CARRERA: INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE UNA PRESA DE MATERIALES SUELTOS
ALUMNO: MONCAYO BASURTO AGUSTIN DARIO SEMESTRE: ABRIL – AGOSTO DEL 2015
1. PROY PROYEC ECTO TO PRO PROPU PUES EST TO DISEÑO DE UNA PRESA DE MATERIALES SUELTOS OBJETIVO Dise Diseña ñarr una una pres presa a de mat mater eria iale less suel suelto tos, s, con con pant pantal alla la de de geomembran geomembrana a y protección protección de roca, con el material material dado de la curva granulométrica dada en la tabla, que contemple un aliviadero en la margen izquierda con el caudal de diseño del proyecto anterior.
DATOS: Las cotas de los niveles niveles del embalse y Curvas Características corresponden a las del proyecto de presa de hormigón hormigón en la misma escala!. escala!. "ariables de velocidad del viento y #etch
GRUPO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Darío Moncayo
W -VELOCIDAD DEL NAME NAMO NAMu 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 17 18 19 20 18 16 14 12 11 11 10 10 9 17
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 21 22 23 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 20
7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 9.5 10 10.5 11 11.5 10 9 8 8 7 7 6 6 9
D- FETCH, Km NAME NAMO NAMu 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 12 11.5 11 10.5 10 9 8 8 9 9 7 10 11 10 11
7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10. 11 11. 11 10. 10 9.5 9 8 7 7 8 7 6 9 10 8 10
4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 8 7.5 7 6.5 7 6 5 5 7 6 5 7 7 6 7
1. PROY PROYEC ECTO TO PRO PROPU PUES EST TO DISEÑO DE UNA PRESA DE MATERIALES SUELTOS OBJETIVO Dise Diseña ñarr una una pres presa a de mat mater eria iale less suel suelto tos, s, con con pant pantal alla la de de geomembran geomembrana a y protección protección de roca, con el material material dado de la curva granulométrica dada en la tabla, que contemple un aliviadero en la margen izquierda con el caudal de diseño del proyecto anterior.
DATOS: Las cotas de los niveles niveles del embalse y Curvas Características corresponden a las del proyecto de presa de hormigón hormigón en la misma escala!. escala!. "ariables de velocidad del viento y #etch
GRUPO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Darío Moncayo
W -VELOCIDAD DEL NAME NAMO NAMu 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 17 18 19 20 18 16 14 12 11 11 10 10 9 17
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 21 22 23 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 20
7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 9.5 10 10.5 11 11.5 10 9 8 8 7 7 6 6 9
D- FETCH, Km NAME NAMO NAMu 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 12 11.5 11 10.5 10 9 8 8 9 9 7 10 11 10 11
7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10. 11 11. 11 10. 10 9.5 9 8 7 7 8 7 6 9 10 8 10
4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 8 7.5 7 6.5 7 6 5 5 7 6 5 7 7 6 7
C$%"&' (%&)$L*+-%C&' '/(0) )0+/%* D/ L'-& L '-& % 1 1 0,02 0,02 2 0,1 4 2 ! 5 " 7 $ 10 1 20
2
3
4
!
"
#
$
0,03 0,03 0,11 ,11 2,2 5,3 7,4 10,5 21
0,04 0,04 0,12 2,4 5,6 7,8 11 22
0,05 0,05 0,1 0,13 2,6 5,9 8,2 11,5 23
0,06 0,06 0,14 ,14 2,8 6,2 8,6 12 24
0,07 0,07 0,15 ,15 3 6,5 9 12,5 25
0,08 0,08 0,1 0,16 3,2 6,8 9,4 13 26
0,09 0,09 0,17 ,17 3,4 7,1 9,8 13,5 27
0,1 0,1 0,1 0,18 3,6 7,4 10,2 14 28
1
11
12
0,11 0,11 0,12 0,12 0,13 0,13 0,19 ,19 0,2 0,2 0,21 ,21 3,8 4 4,2 7,7 8 8,3 10,6 11 11,4 14,5 15 15,5 29 30 31
Cimentación con1ormada por una capa de material aluvial de arena de di2metro di2metro medio a la pro1und pro1undidad idad de 34 34 m ba5o ba5o la la cota cota del del cauce, cauce, con coe1iciente de permeabilidad 6738 96 cm:s. Densidad especí1ica del material @ngulo de 1ricción interna
ϒs; <=>8 ?g:m6
Ø ; 6AB
Coe1iciente de permeabilidad determinar segn material. 'i desea considerar un ncleo de arcilla, escoger el material de datos de la bibliogra1ía o laboratorio de suelos con sus características 1ísicas.
