UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO ESCUELA DE POSGRADO MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL CON MENCIÓN EN ESTRUCTURAS CONTROL 03 JHERMAN BILL TELLO SARMIENTO ALUMNO: EVELIO HILARES SOLIS 1. 2. 3. 4.
Definir un punto de control Estimas Qmax en (HECHMC) Asumir un volumen de demanda Determinar los niveles de operación (namino, namin, namo, name) determinar geometría 5. Realizar el análisis con cadan 6. Realizar analisisi con ABAQUS
INDICE
INTRODUCCION
PAG 2
1 OBJETIVOS
PAG3
2 UBICACIÓN Y VÍAS DE ACCESO
PAG 3
3 ESTUDIOS BÁSICOS
PAG 4
3.1 CLIMATOLOGÍA E HIDROLOGÍA 3.1.1 CLIMATOLOGÍA 4 HIDROLOGÍA HIDROLOG ÍA 4.1 OFERTA HÍDRICA
PAG 6
5 PLANTEAMIENTO PLANTEAMIENTO DE LA PRESA RONTOCCOCHA
PAG 11
6 ESTUDIO HIDROLÓGICO
PAG 12
7 DISEÑO DE LA PRESA
PAG 16
8 CARACTERÍSTICAS CARACTERÍ STICAS GEOMÉTRICAS GEOMÉT RICAS DE LA PRESA
PAG 16
9CONCLUSIONES 9CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
PAG 17
10 ANEXOS
PAG 18
1
INTRODUCCION
En la actualidad, el medio ambiente en que vivimos experimenta un proceso de cambios que se manifiestan principalmente en las anomalías climáticas tales como la presencia del Fenómeno El Niño entre otros. Esta situación nos obliga a plantear diversas alternativas para la toma de decisiones que favorezcan el desarrollo y construcción de infraestructuras de afianzamiento hídrico y prevención, para poder de alguna manera mitigar sus efectos sobre la población de nuestro país. Los riesgos actuales, producto del cambio climático, están vinculados directamente con las reservas de agua. Tenemos por una parte los glaciares, que son grandes depósitos de agua que tienen una relación directa con los aportes del flujo base, que están en franco retroceso o reducción; y por otro lado están las pérdidas de cobertura vegetal, deforestación, desertificación y otros temas relacionados, que son generadores de cambios, los mismos que producen flujos más pronunciados y más cortos. Podemos disponer de una lista de medidas estructurales y no estructurales, pero lo que se nos ocurre recurrentemente es construir más represas y reservorios, respecto del cual se pueden mencionar los problemas ambientales asociados a su construcción: como su emplazamiento, ya que involucra a un espacio que se perderá para siempre; los problemas de eutrofización, cambios en la morfología de los ríos, alteración en los ecosistemas y otros más, los cuales resultan tanto en número y en repercusión, de menores consecuencias consecuencias frente a la escasez de agua. Al respecto, es importante remarcar que las inversiones que deban hacerse
en
proyectos
vinculados
a
generar
espacios
artificiales
de
almacenamiento de agua como las presas o reservorios, deben planificarse y ejecutarse con criterios que consideren su ubicación geográfica, el estado actual de la infraestructura, la disponibilidad hídrica, vulnerabilidad ante eventos extremos, entre otros, y en algunos casos se puede inclusive dejar de priorizar el criterio de la relación beneficio-costo, puesto que no existe peor calamidad que la de quedarse sin agua. Por lo tanto; es necesario hacer todos los esfuerzos para disponer de la información muy detallada sobre el estado actual de todas 2
las estructuras de almacenamiento que se tienen en el Perú principalmente las presas, a partir del cual se pueda desarrollar toda la reglamentación necesaria al respecto
1.- OBJETIVOS El objetivo principal de este trabajo es el planteamiento de una presa de concreto el cuales estará sistematizados por una serie de sodtwares de apoyo que servirán para la toma y recolección de datos, asi como tan bien el apoyo de algunos sistemas informativos climatológicos y algunas instituciones pertinentes
Identificación y planteamiento de una presa de concreto. Trabajo de gabinete: recopilación de toda la información disponible sobre las presas identificadas y contacto con los distintos titulares.
