TP-3 ingenieria civil 1 utn FRGP

INGENIERÍA CIVIL I Grupo N°5

Titulo Informe: Obras hidráulicas U.T.N. Fac. Reg. Gral. Pacheco

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Año: 2018



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1) INTRODUCCION: 1.1 TEMA DEL TP: En el siguiente trabajo se hace una breve introducción sobre las diferentes obras hidráulicas, con sus respectas características y conceptos generales. Mas adelante se detalla la obra hidráulica asignada para desarrollar en este informe. Primero, se mencionan las obras hidráulicas y una breve introducción de ellas caracterizándolas y marcando los aspectos que se deben considerar al proyectar y antes de construir. Las obras hidráulicas son aquellas construcciones que comprende el campo de la ingeniería civil y ti ene como función el controlamiento del agua proveniente tanto de ríos como mares con fines de aprovechamiento o defensa.

Algunas de las clasificaciones clasificaciones que comprenden comprenden las obras hidráulicas son las siguientes: -Presas y represas -Canales (para riego, agua potables y navegación) -Túneles para conducción de agua -Entubamientos -Provisión de agua potable -Eliminación de líquidos cloacales -Desagües pluviales

Presas y represas: Son llamadas así, a aquellas barreras fabricadas de hormigon o piedra u otros materiales sueltos. Construidas junto a los ríos o arroyos, para embalsar el agua en el cauce fluvial y elevar su nivel con el objetivo de derivarla, mediante canalizaciones de riego, para su aprovechamiento en abastecimiento o regadío, en eliminación de avenidas para evitar inundaciones o para



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generalizar energía eléctrica a través de transformadores por la fuerza del agua contenida. Las represas o presas se pueden clasificar de la siguiente manera: - Represa de gravedad : El mecanismo resistente de este tipo de presas es, principalmente, el rozamiento del cuerpo de presa con el terreno sobre el que se apoya debido a su gran peso (resistencia al deslizamiento). Además, para evitar el vuelco, la resultante de los empujes del agua y el peso propio debe estar contenida en la base del cuerpo de presa.

- Represa de arco: La presa de arco está diseñada para que la fuerza del agua contra ella, conocida como presión hidrostática, presione contra el arco, comprimiendo y fortaleciendo la estructura a medida que empuja hacia su cimiento o contrafuertes.

- Presas Aligeradas o de Contrafuertes: Este tipo de presas poseen un mecanismo resistente similar al de las presas de gravedad. Se trata de presas en las que la “cabeza” está inclinada y apoyadas sobre unos elementos más largos denominados “colas” que se colocan aguas abajo sujetando la cabeza a lo largo del cuerpo de presa.



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- Presas de materiales sueltos: Las presas de materiales sueltos son presas muy versátiles que se construyen prácticamente con cualquier material, por lo que son las más abundantes en el mundo. Tienen sección trapezoidal y son mucho menos esbeltas que las presas de fábrica, siendo su principal característica la zonificación de sus materiales, es decir, cada tipo de material se coloca donde mejor ejerce su función.

Túneles De acuerdo a la fisonomía del terreno muchas veces se hace necesario efectuar túneles a fin de poder llevar agua de un lado al otro de una elevación montañosa, lo cual solo puede llevarse a cabo a través de un túnel que atraviese la misma, con una determinada inclinación a f in de poder trasladar el líquido por gravedad, caso contrario se haría necesario un sistema de bombeo con el consabido gasto de combustible que necesita. Estos túneles se excavan en la roca y a medida que se van excavando se colocan cimbras metálicas de protección que luego ofician como encofrados perdidos, en oportunidades y debido a las características del terreno deben hacerse infiltraciones de mortero de cemento líquido a presión para darle consistencia al suelo y evitar que perturben con posterioridad a los túneles.



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Foto: Tunel

Canales Los canales son conductos abiertos o cerrados en los cuales el agua circula debido a la acción de la gravedad y sin ninguna presión, pues la superficie libre del líquido está en contacto con la atmósfera; Esto quiere decir que el agua fluye impulsada por la presión atmosférica y de su propio peso. Dentro de la construcción de canales podemos decir que algunos pueden tener por finalidad lo mencionado precedentemente, es decir el r iego, también existen otros que se han construido para provisión de agua potable.

