FA
FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
INTEGRANTES:
Álvarez Borja, Gary Herrera Álvarez, Carlos López Loyola, Laura Quiroz Vásquez, Emerson sarmiento Quiroz Edwin Joel Zavaleta Espinoza, Jeremy
DOCENTE:
Ing. Narváez Aranda, Ricardo
Curso:
Estructuras Hidráulicas
TRUJILLO – PERÚ 2017-02
INDICE I. INTRODUCCIÓN............................................ .................................................................. ............................................ ................................. ........... 3 II. DEFINICION: .......................................... ................................................................ ............................................ ........................................ .................. 4 III. PARTE DE UNA PRESA ......................... ............................................... ............................................ ........................................ .................. 5 IV. COMPORTAMIENTO COMPORTAMIENTO DE LA PRESA DE GRAVEDAD ................................ ................................ 6 1) Perfil teórico. ........................................... ................................................................. ............................................ ........................................ .................. 7 1.1)
.................................................................................................................... 7 Primero .....................................................................................................................
1.2)
................................................................................................................... 7 Segundo ....................................................................................................................
V. CRITERIOS DE DISEÑO DISEÑO ......................................... ............................................................... ............................................ ...................... 8 1. Fuerzas que se debe tener tener en cuenta ............................................. .................................................................... ........................... 8 VI. CRITERIO DE CARGA: .................................... .......................................................... ............................................ ............................. ....... 9 VII. ASPECTOS IMPORTANTES PARA SU CONSTRUCCIÓN ........................... ........................... 9 VIII.CARACTERISTICAS VIII.CARACTERISTICAS ............................................ .................................................................. ............................................ ........................ 10 IX. IX. CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA UBICACIÓN DE LA PR ESA ES A ...................................................... ............................................................................. ............................................. ............................................ ........................ 11 ............................................................................. .................... 11 1. Consideraciones Consideraciones topográficas ......................................................... 2.
................................................................................ .................... 11 Consideraciones Consideraciones geológicas ............................................................
3.
Consideraciones Consideraciones hidrológicas ......................................................... ............................................................................. .................... 11
4.
................................................................................ 12 Consideraciones Consideraciones hidráulicas ................................................................................
5.
Consideraciones Consideraciones estructurales ............................................................................. 12
6.
Consideraciones Consideraciones generales ................................................................................... .................................................................................. 12
X. CIMENTACION DE LAS PRESAS ............................................ ................................................................... ....................... 12 XI. FUERZAS ACTUANTES SOBRE LAS PRESAS DE CONCRETO .............. 13 1) LAS CARGAS PRINCIPALES: .......................................... ................................................................. ............................... ........ 13 1.1)
..................................................................................................... ........................................... 13 Carga de agua: ..........................................................
1.2)
......................................................................................... ............................... 14 Carga del peso propio: ..........................................................
1.3)
........................................................................................... 14 Carga de infiltración: ............................................................................................
2) LAS CARGAS SECUNDARIAS: ........................................... .................................................................. ........................... .... 14 2.1)
Carga de sedimentos: ......................................................................................... 14
2.2)
.......................................................................... 14 Carga hidrodinámica de ondas: ...........................................................................
2.3)
Carga de hielo: ........................................................... ...................................................................................................... ........................................... 14
2.4)
.............................................................. 14 Carga térmica (presas de concreto): ...............................................................
2.5)
Efectos interactivos: ............................................................................................ 15
2.6)
Carga hidrostática sobre los estribos: ........................................................ ................................................................. ......... 15
3) LAS CARGAS EXCEPCIONALES: ........................................... .................................................................. ....................... 15
3.1)
Carga sísmica: ...................................................................................................... 15
3.2)
Efectos tectónicos: ................................................................................................ 15
4) COMBINACIÓN DE CARGAS ......................................................................... 15
XII. IMPACTO AMBIENTAL DE PROYECTOS DE APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ..................................................................................... 16 XIII.ESTABILIDAD GLOBAL DE PRESAS DE CONCRETO DE GRAVEDAD 17 1) FACTORES DE SEGURIDAD .......................................................................... 17 …………………………………………………………………………..