Elementos a al!la": 3. ar2metros de la ola. <. <ura de la presa 6. &ncho de la corona E. De1inir taludes de aguas arriba y aguas aba5o A. #iltración a través de la presa =. 'istema de impermeabilización con geomembrana pantalla o ncleo!. 4. rotección de roca rip rap! rap! del del talud talud de aguas arriba. >. /stabilidad del talud de aguas aba5o coe1iciente de seguridad! F. /stimación del asentamiento.
Ent"e#a$les: Darío Moncayo
3. +emoria de c2lculo en Gord. Debe ContenerH De1inición de taludes, geometría de la presa, si se requiere diseñar un sistema de impermeabil impermeabilizaci ización, ón, c2lculo c2lculo de la permeabilida permeabilidad d y línea de saturación de la presa. /stabilidad de taludes coe1iciente de seguridad!. Diseño de 1iltros y drena5es. Diseño de un aliviadero de caudales eIcedentes en la margen izquierda del cauce. utilizar los datos del proyecto anterior eIcepto los dados en este documento!. /n la memoria de c2lculo incluir índice, í ndice, conclusiones, recomendaciones y bibliogra1ía. <. /n &utocad, &utocad, en el plano dado del proyecto proyecto anterior, anterior, presentar presentar la mplantación de las obras con di1erentes cortes principalesH resa y aliviadero en planta y corte, cortes del talud del estribo izquierdo donde est2 el el aliviadero, detalle de la Corona y bermas. 6. resentar el plano en 1ormato &3 y memoria de c2lculo impresos impresos y en archivo magnético para el día miércoles <> de 5ulio hasta las 3EH88.
Darío Moncayo
2.
MARCO TE%RICO
Pa"tes &e !na '"esa
(!ente: resas de tierra y enrocamiento.pd1,'andoval, enrocamiento.pd1,'andoval, <83E! T)'os &e '"esas or la composición del cuerpo de la presaH Jomogéneas Jeterogéneas zoni1icadas! Con pantallas de materiales no sueltos Con pantallas de suelos Con ncleos de materiales 1inos Con dia1ragmas, muros, tablestacas, etc. 'andoval, <83E! • • • • • •
Po" s! est"!t!"a )m'e"mea$)l)*ante en la )menta)+n: • • •
Con delantal Con dentellón Con cortina de inyección de lechada de cemento Dia1ragma o muro 'andoval, <83E!
Po" s! ,o"ma &e onst"!)+n: • •
De compactación mec2nica 'in compactación mec2nica 'andoval, <83E!
Darío Moncayo
-. DATOS INICIALES PARA DESARROLLO DEL PROYECTO 'e determinara el Diseño de una presa Jomogénea de materiales sueltos, que contemple un sistema de mpermeabilización adem2s se incluye el diseño de un aliviadero en la margen derecha.
Ta"ea ante")o": Las cotas de los niveles del embalse y Curvas Características corresponden a las del proyecto de presa de hormigón en la misma escala!. Datos Jidr2ulicos K
38m
EA.>33 m6:s
J
3.=A m
Cota )&+/!
6F.=A msnm
Cota )&+*!
6>.88 msnm
Cota )'C!
34.A8 msnm
Ta"ea At!al: W -VELOCIDAD DEL NAME NAMO NAMu
GRUPO 12
17
21
9.5
D- FETCH, Km NAME NAMO NAMu 11.5
)ivel de aguas m2Iimo eItremo )&+/ )ivel de aguas m2Iimo de operación )&+* )ivel de aguas muerto )&+u Curvas granulométricas segn nmero de lista P&'()*+) .u) s 1 2 4 ! " $ 1
Dens)&a& es'e,)a &el mate")al Darío Moncayo
Tm0& ) +m
0,13 0,21 4,2 8,3 11,4 15,5 31
ϒs; <=>8 ?g:m6
10.
7.5
/n#!lo &e ,"))+n )nte"na
Ø ; 6AB
0. DETERMINACION DE LA EOMETRIA DE LA PRESA Determinamos la altura de la presa H = NAME− NSC H =39.65 −17.60=22.05 m 15 < H < 50
Tal!& &e los es'al&ones 'e utiliza la tabla presentada a continuación para hallar las pendientes de los espaldones en 1unción de la altura de la presa
Tal!& &e los es'al&ones
(!ente: resas de tierra y enrocamiento.pd1 'andoval, <83E!
'e opta por una valor en la pendiente deH m 1 =taludaguas arriba=3.5 m 2 =talud aguas abajo =3.0
Darío Moncayo
Alt!"a &e "o&am)ento &e !na Ola
(!ente: resas de tierra y enrocamiento.pd1 'andoval, <83E! Pa"2met"os &e Olea3e
GRUPO 12
W -VELOCIDAD DEL NAME NAMO NAMu 17
21
9.5
D- FETCH, Km NAME NAMO NAMu 11.5
Se &e$e &ete"m)na" la &e la ola en a&a &e a#!a.