Foto: Canal de riego



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OBRAS DE PROVISIÓN DE AGUA POTABLE: El objetivo de la obra es proveer a la población de agua tratada bacteriológicamente a través de la red distribuidora que cubre el radio urbano, con conexiones domiciliarias, en forma continua durante las 24 horas, construyéndose para ello una red de distribución complementada con un sistema de captación, impulsión, tratamiento y reserva.

Las obras de provisión de agua potable podemos dividirlas en las siguientes partes: - Fuentes - Conducción - Tratamiento - Almacenamiento - Red de Distribución

Foto: Obra de cañerías de agua potable



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FUENTES: Dentro de las fuentes que podemos citar de donde proveernos de agua para ingesta del ser humano tenemos: - - - - - - - - -

Superficiales. Ríos. Lagos. Lagunas. Esteros. Profundas Manantiales. Perforaciones. Pozos de gran diámetro.

Foto: Esteros del ibera

OBRAS DE DESAGÜES DE LÍQUIDOS CLOACALES La red cloacal es un sistema de cañerías, mayores y menores, que recogen los desagües cloacales domiciliarios y los derivan hacia las plantas depuradoras, donde las aguas sucias reciben tratamiento y los controles de calidad necesarios.



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Estas obras están compuestas de la siguiente forma:

-

Red de recolección. Bocas de registros. Estaciones de bombeo. Plantas depuradoras.

Diagrama de planta depuradora

OBRAS DE DESAGÜES PLUVIALES Los desagües pluviales son los conductos construidos para desagotar el agua de lluvia que se acumula en los lugares donde hay asfalto, ya que la misma no puede ser absorbida por la tierra. Estas obras están compuestas por las siguientes partes: -

Sumideros.

-

Conductos de enlaces.



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-

Conductos pluviales.

-

Cursos de agua o grandes pluvioductos.

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Foto: construcción de conductos

1.2 SUBTEMA: La tipología de las obras hidráulicas que se nos asigno es la Represa Roggero, para realizar un análisis de sus características en base al desarrollo de su funcionamiento. Está ubicada a 40 km de la ciudad de Buenos Aires, entre La Reja y Mariano Acosta, partidos de Moreno, Merlo, Marcos Paz y General Rodríguez, Provincia de Buenos Aires, Argentina.



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2) DESARROLLO 2.1 OBJETO DE LA OBRA: La Represa Ingeniero Carlos F. Roggero o mejor conocida como represa Roggero está ubicada entre los partidos de Moreno y General Rodríguez. La construcción de la represa se debió construir por las recurrentes inundaciones de la zona ribereña del Río Reconquista. Los vecinos del pueblo de Paso del Rey se veían especialmente afectados por estar la localidad a sólo 14,53 m sobre el nivel del mar; Atendiendo los reclamos de los vecinos de Paso del Rey, en 1959 Oscar Alende encomendó al Director de Hidráulica del Ministerio de Obras Públicas, el ingeniero Carlos Francisco Roggero, el estudio de una solución para el problema de las crecidas del Reconquista. En 1964 el estudio concluyó que



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se debía construir una presa reguladora del cauce del río. La obra se inició en 1967, costó 1200 millones de pesos moneda nacional y se concluyó en 1972. Se la bautizó con el nombre del ingeniero Roggero quien recientemente había fallecido.