1.1)
ESFUERZOS PERMISIBLES ........................................................................... 18
1.2)
ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO ......................................................... 19
1.3)
ESTABILIDAD AL VOLTEO ........................................................................... 20
1.4)
FACTORES DE SEGURIDAD MINIMOS EXIGIDOS ............................... 21
XIV.BIBLIOGRAFIA .................................................................................................. 22
I.
INTRODUCCIÓN
Una presa, es una barrera artificial que se construye en algunos ríos para embalsarlos y retener su caudal. Los motivos principales para construir presas son concentrar agua del rio en un sitio determinado, lo que permite generar energía hidráulica (electricidad), regular el agua y dirigirla hacia canales y sistemas de abastecimiento aumentar la profundidad de los ríos para hacerlos navegables, controlar el caudal de agua durante los periodos de inundaciones, sequias y crear pantanos para actividades recreativas. Muchas presas desempeñan varias de estas funciones La construcción de presas de altura y capacidad de almacenamiento considerable, casi indestructible, se hizo posible gracias al desarrollo del cemento portland, del hormigón y al uso de máquinas para mover tierra y equipamiento para el trasporte de materiales. El control y la utilización del agua mediante presas afectan de modo importante las posibilidades económicas de grandes áreas. La presión que el agua ejerce sobre la presa, por un lado tiende a hacerla deslizar sobre su fundación y por otro a volcarla hacia aguas abajo, Las presas de gravedad son todas aquellas en las que el peso propio de la presa es el que impide que se produzcan alguna de estas dos situaciones. Podríamos imaginar que la transferencia del empuje del agua hacia la fundación se realiza a través de la represa, la que será más estable cuando sea más pesada, desde este punto de vista tanto una represa de materiales sueltos como de hormigón, son de gravedad sin embargo suelen llamarse así a las represas macizas de hormigón.
PRESAS DE GRAVEDAD II. DEFINICION: Se entienda por presa a una estructura hidráulica que se coloca en forma atravesada en el lecho de un rio, con el fin de crear un almacenamiento, dicha estructura debe satisfacer las condiciones normales de estabilidad y ser relativamente impermeable. Una presa de gravedad de concreto tiene una sección transversal tal que con un tope estrecho, la presa esta parada libremente. Es decir tiene un centro de gravedad bastante bajo que la presa no se derribara sino es apoyada en los estribos. Las presas de gravedad requieren cantidades máximas de hormigón para su construcción comparado con otros tipos de presas de concreto y se resisten a la dislocación por la presión hidrostática del depósito de agua. Un sitio favorable por lo general es un en una construcción en un valle donde la base este razonablemente cerca de la superficie tanto en el piso como en los estribos de la presa. Las presas de mampostería que confiaron en su peso para la estabilidad contra el deslizamiento y volcadura remontan de 3000 a 4000 años, tanto cara de arriba como río abajo fueron inclinadas y el espesor de la base era muchas veces la altura. En 1872 Rankine propuso que no había ninguna tensión extensible en una presa de gravedad. En 1895 Levy propuso que la tensión compresiva en el material de la presa en la cara corriente arriba sea mayor que la presión del agua en la profundidad correspondiente al depósito. El peligro de la elevación había sido reconocido en 1882, el peligro de deslizamiento fue destacado por el fracaso de la presa Austin, en Estados Unidos. El avance más reciente ha estado en el uso del método de elemento finito de análisis. El 67% de las presas son de gravedad y están hechas con hormigón ya sea con o sin armaduras de acer o. Es el tipo de muro más sencillo, se fundamenta en la resistencia que el propio peso de la obra opone al empuje de las aguas; Su perfil es trapezoidal y su base de cimentación, rectangular. El peso de la presa es notable y sirve para que al
componerse con el empuje y otras fuerzas la resultante incida francamente en el interior de la base de la presa. Adecuadas en valles amplios, desde que la excavación sea menor de 5 a 10 m. Se acepta desgaste limitado de la roca deben chequearse las discontinuidades de la roca con Relacion al deslizamiento que tienen bajos esfuerzos de contacto se requieren de materiales que a veces toca importar como el cemento.