3. )ivel de m2Iimo eItremo )&+/ <. )ivel de aguas m2Iimo de operación )&+* 6. )ivel de aguas muerto )&+u
10.
7.5
alt!"a n)4el
aguas
ara la determinación de la altura de la ola se toman las 1ormulas establecidas por las )*%+&' D/ D'/M* '96F9366689<83<. /ste c2lculo se lo realiza para las di1erentes cotas de agua es decir para el )&+*, +&)/, y para el nivel de aguas muerto.
N)4el &e a#!as m25)mo e5t"emo NAME6-7.89 msnm Darío Moncayo
G ; 34.88 m:s! D ; 33.A8 ?m!
Alt!"a &e la ola h = 0,009165 w √ wD 3
h = 0,009165∗17∗√ 17∗11.50 3
h =0.9043 m
Lon#)t!& &e la ola ara la determinación de la longitud de la ola, es necesario conocer el valor de ?3N, el cual se lo obtiene de la siguiente gr21icaH
Coo"&ena&a en el e3e 5 x = x =
gD 2
W
9.8∗11.50 17
2
x =0.3899 NAMO → Se trabaja con P 1
Ki=1.7
Alt!"a 9;
Darío Moncayo
NAME NAMu→ Setrabaja con P 5
h5 =! 5 ∗h h5 =1.70∗ 0.904= 1.5373 m h5 =1.5373 m 3
" =
7.5∗h 5 1
→#iem$o [ seg ]
W 5 2
g∗" % = → 'ongitud dela ola [ m] 2∗& 3
" =
7.5∗0.904 5 1
17
9.8∗4.01 % = 2∗&
= 4.01 s
5
2
=25.08 m
ALTURA DE LA PRESA <ura mínima de seguridad a ( 0.5 m
Coe1iciente de rugosidad Or !r =0.115+ 0.151∗ln
%elación h3N : d Darío Moncayo
h d
Di2metro de la partícula ; 8.E m h 0.904 = d 0.4 h = 2.26 d !r =0.115+ 0.151∗ln ( 2.26) !r =0.238
Lon#)t!& &e "o&am)ento " 'e opta por un valor en la pendiente deH m 1 =taludaguas arriba =3.5
m 2 =talud aguas abajo =3.0
hr = 2
hr = 2
√
!r 3 % h m h 0.238 3.5
√
∗1.5373∗
3
25.08 0.904
hr = 0.633 m
/levación por arrastre de ola /n este caso se considera el 2ngulo m2s crítico, es decir se toma un 2ngulo de F8B, por lo que no se considera el coseno del 2ngulo en la 1órmula. ∝
) h = 2 x
10
−6
∗ D∗W 2 ∗cos ∝ g∗ H H = Name * Ncauce =39.65 −17.60=22.05 m
−6
+h =2∗10
Darío Moncayo
2
11.50∗17 cos 0 9.8∗22.05
−5
+h =3.08∗10
<ura de resguardo por la ola en condiciones normales d = +h + hr + a −5
d = 3.08∗10 + 0.633 + 0.5 d = 1.133 m
Cota &e la '"esa
Cota de la presa ; )&+/P d Cota de la presa ; 6F.=AP 3.366 ; 0<.=< msnm
N)4el &e a#!as m25)mo e5t"emo NAMO6-=.<< msnm G ;<3.88 m:s! Darío Moncayo
D ;38.A8 ?m!