2.- UBICACIÓN Y VIAS DE ACCESO 2.1 UBICACIÓN Ubicación política Región : Apurímac Provincia : Abancay Distrito : Abancay - Tamburco Ubicación geográfica La microcuenca Mariño, tributaria a la sub cuenca del río Pachachaca, se ubica al noroeste de la provincia de Abancay, capital de l a Región Apurímac; varía de los 1,700 a 5,200 msnm, ubicada entre 72º45’ a 72º55’ de longitud oeste y 13º40’ a 14º00’ de latitud sur cubriendo un área ár ea de 228 km². Los Sistemas de riego de Cuenca Baja, se encuentran dentro de la Microcuenca del rio Mariño, específicamente abarca los sectores de Pachachaca B, Pachachaca Pachachaca C, Paltaypata y San Gabriel, que se ubican u bican en la parte suroeste de la MC Mariño. Ubicado A 72º55’ de longitud oeste y 13º40’ de latitud latit ud sur a una altitud de 1,700 a 2,000 msnm.
2.2 DE LA CUENCA De manera creciente las demandas para agua de riego aumentan, mientras la oferta cambia en cuanto a la variabilidad de la disponibilidad por razones de la degradación de las áreas de alimentación y por ende la capacidad de poder aprovechar, captar y almacenar suficientemente una parte del ciclo hidrológico. Por el otro lado los efectos del cambio climático influyen aún más sobre la variabilidad de las lluvias, las ocurrencias, momentos de mayor intensidad y 3
escorrentías difícil de aprovechar y los momentos de ausencia y sequías. La buena o limitada gestión social de los sistemas de riego, los derechos y los arreglos sociales sobre la distribución, las infraestructuras y tecnologías de riego influyen también sobre si la disponibilidad de agua en las diferentes partes de una cuenca alcanza la creciente demanda con competidores de otros usos y usuarios. En el caso de la microcuenca Mariño se expresa, como un sentido común y generalmente aceptado, que “el agua ha disminuido disminuido en la cuenca y que ya no abastece como antes”. Sin embargo un buen sustento de estudio de estudio aún faltaba. El reciente estudio del balance hídrico (CAS-UE PDA, octubre 2012) indica que un déficit hídrico en la micro cuenca (de manera diferenciado en las diferentes partes de la cuenca) puede ser cierto o que por lo menos se está llegando a límites límit es de poder balancear la oferta con la demanda y que por un lado hay que atender mucho más sistemáticamente la conservación de las tierras y zonas de captación y almacenamiento almacenamiento de las aguas de las lluvias y por el otro lado un más cuidadoso y eficiente uso de los recursos hídricos en diferentes partes de la micro cuenca (en relación a la disponibilidad y calidad del agua). Ahora, la pregunta surge de quién debe cuidar y conservar los recursos hídricos con fines de riego, considerando considerando que los usuarios de riego no siempre son los que q ue tienen acceso al territorio de la captación y conservación de las agua de las lluvias. ¿A quiénes debe interesarles, a las autoridades públicas o a los usuarios mismos, o a ambas partes? Suena lógico que sean los últimos. Los usuarios directos y ojala con el apoyo de la gestión pública que se supone debe cuidar que haya suficientes condiciones para los pueblos para poder vivir y desarrollarse aún más en armonía con el ambiente.
3.- ESTUDIOS BÁSICOS 3.1 Climatología e Hidrología 3.1.1 Climatología En general el comportamiento climático en la zona de influencia del proyecto es homogéneo, homogéneo, muestra un corto periodo de lluvias intensas que abarca los meses de diciembre a marzo en los cuales la precipitación total mensual supera los 100 mm; en los meses de septiembre, octubre y noviembre, se presenta una estación relativamente húmeda con lluvias ocasionales de mu y baja intensidad, mientras que de mayo a setiembre, se presenta una temporada de secas. En base a la información de las estaciones meteorológicas de Abancay pertenecientes al Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI), se
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determinaron las principales variables climatológicas, cuyo resumen se puede observar en los Cuadros siguientes
• Temperatura En la estación Abancay, la temperatura promedio anual mínima es de 10.4ºC y la temperatura promedio anual máxima es de 21.5ºC; registrándose la más baja en el mes de julio (8.4ºC) y la más alta en el mes de noviembre (24.0ºC). • Humedad Relativa En la estación Abancay, la humedad promedio anual es de 87.0%; registrándose la más baja en el mes de noviembre (81%) y la más alta en los meses de febrero y marzo (93%).