III.
PARTE DE UNA PRESA
Partes que componen una represa son:
El embalse: es el volumen de agua que queda retenido por la presa.
El vaso: es la parte del valle que se inunda y contiene el agua embalsada.
La cerrada: es el punto concreto del terreno donde se construye la presa.
La presa: es el muro que debe soportar el empuje del agua y no permitir la Filtración del agua hacia abajo.
En la presa se destacan:
Los paramentos: el interior, que está en contacto con el agua, y el exterior.
La coronación: es la superficie que delimita la presa superiormente.
Los estribos: los laterales, que están en contacto con las paredes de la cerrada.
La cimentación: la superficie inferior de la presa, a través de la cual descarga su peso al terreno.
El aliviadero o vertedero: es una estructura que permite descargar agua excedente cuando la presa se llena.
Las tomas: son también estructuras hidráulicas pero de mucha menos entidad y son utilizadas para extraer agua de la presa para un cierto uso, como puede ser abastecimiento a una central hidroeléctrica o a una ciudad.
La descarga de fondo: permite mantener el denominado caudal
ecológico
aguas abajo de la presa.
Las esclusas: que permiten la navegación "a través" de la presa.
IV.
COMPORTAMIENTO DE LA PRESA DE GRAVEDAD
Son todas aquellas en las que su propio peso es el encargado de resistir el empuje del agua. El empuje del embalse es transmitido hacia el suelo por lo que este debe ser muy estable capaz de resistir el peso de la presa y del embalse. Constituyen las represas de mayor durabilidad y que menor mantenimiento requieren. Su estructura recuerda a la de un isósceles ya que su base es ancha y se va estrechando a medida que se asciende hacia la parte superior aunque en muchos casos el lado que da al embalse es casi de posición vertical. La razón por la que existe una diferencia notable en el grosor del muro a medida que aumenta la altura de la presa se debe a que la presión en el fondo del embalse es mayor que en la superficie de esta forma el muro tendrá que soportar más fuerza en el lecho del cauce que en la superficie. El cuerpo de las presas de hormigón, se compone de cemento, piedras, gravas y arenas en proporciones variables según el tipo de estructura y las partes de las mismas que se trate, la particularidad de este material que le permite adoptar complejas formas una vez fraguado da la posibilidad de optimizar la forma y por lo tanto disponer el peso de una manera tal que sea mayor la capacidad de la presa en
su conjunto para resistir el empuje. El diseño de cualquier presa se puede resolver solo si se consideran tres condiciones fundamentales: garantía de su estabilidad, control de filtraciones y disipación de la energía en exceso del chorro vertido por la presa.
1) Perfil teórico. Las primeras presas de concreto se construyeron con perfiles bastante pesados de forma trapezoidal. Este perfil se fue desarrollando con el tiempo hasta llegar a un perfil triangular que resulta más económico y que es el usado en la actualidad. Este perfil teórico se convierte en un perfil práctico al tener en cuenta algunas inclinaciones y correcciones determinadas por las condiciones de trabajo y estabilidad de las presas. El vértice del triángulo del perfil teórico se coloca al nivel normal del agua. El francés Maurice Levy fue el primero en fijar los criterios que actualmente se siguen para el diseño y basándose en el perfil triangular propuso una sencilla formulación para el dimensionamiento inicial de la presa. El perfil económico busca encontrar el ancho mínimo de la presa B. Este perfil sin embargo, debe satisfacer dos condiciones:
1.1)
Primero
Que no haya esfuerzos de tracción en el concreto.
