terreno de la Cimentacion
UU
CU
CD
Ɣh
Ɣsat
c
ø
c
ø
c'
ø'
c'
ø'
Kh
Kv
Tn/m2
Grados
Tn/m2
Grados
Tn/m2
Grados
Tn/m2
Grados
cm/seg
cm/seg
Nucleo Impermeable
12.0
23.3
6.0
23.8
4.0
30.1
0.0
31.8
8.32x10-8
2.34 x 10-9
2.04
2.07
Filtro Fino
10.0
32.2
0.0
38.7
1.0 x 10-3 *
1.7 x 10-5
1.88
1.98
0.0
38 *
1.0 x 10-2 *
1.0 x 10-2 *
1.9 *
2*
0.0
43 **
1*
1*
2.3 *
2.35 *
1 x 10-4
1 x 10-5
2.06
2.18
1 x 10 -3
1 x 10 -3
2.35 *
2.4 *
Filtro grueso, Transicion o Dren Enrocado Cimentacion en el Suelo
18.0
29.3
15.0
30.9
12.0
37.4
Cimentacion en roca
0.0 0.0
45 **
* Parametros inferidos por comparacion con otros proyectos del Peru ** Obtenido por formula ø a = ø u + i para la roca de cimentacion y por interpolacion para el enrocado
Ensayos de Compresión Triaxial para condiciones: UU No consolidado No drenado CU Consolidado No drenado CD Consolidado Drenado
Parámetros de Resistencia al corte: C Cohesión Total C’ Cohesión especifica Ø Angulo de Fricción total Ø Angulo de Fricción especifico
Parámetros de Permeabilidad y Peso Especifico K Permeabilidad vertical y Horizontal Ɣ Peso Especifico húmedo y saturado
3.4.2.f. Consideración del tipo de Presa según la tendencia de compactación a medida que la plasticidad aumenta Compactación es el proceso de densificación debido a la expulsión de aire del espacio vacío del suelo, lo que da como resultado una disposición mas cercana de las partículas , una mejora en la resistencia y una reducción en la sedimentación. Este proceso no debe de confundirse con la consolidación donde el volumen disminuye como resultado de una expulsión gradual de gradual de agua bajo una carga aplicada. La compactación en el caso de Presas se logra por acción de rodillos por capas delgadas y a menudo por acción de vibración. El grado de compactación de un suelo se mide en función de la densidad seca o peso unitario. Ƿd = ƿ / (1 + w) Ƿ es el volumen o densidad in situ y w es el contenido de agua.
3.4.2.g. Tipos de Presas Homogéneas o Zonificadas Variantes de Presas de Tierra y Tierra- enrocado
Estructuras Hidráulicas. Novak
3.4.2.g. Tipos de Presas Homogéneas o Zonificadas, Variantes de Presas de Tierra y Tierraenrocado
Estructuras Hidráulicas. Novak
3.4.2.g. Ejemplo de Tipos de Presas
3.4.2.h. Tipos de Cimentación Dentellón Inyecciones Mantas
3.4.2.h. Tipos de Cimentación para cimentaciones No estables 1. IMPERMEABILIZACIÓN DE SUELOS PERMEABLES DE LA CIMENTACIÓN MEDIANTE UN DENTELLON
(En esta figura se pueden ver claramente también, las líneas de inyección de lechadas para la consolidación e impermeabilización de la roca fracturada del basamento que se detallará más adelante)
Fuente: Priale
3.4.2.h. Tipos de Cimentación para cimentaciones No estables 2. IMPERMEABILIZACION DE LOS SUELOS IMPERMEABLES MEDIANTE DELANTALES, CORTINAS O TABLAESTACADO
ko
(“blanket”)
o diafragmas (rígidos o flexibles)
INYECCIONES DE LECHADAS EN UNA CIMENTACIÓN ROCOSA Procesos de la inyección de Lechadas en Obra
Correlación entre Ensayos Lugeon y absorción de Lechadas de Impermeabiliz.
