UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA CA JAMARCA Facultad Facult ad de INGENIERÍA I NGENIERÍA Escuela Académico Profesional de INGENIERÍA HIDRÁULICA
Curso: GEOLOGIA APLICADA
CAPITULO VII: Geotecnia aplicada a estudio de Canales presas, trasvases y otros
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Capítulo VII: GEOTECNIA APLICADA A ESTUDIO DE CANALES, PRESAS, TRASVASES Y OTROS – Influencia de las condiciones geológicas en los estudios de canales e mplazamiento, o, exploración y aplicación en – Problemas de emplazamient Presas. trasvases sobre suelos y rocas. Problemas de aguas – Estudios de trasvases subterráneas en el diseño de estructuras hidráulicas. hidráulicas.
– Programas exploratorios para diversas categorías de estructuras hidráulicas .
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EL MEDIO GEOLÓGICO Y SU RELACIÓN CON LA INGENIERÍA El medio geológico esta en continua evolución y los procesos afectan tanto los materiales rocos a los suelos como al medio natural en su conjunto. El antrópico, representado por las ciudades, la infraestructuras, obras públicas, etc., irrumpe con fr ecuencia en regiones geológicamente geológicamente inestables i nestables modificando, incluso desencadenando, desencadenando, los procesos geológicos.
La búsqueda de soluciones armónicas entre el medio geológico y el antrópico precisa de la consideración previa de ciertos factores diferenciadores entre ambos, cuyo desconocimiento es causa de interpretaciones erróneas. Entre estos factores destacan: · La escala geológica y la ingenieril · El tiempo geológico y el antrópico · El lenguaje geológico y el ingenieril
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INGENIERÍA GEOTÉCNICA. Ingeniería del terreno, geotecnia Aplicaciones de los conceptos y de la información de las ciencias geológicas-geotécnicas al estudio del comportamiento del terreno para optimizar sus condiciones de ocupación
„Disciplinas básicas: ‹Resistencia de materiales ‹Geología y geomorfología ‹Mecánica de suelos ‹Mecánica de rocas ‹Hidrología e hidráulica
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CONSIDERACIONES PREVIAS
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Propiedades de los materiales tipo cohesivo
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INFRAESTRUCTURAS DE REGULACIÓN HÍDRICA •
•
Las infraestructuras de regulación hídrica, y en particular las grandes presas, constituyen una de las tipologías esenciales de la ingeniería civil. La regulación de los recursos hídricos es una función básica del proyecto, que de forma ordinaria está vinculado a otras funciones: abastecimiento, regadío, refrigeración, producción energética, (regulación de avenidas) Estos proyectos tienen una gran capacidad transformadora del territorio, con marcados impactos positivos y negativos. La construcción supone una alteración potente del régimen hidrológico, y la explotación implica la gestión y transferencia de importantes volúmenes de recursos hídricos.
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El objetivo primordial es almacenar grandes cantidades de agua para diferentes propósitos:
•Riego. •Abastecimiento poblacional. •Generación de energía
hidroeléctrica. •Control de inundaciones. •Para recreación, pesca,
actividades deportivas. •Usos múltiples.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de INGENIERÍA HIDRÁULICA En la actualidad hay aprox. unas 45.000 presas en todo el mundo, regulando cerca del 15% de los caudales superficiales fluyentes. La superficie ocupada por el agua embalsada es del 1% de la superficie; y la fragmentación del continuo hidrológico ha afectado al 60% de los ríos.
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TIPOS DE PRESAS De acuerdo al tipo de material predominante en su construcción se clasifican en dos grupos: presas de materiales sueltos y presas de fábrica (concreto).
Presas de Tierra: •Secciones Homogéneas. •Sección graduada o zonada, con núcleo impermeable. •Sección de enrrocamiento (escollera) con corazón impermeable. •Presas de pantalla.
Presas de concreto u hormigón: •Presas de gravedad (mayor volumen de hormigón sin estribos). •Presas de contrafuerte (presas de gravedad aligeradas con
elementos estructurales transversales) •Presas de Arco gravedad (con estribos y planta en arcos) •Presas de arco bóveda (estructuras esbeltas, planta y sección curva)
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Presas de Tierra:
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PARTES CONSTITUYENTES DE UNA PRESA •Presa (material de concreto o de tierra) •Aliviaderos o vertedor de excedencias. •Obras de toma. •Vaso de almacenamiento •Obras misceláneas (Instalaciones, vialidad)
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Presas de gravedad
Son estructuras de hormigón de sección triangular; la base es 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 radica en su propio peso. Es el tipo de construcción más duradero y el que requiere menor 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.