1.2)
Segundo
Que haya una suficiente estabilidad de todo el cuerpo de la presa al corrimiento por cimentación. La primera condición es obligatoria puesto que el concreto débilmente resiste la tracción. No es permisible la presencia de grietas en la cara de la presa sometida a la presión del agua puesto que esto produciría filtraciones peligrosas de agua con todas sus posibles consecuencias negativas por esto la primera condición se cumple si se adopta que estas tensiones en el cálculo sean iguales a 0. Sin embargo esta condición no garantiza, y sobre todo para presas altas, que no aparezcan tensiones de tracción principales mayores, por esto hay códigos que exigen que sobre la cara a presión de la presa, las tensiones sean iguales a 0 y que los esfuerzos de compresión sean 0.25wh (un cuarto de la presión hidrostática a la profundidad h). Si esto no se cumple se exige una cara a presión hidroaislada. El vuelco no se suele chequear porque generalmente no es dominante.
UNA PRESA DE GRAVEDAD SERÁ: - Segura contra volcadura en cualquier plano horizontal dentro de la presa. - Segura contra deslizamiento en cualquier lugar horizontal dentro de la presa. - Tan proporcionada que las tensiones aceptables tanto en el hormigón como en
la fundación no serán excedidas.
V.
CRITERIOS DE DISEÑO
Una presa debe ser impermeable a las filtraciones a través o por debajo de ella deben ser controladas al máximo para evitar la salida del agua y el deterioro de la propia estructura, debe estar construida de forma que resista las fuerzas que se ejercen sobre ella.
1. Fuerzas que se debe tener en cuenta - La gravedad (que empuja a la presa hacia abajo) - La presión hidrostática (la fuerza que ejerce el agua contenida) - La presión hidrostática en la base (que produce una fuerza vertical hacia arriba
que reduce el peso de la presa) - La fuerza que ejercería el agua si se helase y las tensiones de la tierra,
incluyendo los efectos de los sismos. Cuando se valora el mejor emplazamiento para construir una presa, el riesgo de terremotos forma parte del análisis geológico. Además, los geólogos deben determinar qué tipo de terreno está expuesto a filtraciones y cual puede soportar el peso de la presa y el agua que contendrá detrás de ella. Análisis
geológicos inadecuados han tenido consecuencias catastróficas. Un ejemplo es el desastre ocurrido con la presa vaiont, en los andes italianos. El
9
de
octubre
de
1963 perdieron la vida 4000 personas cunado un desplazamiento de roca detrá s de la presa produjo una enorme
ola
que rebaso los
265 m
de la estructura de hormigón. La fuerza de esta ola al caer desde una altura tan grande, devasto varios kilómetros de valle rio abajo. Varios factores geológicos fueron responsables del desprendimiento sobre todo el debilitamiento de las paredes de roca inestable en el agua embalsada.
VI.
CRITERIO DE CARGA:
Dentro de las cuales se encuentran:
-
La roca que constituye la fundación y estribos en el sitio es bastante fuerte para llevar las fuerzas impuestas por la presa con tensiones bajo del límite elástico en todos los sitios a lo largo de los planos de contacto.
-
El poder de porte de la estructura geológica a lo largo de la fundación y estribos es bastante grande para llevar las cargas totales impuestas por la presa sin los movimientos de roca de magnitud perjudicial.
-
Las formaciones de roca son homogéneas y uniformemente elásticas en todas las direcciones, de modo que sus deformaciones puedan ser predichas satisfactoriamente por cálculos basados en la teoría de elasticidad, por medidas de Laboratorio sobre modelos construidos de materiales elásticos.
VII.
ASPECTOS IMPORTANTES PARA SU CONSTRUCCIÓN
Las presas se construyen para detener el flujo de un rio e ir acumulando el agua o bien para desviar el flujo de un rio hacia una planta hidroeléctricas. Un aspecto importante de la construcción de presas es la desecación y preparación de los cimientos.