Foto: Presa 11oggero

Antes de la construcción del dique (1968-1972), la zona era un mosaico de campos dedicados a la agricultura y ganadería con los arroyos que crecían en caudal durante las épocas de lluvias (principalmente en primavera) y conservaban un mínimo de agua durante el resto del año. A partir del mayor poblamiento del curso medio e inferior de la cuenca del río Reconquista, las crecidas provocaron inundaciones en las poblaciones aguas abajo. La solución a este problema fue la construcción de 3 diques: el Roggero, El Durazno y La Choza; éstos dos últimos emplazados sobre los arroyos homónimos. A partir de mediados de la década del 70 cada crecida era regulada por la Dirección de Hidráulica de la Provincia de Buenos Aires. Esto formaba muchas veces un embalse de varias hectáreas detrás de cada represa para que su escurrimiento fuera más controlado. La ubicación del dique brinda potencialidad al funcionamiento de la red de reservas urbanas de la región, ya que se encuentra en la segunda corona del área metropolitana de Buenos Aires, incluida en una de las regiones de mayor concentración de población y actividades del país y del cono sur. Este carácter metropolitano, pone de relieve el objetivo educativo y como muestrario del paisaje original local, contando con más de 60.000 visitantes registrados como promedio anual. En el público del sitio se destacan alumnos y docentes de la comunidad educativa del partido y comunas contiguas; vecinos; naturalistas; fotógrafos; deportistas, entre otros.



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Los parques verdes adjuntos al dique tienen áreas de recreación para los vecinos o el público visitante con áreas de camping, cabañas, quinchos, mesas y parrillas, piletas, proveeduría, alquiler de bicicletas, juegos de recreación para grupos familiares/institucionales, observación de aves nativas en el lagoestanque de fauna.

Foto: Camping anexo al dique

La laguna del dique se forma a través de tres canales que desembocan allí. A partir de las compuertas, nace el río Reconquista de 6 m de ancho y un largo de 45 km, desembocando en el río Luján y este en el río de la Pl ata.



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2.2 ASPECTO ESTRUCTURAL: El tramo central está conformado por una presa de gravedad de hormigón masivo convencional de 260 m de largo y en su parte superior se realizó una calzada pavimentada de 7,6 m de ancho que también sirve de puente, según se representa en los esquemas mostrados abajo. La presa tiene un vertedero de 40 vanos que abarca toda la longitud del cierre de hormigón y además cuenta con 20 orificios de descarga en el interior del cuerpo de la presa, y en la parte inferior se hallan dos compuertas de 1 m por 1 m que permiten el escurrimiento del agua proveniente del descargador de fondo. El sistema de presa de regulación se complementa con dos presas más pequeñas emplazadas sobre los afluentes del Río Reconquista: el Arroyo Durazno y el Arroyo La Choza

Esquemas de las secciones transversales de la presa:



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Esquema de vanos de vertederos

Fuerzas interactuantes: Peso propio:

=∗ºº Donde:

el pesp del Hormigón Armado es 2400 kg/m3 ;

“S” es la sección transversal de la presa El peso propio “G” quedará expresado de manera unitaria en kg/m

Reacción del Suelo:

=− La reacción que deberá proveer el suelo o esfuerzo Normal, es equivalente al peso propio antes calculado, cuya recta de acción será la misma, pero de sentido opuesto.

Presión ejercida por la columna hidrostática del Embalse, (aguas arriba):

 = .. 2 = 12 .  .  [ ]  representa la densidad del agua, de 1000 kg/m3 Donde: H es la altura mayor de la cota del embalse



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El valor se determina según el cálculo de la sección triangular, que responde a la distribución de presión, variable según la columna hidrostática. Se obtiene una fuerza equivalente, que se ubicará a dos tercios de la base del triángulo de distribución de la presión. Las unidades resultantes también se obtienen de manera unitaria, en kg/m.

Presión ejercida por la columna hidrostática del Río de la Reconquista, (aguas abajo):

 = .ℎ. ℎ2 = 12 .  .ℎ  [ ] El proceso es similar al anterior, con la variante de la menor altura obtenida aguas abajo “h”. Para el caso crítico, se considera nulo el valor de esta altura, obteniendo resultados más conservadores.