Alt!"a &e la ola h = 0,009165 w √ wD 3
h = 0,009165∗21∗√ 21∗10.50 3
h =1.1627 m
Lon#)t!& &e la ola ara la determinación de la longitud de la ola, es necesario conocer el valor de ?3N, el cual se lo obtiene de la siguiente gr21icaH
Coo"&ena&a en el e3e 5 x = x =
gD 2
W
9.8∗10.50 2
21
x =0.233
Ki=2.0
Alt!"a 1; h1 =! 1 ∗h h1 =2.07∗1.1627=2.407 m h1 =2.407 m
Darío Moncayo
3
" =
7.5∗h 5 1
→#iem$o [ seg ]
W 5
2
g∗" % = → 'ongitud dela ola [ m] 2∗&
" =
7.5∗1.1627 21
1 5
9.8∗4.4658 % = 2∗&
3 5
=4.4658 s
2
=31.11 m
ALTURA DE LA PRESA <ura mínima de seguridad a ( 0.5 m
Coe1iciente de rugosidad Or !r =0.115+ 0.151∗ln
h d
%elación h3N : d Di2metro de la partícula ; 8.E m h 1.163 = d 0.4 h = 2.9075 d !r =0.115+ 0.151∗ln ( 2.9075 )
!r =0.276
Darío Moncayo
Lon#)t!& &e "o&am)ento " 'e opta por un valor en la pendiente deH m 1 =taludaguas arriba =3.5
m 2 =talud aguas abajo =3.0
hr = 2
hr =
√
!r 3 % h m h
2∗ 0.276 3.5
√
∗2.407∗
3
31.11 1.163
hr =1.135 m
/levación por arrastre de ola /n este caso se considera el 2ngulo m2s crítico, es decir se toma un 2ngulo de F8B, por lo que no se considera el coseno del 2ngulo en la 1órmula. ∝
) h = 2 x
10
−6
∗ D∗W 2 ∗cos ∝ g∗ H H = Namo * Ncauce =38.00 −17.60=20.40 m
∗212
− 6 10.50
+h =2∗10
9.8∗20.40
cos0
−5
+h =4.632∗10
<ura de resguardo por la ola en condiciones normales d = +h + hr + a −5
d = 4.632∗10 + 1.135 + 0.5 d =1.64 m
Cota &e la '"esa Darío Moncayo
Cota de la presa ; )&+*P d Cota de la presa ; 6>.88P 3.=E ; -7.80 msnm
Darío Moncayo
CURVAS CARACTER>STICAS COTA
AREA
VOL. EMB. ?m-@
3>
8
8
A=,8>
3,E
<=
336,6=
A,=E
<>
3=E,=4
3<,AF
6>
AEF,6>
FE,4
E8
=>8,=A
3
NAM!: Se &ete"m)na on el 1<; &el 4ol!men &el em$alse , 10 = 0.1∗94.70 =9.47 hm 3
<=
;
A,=E
<>
;
3<,AF
2
=
12.59 −5.64
- ( 9.47 −5.64 ) x =1.10 →MAMu =26 + 1.10 =27.10 msnm. 27.00 msnm
N)4el &e a#!as m25)mo e5t"emo NAM!6.<< msnm G ;F.A8 m:s! D ;4.A8 ?m!
Alt!"a &e la ola h = 0,009165 w √ wD 3
h = 0,009165∗9.50∗√ 9.50∗7.50 3
h =0.361 m
Darío Moncayo
Lon#)t!& &e la ola ara la determinación de la longitud de la ola, es necesario conocer el valor de ?3N, el cual se lo obtiene de la siguiente gr21icaH
Coo"&ena&a en el e3e 5 x = x =
gD 2
W
9.8∗7.50 9.50
2
x =0.814
Ki=1.8
Alt!"a 1; h5 =! 5 ∗h h5 =1.80∗0.361=0.65 m h5 =0.65 m 3
" =
7.5∗h 5 1
→#iem$o [ seg ]
W 5
2
g∗" % = → 'ongitud dela ola [ m] 2∗&
" =
7.5∗0.361 9.50
1 5
Darío Moncayo
3 5
=2.594 s
9.8∗2.594 % = 2∗&
2
= 10.495 m
ALTURA DE LA PRESA <ura mínima de seguridad a ( 0.5 m
Coe1iciente de rugosidad Or !r =0.115+ 0.151∗ln
h d
%elación h3N : d Di2metro de la partícula ; 8.E m h 0.361 = d 0.4 h = 0.903 d !r =0.115+ 0.151∗ln ( 0.903)
!r =0.1
Lon#)t!& &e "o&am)ento " 'e opta por un valor en la pendiente deH m 1 =taludaguas arriba=3.5 m 2 =talud aguas abajo =3.0
hr = 2
hr =
√
!r 3 % h m h
2∗ 0.10 3.5
√
∗0.65∗3
Darío Moncayo
10.50 0.361
hr = 0.114 m
/levación por arrastre de ola /n este caso se considera el 2ngulo ∝ m2s crítico, es decir se toma un 2ngulo de F8B, por lo que no se considera el coseno del 2ngulo en la 1órmula. ) h = 2 x
10
−6
∗ D∗W 2 ∗cos ∝ g∗ H H = NAMu * Ncauce =27−17.60 =9.40 m 0
¿
∗9.52 cos ¿ 9.8∗9.40
− 6 7.50
+h =2∗10
−5
+h =1.4696∗10
<ura de resguardo por la ola en condiciones normales d = +h + hr + a −5
d = 1.4696∗10 + 0.114 + 0.5 d = 0.614 m
Cota &e la '"esa Cota de la presa ; )&+uP d Cota de la presa ; <4.88P 8.=3E ; .810 msnm
Darío Moncayo