La desecación se consigue normalmente mediante una o varias alas guías diseñadas para eliminar el agua del terreno donde se va a construir la presa, las alas guías pueden ser presas de tierra o conjunto de chapas de acero asentadas sobre pilotes y sujetas con tierra
también se deben construir ala
guías a los lados del rio para evitar el desmoronamiento de su curso antes y después de la presa, y túneles rodeando la presa para conducir el agua -
Estos túneles pueden aprovecharse cuando se haya terminado la presa, Si las condiciones topográficas impiden la construcción de túneles la presa se debe realizar en dos etapas. Primero se instala un ala guía que deseca la mitad del ancho del rio y se construye la base de esa mitad de la presa.
-
Después se elimina esta ala guía y se construye una en la otra mitad, la construcción de grandes presas puede durar más de siete años y la posibilidad de que produzcan inundaciones durante este periodo constituye un serio problema.
VIII.
CARACTERISTICAS
Las presas de gravedad son estructuras de hormigón de sección triangular la base ancha y se va estrechando hacia la parte superior - La cara que da al embalse es prácticamente vertical. - Vistas desde arriba son rectas o de curva suave. - La estabilidad de estas presas radican en su propio peso.
Es el tipo de construcción más duradero y el que requiere meno mantenimiento. Su altura suele estar limitada por la resistencia del terreno debido a su peso las presas de gravedad de más de 20 m de altura se construyen sobre roca.
IX.
CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA UBICACIÓ N DE LA PRESA
1. Consideraciones topográficas La presa debe tener la menor longitud posible lo cual se logra ubicándola en cañones estrechos. En este caso la presa resultante suele ser de mayor altura para lograr el embalsamiento necesario que si se ubica en valles amplios. Cañones estrechos también dificultan la desviación del cauce para la construcción de las obras resultando que las ala guías y conducciones son más costosas y difíciles de construir. Es conveniente ubicar la toma de agua en la parte externa de la curva del cauce en caso de que la presa se sitúe en un tramo curvilíneo. Un valle amplio permite la construcción de las obras en etapas. Si existe un rápido en el cauce resulta mejor localizar la presa aguas arriba de él en zonas de más bajas pendientes. En cauces navegables la presa debe tener la longitud suficiente para ubicar el vertedero las esclusas de navegación y las escalas para peces.
2. Consideraciones geológicas La ubicación de la presa se fija por la necesidad de aprovechar una buena cimentación creada o estribación. Así mismo, se requiere estabilidad de las laderas del embalse
3. Consideraciones hidrológicas La disposición rectilínea de la presa se usa cuando con ella se logra suficiente longitud del vertedero pues da menor longitud y menores costos. En caso contrario se puede pensar en alineamientos curvos, tipo abanico, que permiten tener longitudes del frente vertedero mayores y así poder disminuir la carga de agua sobre la estructura y disminuir altura total de presa. Es conveniente usar la disposición rectilínea en el caso de presas bajas localizadas en ríos de aguas
limpias en que no se tema por sedimentos que produzcan islotes de forma que en épocas de estiaje no se logre la derivación del agua.
4. Consideraciones hidráulicas El sitio escogido debe facilitar la desviación del cauce durante la construcción de las obras y la derivación del río durante la operación del proyecto. Si el cauce es navegable, la presa debe tener la longitud suficiente de forma que se pueda ubicar el vertedero y las esclusas.
5. Consideraciones estructurales La disposición curva de la presa aumenta la distribución de los esfuerzos hacia los estribos pero resulta más difícil constructivamente
6. Consideraciones generales Se busca ubicar la presa próxima al sitio de suministro. Esto no siempre es conveniente.
Por ejemplo: - La altura de carga sobre las turbinas puede mermar a medida que se acerca la
presa a la casa de máquinas. - Para compensar esto, tocaría aumentar la altura de la presa. Cuando la
solución no es obvia, se requiere hacer la comparación técnica y económica considerando aspectos tales como la altura de la presa, la longitud, tipo y dimensiones de la conducción, pérdidas de carga y altura de presión disponible.
X.