Fricción lateral con el suelo:

 =  . La fuerza de rozamiento, dependerá del estático, el cual es adimensional.

 o coeficiente de rozamiento

Verificaciones de estabilidad: En cuanto a las verificaciones de estabilidad cinemática, se analizan todas las variantes posibles en cuanto a traslación y rotación en torno a sus ejes: Hundimiento:

> → .  >  Donde:

b: representa el área de apoyo total de la base de la presa, en m2



La tensión admisible (  ) del suelo donde se encuentre fundada la presa, se indica en unidades de kg/cm 2 Desplazamiento

 +  >  + 



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 +0 >  +  Para cálculo del desplazamiento no se considera el esfuerzo del río, haciendo nulo dicho término.

"

Se adiciona el término “ que representa un factor de seguridad adoptado en el cálculo

Volcamiento (respecto al punto “c”) Se analiza el volcamiento, cuyo momento volcador debe ser menor que el momento estabilizador de la presa. En el caso particular de la presa Roggero, la forma constructiva de la misma, permite aumentar el brazo de palanca “g”, aumentando por lo tanto el momento estabilizador ME

 =  . 3

 =.+ . ℎ3  ≥  . El momento volcador resulta de multiplicar la fuerza equivalente de la presión ejercida por la columna de agua del embalse, por la altura desde la base del triángulo de distribución de presión aguas arriba. Para la determinación del momento estabilizador, se considera el peso propio multiplicado por la distancia desde el centro de masa o centro baricéntrico, al punto “c” representado en el esquema. En cuanto al momento estabilizador producido por la columna hidrostática del río Reconquista, se puede tomar en consideración o no para el cálculo, debiendo siempre considerar la peor condición de estado operativo. Si resulta factible un eventual descenso de este nivel, este término se debe anular en el cálculo, por razones de márgenes de seguridad.



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2.3 IDENTIFICACiON DE UNA PROBLEMÁTICA A lo largo de este informe, se trata el tema de obras hidráulicas con el subtema asignado la represa Roggero en el cual se buscará una problemática existente y se analizará y encontrará una solución adecuada para el mismo. La problemática presente en esta represa, son las continuas muertes por ahogamiento de las personas que utilizan la represa como balneario, ya que son arrastrados por la fuerza del agua contra sus muros. Por ello, se busca encontrar una solución adecuada para prohibir el paso de las personas hacia la represa Roggero.

CONDICIONES O VARIABLES A CUMPLIR Como condición fundamental, la solución a seleccionar debe ser capaz de ser segura y mantener su durabilidad y estabilidad. Cualquier posible solución que no cumpla con estos requisitos será excluida y no se procederá al posterior análisis.

Seguridad: estos uno de los factores a tener principalmente en cuenta, ya que si la posible solución no cumple con esta condición no será considerada para el siguiente análisis.

Durabilidad: deberá tener una durabilidad mínima de 1 año y con un mantenimiento apto para su función, permitirá mayor durabilidad.

Estética: al tratarse de una represa de atracción turística, la posible solución no debe entorpecer la vista de la misma.

Costo: esta variable nos es importante, ya que el costo será solventado por el municipio al cual pertenezca la represa.



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PLANTEO DE LAS SOLUCIONES Y DESCRIPCION DE LAS PRINCIPALES CARACTERISTICAS Las posibles soluciones que se analizaran son:

-Carteles de prohibición -Demarcación zonas peligrosas -vigilancia policial

CARTELES DE PROHIBICION Esta posible solución consiste el colocar carteles de prohibición sobre columnas de material resistente a los cambios climáticos, por los alrededores de las inmediaciones de la represa.

Ilustración: Cartel de prohibido bañarse.



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Ventajas: fácil colocación, bajo costo y una buena estética. Desventajas: poco seguro ya que algunos visitantes no respetan los carteles, poca durabilidad.

DEMARCACION DE ZONAS PELIGROSAS La segunda solución posible consiste en colocar mallas flotantes (andariveles), en todo el perímetro de la represa. Estas irían ancladas con pesos en la profundidad del lecho el cual no permiten que la corriente del agua las mueva. Suelen usarse como separación en las piscinas de natación.

Ilustración: mallas

Ventajas: fácil montaje, medianamente estético, posee durabilidad y se seguro. Desventajas: un leve mantenimiento y medianamente costoso (sin importancia ya que el gasto es sustentado por el municipio).