Cota &e,)n)t)4a &e la '"esa &e mate")ales s!eltos ara determinar la cota de1initiva de la presa se comparan los tres resultados obtenidos Cota de la presa )&+/! ; 6F.=AP 3.366 ; 0<.=< msnm
Cota de la presa )&+*! ; 6>.88P 3.=E ; -7.80 msnm Cota de la presa )amu! ; <4.88P 8.=3E ; .810 msnm 'iendo la mayor en este caso la cota obtenida para el )ivel de aguas m2Iimo eItremo )&+/!. Cota de la presa )&+/! ; 0<.=< msnm se asume por seguridad una cota de 0.<< msnm
Alt!"a &e la '"esa Alt!"a &e la '"esa6Cota corona Q cota de 1ondo Alt!"a &e la '"esa ;E<.88 msnm Q 34.=8! msnm;
Donde I –intensidad en la escala MKS, o de Mercalli Modificada, o EMS d =0,4 + 0,76 ( 8 * 6 )=1.92 m
Cota &e la o"ona 6 NAMO s)smo Cota de la corona ; 6> P 3.F< ; 6F.F< R E<.88 o
Darío Moncayo
P"ote)+n &el tal!& a#!as a"")$a Con la 1inalidad de proteger de la erosión que se puede producir en el talud aguas arriba de la presa, se coloca el conocido %, %& que es un enrocado, dentro de su diseño es importante determinar el di2metro de las partículas que 1orman parte del enrocado. eso de las piedras GRISHIN 2
0$ =
0.025∗ %∗h
(
)
1$ −1 1
3
∗1$
∗√ 1+ m3
CON NAME
1$ =2.68
t m
3
1 =1 t / m
3
% = 25.08 m
h =0.9043 m 0$=
0.025∗25.08∗0.9043
(
2.68 −1 1
2
) ∗√ +
∗2.68
3
1 3.5
=0.04375
3
Di2metro equivalente a la es1era de piedra. De=
√ 3
0.2388 0.524∗1$
De =
√ 3
0.2388 0,524∗2.68
=0.32 m
Es'eso" &el RIPFRAP t = ( 2,5 a 3,0 ) De t = ( 2.75 ) 0.32=0.867 m . 0.87 m
Darío Moncayo
'e deber2 volver a calcular la cota con u di2metro de partículas de 8.6< ya que al inicio se le asumió un di2metro de partículas de 8.E metros
N)4el &e a#!as m25)mo e5t"emo NAME6-7.89 msnm G ; 34.88 m:s! D ; 33.A8 ?m!
Alt!"a &e la ola h = 0,009165 w √ wD 3
h = 0,009165∗17∗√ 17∗11.50 3
h =0.9043 m
Lon#)t!& &e la ola ara la determinación de la longitud de la ola, es necesario conocer el valor de ?3N, el cual se lo obtiene de la siguiente gr21icaH
Coo"&ena&a en el e3e 5 x = x =
gD 2
W
9.8∗11.50 17
2
x =0.3899 NAME NAMu→ Se trabajacon P 5
Darío Moncayo
Ki=1.7
Alt!"a 9; h5 =! 5 ∗h h5 =1.70∗ 0.904= 1.5373 m h5 =1.5373 m 3
" =
7.5∗h 5 1
→#iem$o [ seg ]
W 5 2
g∗" % = → 'ongitud dela ola [ m] 2∗& 3
" =
7.5∗0.904 5 1
17
9.8∗4.01 % = 2∗&
= 4.01 s
5
2
=25.08 m
Darío Moncayo
ALTURA DE LA PRESA <ura mínima de seguridad a ( 0.5 m
Coe1iciente de rugosidad Or !r =0.115+ 0.151∗ln
h d
%elación h3N : d Di2metro de la partícula ; 8.6< m h 0.904 = d 0.32 h = 2.825 d !r =0.115+ 0.151∗ln ( 2.83)
!r =0.272
Lon#)t!& &e "o&am)ento " 'e opta por un valor en la pendiente deH m 1 =taludaguas arriba=3.5 m 2 =talud aguas abajo =3.0
hr = 2
hr = 2
√
!r 3 % h m h 0.272 3.5
∗1.5373∗
hr = 0.723 m
Darío Moncayo
√ 3
25.08 0.904
/levación por arrastre de ola /n este caso se considera el 2ngulo m2s crítico, es decir se toma un 2ngulo de F8B, por lo que no se considera el coseno del 2ngulo en la 1órmula. ∝
) h = 2 x
10
−6
∗ D∗W 2 ∗cos ∝ g∗ H H = Name * Ncauce =39.65 −17.60=22.05 m
−6
+h =2∗10
2
11.50∗17 cos 0 9.8∗22.05 −5
+h =3.08∗10
<ura de resguardo por la ola en condiciones normales d = +h + hr + a −5
d = 3.08∗10 + 0.723 + 0.5 d =1.223 m
Cota &e la '"esa
Cota de la presa ; )&+/P d Cota de la presa ; 6F.=AP 3.<<6 ; 0<.== msnm
ANTERIORMENTE Tenemos !na ota &e 0 met"os &e o"ona &e la '"esa on la n!e4a )nte"a)+n sale meno" la ota lo !al se &e)&e t"a$a3a" on la ante")o"mente al!la&a
Darío Moncayo
Co"ona &e la '"esa &e mate")ales s!eltos
(!ente: resas de tierra y enrocamiento.pd1 'andoval, <83E!