CIMENTACION DE LAS PRESAS
El área de la fundación de la presa se debe limpiar totalmente removiendo todos los árboles, malezas, raíces, piedras, tierra vegetal, basuras, materiales permeables, etc., hasta llegar a una capa de suelo resistente y adecuada. La
superficie obtenida para la fundación deberá ser escarificada antes de comenzar a construir el terraplén. - La cimentación debe proporcionar un apoyo estable para el terraplén en todas sus condiciones de carga y saturación. - Debe tener resistencia a la filtración para evitar daños por erosión y pérdidas de agua. - El área de fundación correspondiente a cauces de arroyos deberá ser limpiada, profundizada y ampliada hasta remover todas las piedras, grava, arena, y cualquier material indeseable. La limpieza de los cauces se efectúa profundizando de manera que los taludes de la excavación sean estables. - Cuando se encuentre roca durante la preparación de la fundación, es importante que ésta quede perfectamente limpia removiéndose de su superficie toda costra o fragmento de roca. Para esta operación no se podrá emplear ningún tipo de explosivos. - Es importante que se realice simultáneamente la preparación de la fundación y la excavación para la tubería de toma de agua de acuerdo con las pendientes y dimensiones mínimas indicadas en planos. - En esta etapa de la construcción es importante tomar todas las previsiones para controlar el agua hasta que se concluya la obra.
XI.
FUERZAS ACTUANTES SOBRE LAS PRESAS DE CONCRETO
Sobre una presa actúan tres tipos de cargas: las cargas principales, las cargas secundarias y las cargas excepcionales.
1) LAS CARGAS PRINCIPALES: Son las que siempre actúan sobre la estructura y son tres:
1.1)
Carga de agua: Es debida a la distribución hidrostática de presión y tiene una resultante horizontal de la fuerza P1. También existe componente vertical en el caso de que el espaldón de aguas arriba tenga un talud y las cargas equivalentes aguas abajo operasen en el espaldón respectivo.
1.2)
Carga del peso propio: Se determina para un peso específico del material. Para un análisis elástico simple se considera que la fuerza resultante P2 actúa a través del centroide de presión.
1.3)
Carga de infiltración: Los patrones de infiltración de equilibrio se desarrollarán dentro y por debajo de la presa, por ejemplo, en los poros y las discontinuidades, con una carga resultante vertical identificada como un empuje externo e interno.
2) LAS CARGAS SECUNDARIAS: Pueden ser temporales o no presentarse durante la vida útil de la obra. Estas fuerzas son:
2.1)
Carga de sedimentos: Los sedimentos acumulados generan un empuje horizontal, considerado como una carga hidrostática adicional.
2.2)
Carga hidrodinámica de ondas: Es una carga transitoria generada por la acción de las ondas sobre la presa (generalmente no es importante).
2.3)
Carga de hielo: Se puede desarrollar en condiciones climáticas extremas (generalmente no es importante).
2.4)
Carga térmica (presas de concreto): Es una carga interna generada por las diferencias de temperatura asociadas con los cambios en las condiciones ambientales y con la hidratación y enfriamiento del cemento.
2.5)
Efectos interactivos: Son internos, surgen de las rigideces relativas y las deformaciones diferenciales de una presa y su cimentación.
2.6)
Carga hidrostática sobre los estribos: Es una carga interna de infiltración en los estribos en una roca maciza. (Es de particular importancia en las presas de arco o de bóveda).
3) LAS CARGAS EXCEPCIONALES: Se presentan durante eventos extremos: 3.1)
Carga sísmica: las cargas inerciales horizontales y verticales se generan con respecto a la presa y al agua retenida debido a movimientos sísmicos
3.2)
Efectos tectónicos: La saturación o las perturbaciones producidas por excavaciones profundas en rocas, pueden generar cargas como resultado de movimientos tectónicos lentos. La decisión de considerar todas las cargas secundarias y excepcionales o una combinación de ellas depende de la experiencia del ingeniero diseñador, de la importancia de la obra, y de su localización. Los diseños deben basarse en la más desfavorable combinación de condiciones probables de carga. Debe incluirse solo aquellas combinaciones de carga que tienen probabilidad razonable de ocurrencia simultánea.