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GARITA DE SEGURIDAD Esta última solución posible es la colocación de una garita de seguridad empleada por el municipio para ejercer vigilancia en el día.

Ilustración: ejemplo de garita

Ventajas: fácil montaje, buena estética. Desventajas: poco seguro, ya que la persona que hace la vigilancia podría descuidarse durante el día. Alto costo de mantenimiento del servicio de seguridad.



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SOLUCION DE LA POSIBLE SOLUCION ADECUADA SEGURIDAD DURABILIDAD ESTETICA 50% 20% 20%

COSTO 10%

TOTAL

CARTELES

5

2.5 7

1.4

5

1 7

0.7 24

5.6

DEMARCACION

9

4.5 6

1.2

5

1 6

0.6 26

7.3

VIGILANCIA

7

3.5

0.8

6

1.2 2

0.2 19

5.7

4

Desarrollo breve de la ejecución de la solución seleccionada: Luego del análisis correspondiente, la solución adecuada para esta problemática es la colocación de mallas flotantes como demarcación de las zonas inseguras.

Ejecución: Se anclan los soportes de hormigón al fondo del rio formando así una base fija para amarrar los andariveles. Una vez fijados estos se procede a la colocación de los de las mallas con sogas que van sujetas a los extremos de ellas.

Ilustración: ejemplo mallas en piscina



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3.0 CONCLUSIÓN A lo largo del presente informe se han desarrollado las diversas tipologías de obras hidráulicas, empleadas para ya sea de producción de energía eléctrica, o regulación de cauces de ríos, existiendo en el primer caso un beneficio económico, mientras que, en el segundo caso, se busca una finalidad social, mejorando la calidad de vida de los habitantes de las zonas afectadas por las potenciales crecidas de los ríos de la zona. Este último caso es el que fue analizado en el subtema del presente informe, donde se observó el aspecto estructural de la presa Roggero, contemplando los tipos de carga que soporta una presa de dichas características y la forma de aplicación de las mismas. Se planteó una problemática de existencia actual, la que es el peligro que representa para los visitantes de la presa, la utilización del dique como sector de balneario, actividad que se encuentra prohibida en la zona, por el peligro que representa la fuerza de succión del agua. Para ello, se aplicó la Metodología de Trabajo del Ingeniero, la cual presenta cinco pasos que deben ser cumplimentados en forma rigurosa. Con esto se llegó a la conclusión de que lo mejor es utilizar mallas flotantes para demarcar las zonas de peligro. Dicho esto, se aconseja combinar más de un método para darle solución a esta problemática ya que se trata de la seguridad de la vida de las personas.



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4.0 GLOSARIO Andarivel: Es una palabra que tiene como significado (en náutica) como un cabo grueso hecho con material natural o sintético que está tendido entre dos orillas de un canal o río o dos puntos distintos en un río el cual se utiliza para demarcar un territorio y para avanzar cobre ella con las manos con embarcaciones pequeñas.

Baricentrico: Es un punto tal, que cualquier recta que pasa por él, divide a dicho segmento en dos partes de igual momento respecto a dicha recta.

Contrafuerte: Estructura, como un pilar o un arco, adosada a la parte exterior del muro de un edificio con el fin de reforzarlo en los puntos en que la construcción soporta mayor empuje.

Pluvioducto: Ducto que se destina para el retiro de las aguas pluviales. Succión: Absorción de algo, especialmente de un líquido o un gas. Vano: Espacio de una estructura porticada que queda abierta entre apoyos y vigas.

5.0 GLOSARIO Construmatica.com (2014) Construmática, metaportal de Arquitectura, Ingeniería y Construcción. Recuperado el 7 de septiembre de 2018 de http://www.construmatica.com/

Autor: Merrit F. Año de publicación: 1999 Título: Manual del Ingeniero Civil Lugar de publicación: España Editorial: McGraw-Hill

Dique Roggero. (S.f.). En Wikipedia. Recuperado el 7 de septiembre de 2018 de https://es.wikipedia.org/wiki/Dique_Roggero



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