(!e nte: resas de tierra y enrocamiento.pd1 'andoval, <83E! Ano mn)mo 'a"a la '"esa &e mate")ales s!eltos: 2 =2 + 0.1 ( h ) 2 =2 + 0.1 ( 24.40 )= 4.44 m
Ano se#Gn USBR: 2 =3 +
2 =3 +
Ano se#Gn Hna''en: Darío Moncayo
H 5
24.40 =7.88 m 5
1/ 2
2 =1.65∗ H 1
2 =1.65∗24.40 2 =8.15 m 1/ 2
2 =1 + 1.1 H
Ano se#Gn P"eee: 1/ 2
2 =1 + 1.1∗24.40 = 6.43 m
Ano as!m)&o &e to&os 6=.<< met"os D)mens)onam)ento &el 'e&"a'len /l pedraplen se encuentra ubicado aguas aba5o con una pendiente de 3.A y a una altura superior al nivel de aguas aba5o. Cotaaguasabajo =18.53 msnm3
-irante aguas aba5o ha! ha =cotani4el aguasabajo − cotasolera delcauce
ha=18.53−17.60
ha =0.93 m Altura =2 m Ancho =2 m Pendiente=1.5
D)mens)onam)ento &e las $e"mas -alud &guas &rribaH 'e utiliza para soportar la pantalla de protección del terraplén. -alud &guas &ba5oH 'e ubican cada 3A o <8 metros de altura y en la zona de contacto con el prisma de drena5e de aguas aba5o.
/l ancho de las bermas de los taludes tanto para aguas arriba como para aguas aba5o no debe ser menor a
d = 0.723 m
Darío Moncayo
Cotaberma aguas arriba= 27.00−2 ( 0.814 ) =25.55 msnm. 25 msnm
or lo que se adopta el valor deH #alud Aguas Arriba: 3 m #alud Aguas Abajo : 3 m
Be"ma a#!as a"")$a La berma ubicada en el talud aguas arriba se encuentra a una distancia 2h del nivel de aguas muerto por lo tanto: cota bermaaguas arriba= NAMu−2 h
Be"ma a#!as a$a3o La berma ubicada en el talud aguas aba5o se encuentra en un punto intermedio entre la cota del pedraplen y la cota de la presa por lo tantoH
cota bermaaguas abajo=
42 msnm + 19.60 msnm 2
=30.80 msnm
ALERIAS Las galerías se colocan en presas de mediana y gran altura para la e5ecución de traba5os de inyección y drena5e de la cimentación. Las dimensiones mínimas son 6,A a Em de altura y 6 de ancho, para comodidad de los equipos de per1oración. 'andoval, <83E!
Darío Moncayo
(!ente: resas de tierra y enrocamiento.pd1 'andoval, <83E! Dimensiones Ado$tadas : Ancho=3 mAlto = 4.00 metros
CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES SUELTOS DE LA PRESA Cimentación con1ormada por una capa de material aluvial de arena de di2metro medio a la pro1undidad de 34 m ba5o la cota del cauce, con coe1iciente de permeabilidad 6738 96 cm:s.
Datos Densidad es$ec56ica delmaterial ɣs =2680 Angulo de 6riccioninterna 7 =3 5 8
Coe1iciente granulométrico ?
Darío Moncayo
!g 3
m
=2,68 # / m ³
(!ente: resas de tierra y enrocamiento.pd1 'andoval, <83E! Curva granulométrica P&'()*+) .u) s 1 2 4 ! " $ 1
Tm0& ) +m
0,13 0,21 4,2 8,3 11,4 15,5 31
CURVA GRANULOMETRICA
PORCENTA7E
100 90 80 70 60 50 40 30 20 20 10 10 0 0.1
100 90 70 60 40
1
10
100
1000
DIAMETRO mm
ara la determinación del coe1iciente granulométrico es necesario determinar los di2metros y porcenta5es de peso analizado, tomando en cuenta que se reduce un 38N del material de la curva granulométrica al inicio y al 1inal de la misma.
PROCEDIMIENTO PARAA DETERMINAR EL VALOR DE H (o"m!la:
Darío Moncayo
! =
D 2 − D 1 $∗lg
( ) D 2
n
∑ = d i 1
$i 2i
− d 1i
∗lg
( ) d2i d1i
D 1
P1
20 d1 d2
0.13 0.21
10 mm mm
=
20 mm mm
=
10%
P2
30 d1 d2
0.21 1
P3
40 d1 d2
1 4.2
30 mm mm
=
10%
P4
50 d1 d2
4.2 8
40 mm mm
=
10%
P
60 d1 d2
8 8.3
50 mm mm
=
10%
P!