•
Velocidad del Viento
En la estación Abancay, la velocidad del viento promedio anual es de 159.0 km/día, registrándose la más baja en el mes de julio (136 km/día) y la más alta en el mes de noviembre (215 km/día). •
Horas de Sol
En la estación Abancay, las horas de sol promedio anual es de 7.6 horas/día, registrándose la más baja en el mes de marzo (6.3 horas/día) y la más alta en el mes de noviembre (8.9 horas/día). •
Radiación Solar
5
En la estación Abancay, la radiación solar promedio anual es de 19.9 MJ/m²/día, registrándose la más baja en el mes de junio (16.3 MJ/m²/día) y la más alta en el mes de noviembre (24.1 MJ/m²/día). •
Evapotranspiración ETo
En la estación Abancay, la evapotranspiración promedio anual es de 3.4 mm/día, registrándose la más baja en el mes de julio (2.67 mm/día) y la más alta en el mes de noviembre (4.14 mm/día). En el Cuadro Nº 4.4, se presenta la evapotranspiración de la estación Abancay en mm/día y mm/mes.
4
Hidrología
4.1
Oferta Hídrica
Durante la formulación del estudio se han establecido 163 puntos de aforos distribuidos en Lagunas (14), Río (22 puntos a lo largo de los cauces) Quebrada (42 puntos a lo largo de quebradas) y Manantes (85).
6
DELIMITACION DE LA CUENCA Y PARAMETROS
4.2
Caudal Ecológico
Con la finalidad de preservar los valores ecológicos y hábitats naturales así como la biodiversidad y las funciones ambientales, se ha previsto un Caudal Ecológico. Para el cálculo del Caudal Ecológico propiamente dicho (QEPD) existen varias metodologías y conceptos desarrollados, sin embargo para este caso estimaremos este caudal como un 10% del caudal medio mensual anual.4
7
4.3
Demanda Hídrica
En la demanda hídrica se ha considerado en primer lugar los derechos actuales de agua para de consumo humano de fuentes compartidas con los usuarios de riego (Laguna Rontoccocha y Manante Marca Marca) los mismos que se encuentran debidamente otorgados por el ALA Medio Apurímac – Pachachaca (Ex ATDR) y por acuerdos de distribución de agua entre EMUSAP, usuarios de agua y Comité de Gestión de la Microcuenca del río Mariño). También se ha establecido la demanda de agua para riego con la mejora de los sistemas de riego (eficiencias de riego) y cedula de cultivos propuesta. Finalmente se han tomado en cuenta los derechos de uso de agua de los sistemas de riego.
4.4
Geología
Este estudio nos permite conocer las unidades litológicas y los depósitos recientes que afloran en el ámbito del proyecto, las geoformas, estructuras y los fenómenos geodinámicos que pueden ocasionar el colapso de la infraestructura de riego planteada, recomendando medidas correctivas (de protección y estabilización) que garanticen su funcionamiento y durabilidad.
4.5
Geomorfología
La morfología del área de estudio es accidentada y heterogénea, su superficie que es el resultado de los procesos endógenos, tectónicos, erosivos y geodinámicos que se desarrollaron durante millones de años y siguen desarrollándose hasta la actualidad; las grandes oscilaciones climáticas ocurridas en el Cuaternario antiguo (Pleistoceno) han influido en la configuración 8
de los rasgos geomorfológicos del Proyecto que se ubica entre los 1,700 a 4,700 m s.n.m. En el Proyecto se distinguen 03 unidades geomorfológicas regionales importantes, detectando en cada una de ellas geoformas peculiares: • Mesetas Altas • Cordillera Oriental. • Zona de Valles. Estas geoformas han sido descritas en detalle en el anexo correspondiente
4.6
Estratigrafía.
En la zona de estudio se reconoció unidades estratigráficas cuyas edades van del Paleozoico Superior al Cuaternario Reciente, a continuación se describe brevemente las unidades identificadas (ver plano geológico de la microcuenca de las lagunas y el Plano geológico general del Proyecto de Riego): Grupo Copacabana Inferior (Pi – co-i), Unidad que aflora al Nor Oeste (NW) de la ciudad de Abancay, específicamente en La zona alta de Karkatera y Huayllabamba, con mayor exposición en el Nevado de Ampay, donde está constituida por una potente secuencia de calizas fosilíferas de color gris oscuro, detríticas, con estratificación definida en bancos gruesos masivos que alternan con bancos delgados de 5 a 20 cm de espesor. Estas calizas en ciertos niveles de la secuencia presentan abundantes restos fósiles convirtiéndose casi en una Lumaquela. Le asignan una edad Permiana Inferior. Rocas Volcánicas (Qp – v), La actividad volcánica reciente en la zona está representado por afloramientos de andesita e ignimbritas que constituyeron un manto que relleno el valle de Abancay en la zona alta, rocas que sugieren una relación con una actividad epirogénica (distención) y que probablemente sea contemporánea con alguna fase del levantamiento de los Andes. Unidad que aflora en los sectores de Socllaccasa y Llañucancha (observados en los cortes de la carretera Abancay – Cusco). • Depósitos Cuaternarios, Los depósitos cuaternarios ocupan la mayor extensión de la zona de estudio, se encuentran cubriendo al substrato rocoso con espesor variable (desde escasos centímetros a varios metros), son de origen glacial (fluvioglaciares y morrenas), aluvial y eluvial como resultado de la interacción fisicoquímica del medio que aumenta a medida que disminuye la altitud.