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Presas de bóveda o de arco Este tipo de presa utiliza los fundamentos teóricos de la bóveda. La curvatura presenta una convexidad dirigida hacia el embalse, así la carga se distribuye por toda la presa hacia los extremos; las paredes de los estrechos valles y cañones donde se suele construir este tipo de presa. En condiciones favorables, esta estructura necesita menos hormigón que la de gravedad, pero es difícil encontrar emplazamientos donde se puedan construir.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de INGENIERÍA HIDRÁULICA Presas de contrafuertes
Las presas de contrafuertes tienen una pared que soporta el agua y una serie de contrafuertes o pilares, de forma triangular, que sujetan la pared y transmiten la carga del agua a la base. Estas presas precisan de un 35 a un 50% del hormigón que necesitaría una de gravedad de tamaño similar. Hay varios tipos de presa de contrafuertes: los más comunes son de planchas uniformes y de bóvedas múltiples. A pesar del ahorro de hormigón las presas de contrafuertes no son siempre más económicas que las de gravedad. El coste de las complicadas estructuras para forjar el hormigón y la instalación de refuerzos de acero suele equivaler al ahorro en materiales de construcción. Pero este tipo de presa es necesario en terrenos poco estables.
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METODOLOGÍA DE LOS ESTUDIOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS Los estudios geológicos y geotécnicos de presas se desarrollan en consonancia con las distintas fases del proyecto y construcción de una presa
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ESTUDIOS A REALIZAR EN PRESAS
Estudios a realizar para construir las presas: 1.- Estudio Hidrogeológico. 2.- Estudio topográfico. 3.- Estudio geológico. 4.- Estudios geotécnicos. 5.- Estudios económicos. 6.- Estudios de Impacto ambiental.
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RECONOCIMIENTOS GEOLÓGICOS E INVESTIGACIONES
in situ
Las investigaciones in situ para presas dependen tanto de las condiciones geológicas como el tipo de presa, sus dimensiones y estructuras auxiliares, debiendo adaptar en cada caso los reconocimientos a las condiciones del proyecto.
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Aspectos a considerar en los estudios geológicos, regionales y estudios previos de cerradas.
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CRITERIOS GEOLÓGICOGEOTÉCNICOS DE SELECCIÓN DE PRESAS
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CARACTERISTICAS DE UNA PRESA ¿Cómo seleccionar el tipo de presa?, Cuáles son las características principales? 1.- Debe ser lo más impermeable posible, geológicamente óptima. 2.- Debe poseer un sitio adecuado para colocar la presa, es decir, una garganta y un suelo resistente. 3.- Disponibilidad de materiales de construcción próxima a la presa. 4.- Geológicamente estable para fundar estribos. 5.- Buena capacidad de almacenamiento, es decir, que se almacenen grandes volúmenes de agua, con costos relativamente bajos. 6.- agua de buena calidad. 7.- Sitio apropiado para la colocación de aliviaderos u obras de toma.
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CARACTERISTICAS DE UNA PRESA Materiales geológicos para la construcción: Se inicia en los estudios previos, deben cumplir los siguiente requisitos: -Volumen apropiado a la magnitud de la presa. -Calidad adecuada para los diferentes fines. -Distancia operativa. -Facilidad de extracción. -Condiciones medio-ambientales aceptables para su explotación.
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MATERIALES GEOLÓGICOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE PRESAS
Según la utilización del material se tiene:
Núcleos impermeables: Impiden el paso a través del cuerpo de la presa: -Baja permeabilidad < 10-5cm/seg. -Arcillas y limos o arenas con alto contenido de arcillas, o margas y argilitas. -IP entre 15 y 35. -Se compactan en espesores de 20 a 30 cm con rodillo pata de cabra.
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Espaldones o escolleras: -Transmiten a la presa resistencia y estabilidad, y la protegen de la erosión. -Se compactan a menores de 2 m de altura con rodillos vibratorios. -Menor al 5% de finos y bien gradados. Filtros y drenes: -Evitan el paso de las partículas finas de los materiales contiguos y permiten el drenaje -Son materiales granulares, con criterio granulométrico estricto, ausencia de finos, alta resistencia e inalterables. Áridos para hormigones.
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CONDICIONES GEOLÓGICOGEOTECNICAS DE CIMENTACIÓN EN PRESAS
Fuerzas Ejercidas
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Mecanismos de Rotura
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MECANISMO DE FALLA EN PRESAS TIERRA
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MECANISMO DE FALLA EN PRESAS TIERRA