70 d1 d2
8.3 11.4
60 mm mm
=
10%
P"
80 d1 d2
11.4 13
70 mm mm
=
10%
P#
90 d1 d2
13 15.5
80 mm mm
=
10%
Darío Moncayo
10%
P$
100 d1 d2
D2 D1
15.5 31
31 0.13
90 mm mm
=
mm mm
10%
Dao! d" #a c$ra &ran$#om'rica
%eemplazo de datosH D2 − D1
=
( )
D 2 $∗lg D 1
n
∑ = d i 1
$i
−d 1 i 2i
10 0.21−0.13 n
∑ = d i 1
$i
−d 1 i 2i
15.50 −0.13
(
15.50 80∗lg 0.13
∗lg
( )=¿
∗lg
( )
∗lg
( )=
)
=0.093
d 2i d 1i
0.21 0.13
+
d 2i d 1i
10 1− 0.21
∗lg
( ) 1
0.21
+
10 4.2 −1
∗lg
39.13
Coe6iciente de 0ranulometrico
! =0.0925∗39.13 =3.619
E!a)+n &e Maslo4 &; 3.4A para suelos arenosos &; 3.>= para suelos macizos rocoso &; <.<> para grava gruesa y boleo
Dete"m)na)+n &el 'eso 4ol!mt")o m25)mo Darío Moncayo
( )+ 4.2 1
99
A 14Min =
( $ √ : )0,05
∗1s
2,65 2.28
14Min =
( 80 √ 3.619 )
0,05
2,65
∗2,68 =1,794 t / m3
/n el gr21ico para la determinación del peso volumétrico m2Iimo se obtuvoH
3
14Max =2,35 t / m
Darío Moncayo
>n&)e &e 4aos
;max =
;max=
;min=
;min=
ɣ s
−( ɣ 4 ) min ( ɣ 4 ) min
2,68 −1,794 =0,494 1,794
ɣ s
− (ɣ 4 ) max ( ɣ 4 ) max
2,68 − 2,35 =0.14 2,35
Dens)&a& o om'ata)+n "elat)4a ID /n climas templados y c2lidos la densidad o compactación relativa D! de suelo con partículas gruesas gravas, gui5arros o m2s ! se toma D ( 0.9 3 ara suelos arenosos D ( 0.66 'andoval, <83E! or lo tanto se toma un valor D;8,F8 < =
Peso 'o" !n)&a& &e 4ol!men '"ome&)o &e la !"4a #"an!lomt")a ɣ 4
Darío Moncayo
=
ɣ s
1 +<
ɣ 4
=
2,68 # / m ³ 1 + 0,1754 ɣ 4
= 2.28 # / m ³
Po"os)&a& n=
n=
e e +1 0,1754 =0,15 0,1754 + 1
Coe,))ente &e 'e"mea$)l)&a& H, d 10 =0.13 mm d 60=8.3 mm
d 17=0.18 mm n =0,15
! 6 =100
! 6 = 100
√
√
d 60 3 ∗n d 10
( 1− n )
8.30 0.13
2
∗d217
∗0.15 3 2
( 1−0.15 )
∗0.0182
! 6 =0.00121 cm / seg
(ILTRACI%N DE UNA PRESA CON CIMENTACION PERMEABLE C)menta)+nH Con1ormada por una capa de material aluvial de arena de di2metro medio a la pro1undidad de 34 m ba5o la cota del cauce, con coe1iciente de permeabilidad O1c; 673896 cm:s.
Darío Moncayo
(!ente: resas de tierra y enrocamiento.pd1 'andoval, <83E!
! 6$ =0.0012 cm / seg ! 6c=0.0030 cm / seg
NAMO N8C NAA m1 m1 m2 T',T9 K:( L K:
#c=
0.00121 cm / seg ∗17= 6.86 0.0030 cm / seg
H 1 =6.86 + 20.40 =27.26 m
Darío Moncayo
3#
ms*m
17.6 18.53 1.5 3.5 3 17 0.0030 104 0.00121
m!nm m!nm
m cm(! a$ca! cm(!