SEGÚN HEITFELD: En zona “A” necesidad de inyecciones si la roca es soluble En la zona “B” no se requiere de inyecciones
Fuente: Priale
INYECCIONES DE LECHADAS EN SUELOS DE LA CIMENTACIÓN
Fuente: Priale
EJEMPLO DE INYECCIONES DE SUELO Y ROCA EN LA CIMENTACIÓN DE LA PRESA
METODOLOGÍAS DE INYECCIÓN Son 2: Método de la Presión de Rechazo y Método GIN (Grouting Intensity Number) Método de la Presión Rechazo Se comienza inyectando mezclas fluidas que se van engrosando en la medida de no sobrepasar la presión de rechazo y sin producir la fractura hidráulica. Tiene sus riesgos e inconvenientes. Método GIN Es el más recomendable actualmente. Se comienza con una mezcla gruesa que se mantiene sin cambio hasta el final, cuidando que el producto Volumen x Presión sea siempre el mismo (una constante) Fuente: Priale
3.4.2.i. DISEÑO DE FILTROS, DRENES O TRANSICIONES
Los filtros se diseñan para proteger al material de base a la socavación (tubificación) f (D15 / d85) < 5 Para el caso de una base granular: (D15 / d85) < 5 ; (D50 / d50) < 25 ; (D15 / d15) < 20 donde d = diam. mat. base y D = diam. mat. filtro Para el caso de una base no granular (suelo cohesivo): (D15 / d85) < 10 a 15 si 6 < IP (suelo) < 15 ; si este IP > 15 (D15 / d85) ≤ 25. Por otro lado tanto • Según Sherard esta estabilidad (D50 / d50) como (D15 / d15) << 25 interna se controla mejor a partir del La estabilidad interna de los suelos bien Coef. de Unif. Cu = D60 / D10. Si Cu graduados se garantiza dividiendo su curva < 10 el suelo es autoestable y si Cu granulométrica en su parte > 10, será necesario para ello que su fina y su parte gruesa y luego, buscar que se comporte de acuerdo al siguiente gráfico curva granulométrica sea suavemente
continua, es decir sin quiebres abruptos Fuente: Priale
Fuente: Priale
EJEMPLO DE
Núcleo Presa
Núcleo Presa
3.4.2.j. Tablas del Cuerpo de Ingenieros para definir la Sección de la Presa, casos de cimentaciones estables Taludes recomendados en Presas Homogeneas sobre cimentaciones estables CASO
A
TIPO
PROPOSITO
Homogenea
Regulacion o
Homogenea
Almacenamiento
Desem b.
Clasificacion
Rapido
de Suelos
NO
Modificada B
Homogenea Modificada
Almacenamiento
SI
talud
talud
aguas arrib aguas abajo
GW,GP,SW,SP PERMEABLE GC,GM,SC,SM
2 1/2: 1
`2 : 1
CL, ML
`3 : 1
2 1/2: 1
CH, MH
3 1/2: 1
2 1/2: 1
GW,GP,SW,SP PERMEABLE GC,GM,SC,SM
3 1/2: 1
`2 : 1
CL, ML
`3 : 1
2 1/2: 1
CH, MH
`4 : 1
2 1/2: 1
Fuente: Di s eño de Pres a s . Burea u of recl a ma ti on. USA.
3.4.2.j. Tablas del Cuerpo de Ingenieros para definir la sección de la Presa, casos de cimentaciones estables Taludes recomendados en Presas Homogeneas sobre cimentaciones estables CASO
A
TIPO
PROPOSITO
Desem b.
Clasificacion
Clasificacion
talud
talud
Rapido
Material exterior
del Nucleo
aguas arrib
aguas abajo
NO
Relleno de roca,
GC,GM,SC,SM
`2 : 1
`2 : 1
GW,GP,
CL, ML
c/nucleo
SW(gravoso)
CH, MH
Minimo
SP (gravoso)
Seccion
Regulacion o
compuesta
Almacenamiento
Seccion B
Almacenamiento
Relleno de roca,
GC, GM
`2 : 1
`2 : 1
compuesta
GW,GP,
SC,SM
2 1/4: 1
2 1/4: 1
c/nucleo
SW(gravoso)
CL, ML
2 1/2: 1
2 1/2: 1
Maximo
SP (gravoso)
CH, MH
`3 : 1
`3 : 1
Relleno de roca,
GW,GP,SW,SP
`2 1/2: 1
`2 : 1
compuesta
GW,GP,
GC,GM,SC,SM
2 1/2: 1
2 1/4: 1
c/nucleo
SW(gravoso)
CL, ML
`3 : 1
2 1/2: 1
Maximo
SP (gravoso)
CH, MH
3 1/2: 1
`3 : 1
Seccion C
Almacenamiento
NO
SI
Fuente: Di s eño de Pres a s . Burea u of recl a ma ti on. USA.
3.4.2.j. Tablas del Cuerpo de Ingenieros Para definir la sección de la Presa para casos de Cimentaciones estables Coronacion Y: 1
X:1
(Y- 1/2) :
(X- 1/2) : 1 1 1/2 : 1
H
Z
1:1
3.5 DISEÑO FINAL DE LA PRESA
3.6 PROYECTOS CON PRESAS DE REGULACION
PRESA YANACOCHA
SAN DIEGO RESERVORIO HORARIO
Cuenca alta Pativilca
PRESA GALLITO CIEGO
PRESA YURACMAYO
BOQUILLA CIERRE CEDROS-1 79
BOQUILLA CIERRE CEDROS-2
PRESA SHALLAP
BOQUILLA PACLIACH-ROTURA DIQUE 82
3.6.a. Proyectos con sección de Presas Homogéneas
3.6.b. Proyectos con sección de Presas Zonificadas de Tierra
3.6.c. Proyectos con sección de Presas Zonificadas de Enrocado
TALLER PARA ELABORAR: . Sección de la Presa . Planteamiento del Esquema general de la Presa y estructuras complementarias.
GRACIAS POR SU ATENCION
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