4) COMBINACIÓN DE CARGAS Las presas de gravedad deben ser diseñadas para una combinación adecuada de cargas que tengan en cuenta las condiciones más adversas que tengan posibilidad
de ocurrencia Simultánea. La
siguiente
tabla
resume
las
combinaciones de carga propuestas productos de prácticas representativas en
EUA y Reino Unido. Su uso no es limitante sino que cada ingeniero debe decidir a discreción las combinaciones de carga que mejor reflejen la situación de cada presa, incluyendo por ejemplo, carga muerta y embalse vacío.
XII.
IMPACTO
AMBIENTAL
DE
PROYECTOS
DE
APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS La construcción de obras hidráulicas impone la alteración del conjunto de la cuenca hidrográfica en la que se asienta. Esto supone alteraciones de tipo ambiental que deben ser estudiadas y evaluadas desde el punto de vista técnico, ambiental y económico. El estudio de efecto ambiental está orientado a determinar y valorar la trascendencia de las modificaciones ocasionadas en el medio por la construcción de la obra hidráulica. Preguntas básicas que debe resolver un estudio de impacto ambiental son:
¿Qué elementos constituyen el proyecto?
¿Qué elementos constituyen el ecosistema potencialmente afectado?
¿Cuál será el impacto de las obras sobre los elementos constitutivos del ecosistema?
¿Qué medidas tomar para minimizar o mitigar los efectos ambientales negativos?
¿Qué pasó realmente?
1) LA INFORMACIÓN SOBRE EL PROYECTO INCLUYE:
Localización
Descripción del proyecto
Obras constitutivas
Estado legal del proyecto
2) LA INFORMACIÓN AMBIENTAL COMPRENDE:
Componente biótico Fauna, Flora
Componente abiótico Suelos, Agua, Aire, Paisaje
Componente humano Condiciones de vida de la población, Servicios públicos, Patrones culturales, Recursos históricos.
El impacto de las obras sobre el ecosistema se debe evaluar para determinar los efectos directos e indirectos sobre el ecosistema, especificando si son positivos, negativos o no representan incidencias sobre la zona estudiada.
XIII.
ESTABILIDAD GLOBAL DE PRESAS DE CONCRETO DE GRAVEDAD.
1) FACTORES DE SEGURIDAD Todas las cargas de diseño deben ser escogidas para representar tanto como sea posible las cargas reales que pueden actuar durante la vida útil de la obra. Los factores de seguridad deben ser una evaluación tan precisa como posible de la capacidad de la estructura para resistir las cargas aplicadas. Todos los factores listados son valores mínimos. Las presas como cualquier otra estructura deben ser inspeccionadas
frecuentemente. Si existe incertidumbre
con
relación a factores de carga, capacidad de resistencia, o características de la fundación, deben realizarse observaciones y mediciones para determinar que el comportamiento estructural de la presa y su fundación es en todo momento acorde al diseño.
1.1)
ESFUERZOS PERMISIBLES
· E sfuerzos de compresión máximos permitidos en el concreto
1.1.1) Para combinación usual de cargas: El esfuerzo de compresión máximo permitido en el concreto debe ser menor que la resistencia a compresión especificada dividida por un factor de seguridad de tres.
1.1.2) Para combinaciones inusuales de carga: El esfuerzo de compresión máximo permitido en el concreto debe ser menor que la resistencia a compresión especificada dividida por un factor de seguridad de dos.
1.1.3) Para combinaciones extremas de carga : El esfuerzo de compresión máximo permitido en el concreto debe ser menor que la resistencia a compresión especificada dividida por un factor de seguridad mayor que 1.0. El cuadro siguiente presenta algunos valores característicos de la resistencia a la compresión de distintos materiales (incluyendo el concreto):
Material
Resist. a la compresión (kg/cm2)
Granito
42 – 70
Caliza
28 – 56
Arenisca
28 – 42
Grava
2.8 – 5.6
Arena
1.4 – 4.2
Arcilla
1.1 – 3.5
Concreto
210 – 350
El esfuerzo máximo actuante se determina a partir de principios de la resistencia de materiales: max/ min
V
B
6 M B
2
donde: V – suma de fuerzas verticales M – suma de momentos respecto del centro de la base de la presa B – ancho de la base
1.2)
ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO
El factor de seguridad es una medida de la resistencia al deslizamiento o al corte entre las superficies de contacto. Se aplica a cualquier sección de la estructura o al contacto con la fundación. Es necesario distinguir entre el llamado factor de deslizamiento (f) y el factor de fricción por corte (SFF).