H 2 =6.86 + 0.93 =7.79 m
) ' 1=
m 1∗ H 1 3.5∗27.26 = =11.93 2 m 1+1 2 ( 3.5 )+ 1
#c < 0.5∗104 =52.00 m
teramos en un ho5a de /Icel para el c2lculo del Jo I+)'' H& . A H&
H2;
0.0073 m
0.00396843 -1.01315846 0.0073
7.79
Coordenadas de la línea de saturación de la presa )
1 2 4 ! # 1 1 2 2 3 3 4
*) 27.136 27.015 26.771 26.525 26.276 26.026 25.388 24.733 24.061 23.370 22.657 21.921
Darío Moncayo
4 ! ! " " # #2 #3 #4 # #! #" ## #$ $ $1 $2 $3 $4 $ $! $" $# $$ 1 11 12 13
21.160 20.370 19.549 18.691 17.792 16.845 15.842 14.771 14.320 14.089 13.854 13.615 13.372 13.125 12.872 12.615 12.352 12.084 11.809 11.528 11.240 10.944 10.641 10.328 10.005 9.672 9.326 8.968 8.594 8.204
Darío Moncayo
L*) ) s+u'(&* 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0.000 0
Darío Moncayo
20
40
60
80
100
120
D)seo &e la #eomem$"ana /spesor de la geomembrana
(o"m!la: = = 0.1 +
H
= = 0.1 +
24.40 =2.54 mm 10
10
= = 3.00 mm
DISEÑO DE LAS CAPAS DEL (ILTRO Y DRENES
(!ente: resas de tierra y enrocamiento.pd1 'andoval, <83E! Consiste en crear un material con granulometría tal que el material del cuerpo de la presa y el del 1iltro garanticen un correcto drena5e de las aguas.
Po" S),onam)ento: //
/
D 10 > 10 D
10
//
/
D 10 >
D 10 10
De la curva granulométrica del material para la presa se obtiene que // D 10 =¿ 8.36 mm /
D
10
=
0.13 10
= 0.013
Darío Moncayo
/
D
10
de6initi4o esigual a 0.015 mm
omprobaci!n //
/
D 10 > 10 D
10
0.13 mm > 10 ( 0.015 mm) 0.13 cmm> 0.15 mm
F
C!m'le
Po" Coe,))ente &e Un),o"m)&a&: D 60 < 10 D 10 D 60= 10∗ D 10 D 60=10∗0.015 mm
D 60 de6initi4o esigual a=0.15 mm
omprobaci!n 0.15 mm <10 0.015 mm 10 mm < 10 mm
C!m'le
Po" Po"os)&a& or porosidad las partículas de una capa no deben penetrar en los poros de la otra. D (¿¿ / 50 ) ?$ // D 10 <¿
Darío Moncayo
?$ =0,155 D (¿¿ / 50 ) ?$ // D 10 <¿ /
//
D 50= D 10∗a$ /
D 50= 0.13∗0.155= 0.020 mm
ara que la curva granulométrica tenga una me5or 1orma se decide incrementar / el valor de D 50 , por lo tantoH /
D 50= 0.030 mm
omprobaci!n 0.13 mm <
0.03 mm 0.155 0.13 mm < 0.194 mm
C!m'le
ara mantener un material arenoso se decide que el valor de D 388 sea igual aH D100 =0.4 mm
CURVA GRANULOMETRICA PORCE NTE
10 50 60 100
Darío Moncayo
TAMA
0.015 0.03 0.15 0.4
100
100
90 80 70 60
PORCENTA7E
60
50
50
40 30 20 10 0 0.01
10 0.1
1
10
100
1000
DIAMETRO mm
100
100
90
90
80 70
70
60
PORCENTA7E
60
50 40
40
30 20
20
10 0 0.01
10 0.1
1
10
DIAMETRO mm
Asentam)ento
Darío Moncayo
100
1000
3
) h =0,001∗ H 2 3
) h =0,001∗24.40 2 =0,12 cm
ESTABILIDAD DE TALUDES POR EL MKTODO DE SUPER(ICIES CIL>NDRICAS
P"oe&)m)ento 1. ntroducir an2lisis Darío Moncayo
<. $nidades y escala
6. ntroducir puntos
Darío Moncayo
0. De1inimos la geometría /Iisten 6 materiales que son el cuerpo de la presa, la cimentación y el agua sobre el talud aguas arribaH
9. Int"o&!)+n &el mate")ales
Darío Moncayo
8. P!ntos &e la lnea P)e*omet")a
. Int"o&!)" "an#o &e ent"a&a &e sal)&a
Darío Moncayo
=. %esultado 1inal del coe1iciente de seguridad del talud ;<.<=
CONCLUSIONES /n la determinación de la estabilidad de la presa, se utilizó una herramienta conocida como (/*'-$D*, la cual después de realizar el an2lisis correspondiente, nos dio como resultado un 1actor de seguridad de <.<= lo que se eIpresa que la geometría de la presa es estable, con lo que se concluye que el diseño de la presa es óptimo. Como parte del diseño 1inal, también se diseñó un vertedero tipo creaguer, r2pidas y un colchón de agua como disipador de energía aguas aba5o, el cual ayudar2 a descargar eIcedes cuando se tengas grandes escorrentías y prote5a a la presa del problema de rebose.
B)$l)o#"a,a:
Darío Moncayo