1.2.1) Factor de deslizamiento (f): f = FH/ FV El factor de deslizamiento no debe ser mayor a 0.75 en el caso de combinaciones usual e inusual y no debe exceder 0.85 en el caso de combinación extrema de cargas.
1.2.2) Factor de fricción por corte (SFF): Se define como la relación entre la suma de las fuerzas resistentes al corte y la suma de las fuerzas de corte. Se calcula con la siguiente ecuación: SFF
cA V tan H
Donde: c – cohesión o resistencia al corte del material. “c” varía entre 14 kg/cm2 para
fundaciones de granito de pobre calidad y 49 kg/cm 2 para fundaciones de basalto
de buena calidad. Asimismo, la resistencia al corte del concreto varía entre 42 kg/cm2 y 70 kg/cm 2 (usualmente 1/5 de la resistencia a la compresión simple) A – área de la base considerada ∑H – suma de las fuerzas de corte (horizontales)
tan - coeficiente de fricción interna (usualmente comprendido entre 0.65y 0.75) ∑V – suma de las fuerzas verticales
Inclinación usual del paramento aguas abajo es 1V:0.96H si la fuerza de subpresión se ha incluido en el chequeo y 1V:0.55H si la fuerza de subpresión es despreciable. El factor de seguridad al deslizamiento se mejora incluyendo un dentellón en la base de la presa. El uso de dentellones se limita a presas sobre superficies de concreto o sobre roca pero no sobre materiales blandos. Otra posibilidad para mejorar el factor de seguridad al deslizamiento es construir una base dentada que aumente la fricción entre la presa y el material de fundación.
1.3)
ESTABILIDAD AL VOLTEO
Este chequeo generalmente no es dominante en el caso de presas masivas bajas.
FSV
Mo.de.las. fuerzas.opuestas.al .volteo Mo.de.las. fuerzas.activas.de.volteo
Fsv = factor de seguridad al volteo Para embalse vacío, los momentos se toman con respecto al punto inferior de la cara aguas arriba. Para embalse lleno, los momentos se toman con respecto al punto inferior de la cara aguas abajo. En general, se debe tratar que la resultante caiga dentro de los dos tercios centrales de la base de la presa. Inclinación usual del paramento aguas abajo que cumplen con este requisito es 1V:0.6 H.
1.4)
FACTORES DE SEGURIDAD MINIMOS EXIGIDOS
Los valores de los factores de seguridad frente a volteo, deslizamiento y esfuerzos, deben cumplir con los mínimos exigidos, de acuerdo a la combinación de carga considerada, tal como se indica en el cuadro siguiente:
FS(min)
Usual
Inusual
Extrema
Volteo
1.5
1.2
1.0
Deslizam. (SFF)
3.0
2.0
1.0
4.0
2.7
1.3
3.0
2.0
1.0
4.0
2.7
1.3
presa/roca Deslizam. (SFF) roca/roca Esfuerzos presa/roca Esfuerzos roca/roca
XIV.
BIBLIOGRAFIA
García de Diego, J.A. (2009). Presas Antiguas de Extremadura. Perú. Asa Editores.
Santos Mora, A. (2007) Replanteo y Control de Presas de Embalse. PERÚ. Iberoamericanas.
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Ing. Tomás Alfaro Abanto, A.A. (2015). INVENTARIO DE PRESAS EN EL PERÚ.pg(30-45)
Máximo Villon Béjar, A.A. (Ed.). (2005). Diseño de estructuras hidráulicas