4.7
Geodinámica
El Proyecto se encuentra en una área geográfica con rasgos topográficos de relieve bastante accidentado al estar emplazado en tres unidades 9
geomorfológicas bien marcadas como la Cordillera Oriental, Mesetas Altas y Zona de Valles. El ciclo orogénico andino ha generado en la zona de estudio numerosas estructuras como la zona de falla de Abancay que según el INGEMMET se encuentra activo y el ultimo levantamiento de los Andes (Plio – Cuaternario) que ocasiono la reactivación de la erosión, produciendo una intensa actividad geodinámica en toda la región, erosionando las partes altas de las montañas y las vertientes, con el consiguiente relleno del fondo de los valles; posteriormente las grandes oscilaciones climáticas (glaciaciones) que ocurrieron en el pleistoceno influyeron decididamente en la configuración actual de los rasgos geomorfológicos del ámbito del proyecto. En la zona se estudió se han detectado los fenómenos siguientes: • Deslizamientos gigantes de roca y tierra en proceso de estabilización Estos fenómenos se produjeron durante el Pleistoceno y en la actualidad se encuentran en proceso de estabilización, se emplazan en las vertientes del valle de Abancay y en las vertientes de los valles pequeños donde existen rasgos de escarpas de pendiente muy fuerte a casi vertical vegetadas, manantes y relieve ligeramente encrespado; fenómenos que se pueden reactivar, si las condiciones climáticas son adversas, es decir si las precipitaciones pluviales en la zona son bastante intensas, que volviera un periodo de glaciación, que ocurriera un sismo de gran magnitud y que se desestabilizaran las laderas por cortes de gran dimensión con taludes verticales.
4.8
Sismicidad
Desde el punto de vista geográfico, el Perú forma parte del denominado Cinturón de Fuego del Pacífico y por lo tanto, presenta un alto potencial sísmico; donde básicamente, la actividad sísmica está asociada al proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la Sudamericana y tiene su origen, en la fricción y deformación interna de ambas placas produciendo sismos a diferentes niveles de profundidad con diversos rangos de magnitud. Para el presente estudio se realizaron dos tipos de análisis: Determinístico y Probabilístico:
Análisis Sísmico Determinístico El análisis determinístico consiste en: • Relacionar eventos sísmicos a fallas activas o potencialmente activas para determinar sus efectos epicentrales y su atenuación al lugar. • Si se presentan fallas del Cuaternario independientemente de la actividad sísmica, estas son capaces de producir sismos de una magnitud suficiente para producir una rotura igual a la mitad de la longitud de traza de la falla mapeada. Los efectos epicentrales son atenuados del punto más cercano a la falla.
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Análisis sísmico probabilístico El peligro sísmico puede evaluarse probabilísticamente mediante el método desarrollado por Cornell (1968). La primera parte del método consiste en una revisión de la actividad sísmica del pasado para determinar las fuentes sismogénicas considerando las características tectónicas de la región. Luego se determina la recurrencia de las zonas sismogénicas y con la atenuación sísmica se calculan los valores probables de intensidades sísmicas.
PLANTEAMIENTO DE LA PRESA RONTOCCOCHA La presa Rontoccocha, almacenara agua para riego las cuales serán utilizadas en las cuencas bajas,esto permitirá satisfacer las demandas de agua de riego de los secrtores de la cuenca media y baja El volumen de almacenamiento considera el rendimiento de la cantidad total del escurrimiento en la cuenca, aprovechando al máximo las condiciones geométricas del vaso natural existente. Por ende el parámetro de altura
De la presa lo define el total de aguas escurridas en la cuenca luego de haber ensayado la operación de la misma. Las condiciones mas favorables considera en el diseño es la ocurrencia de la altura de la ola se produzca cuando el nivel de aguas se encuentra en el NAMO.
11
ESTUDIO HIDROLOGICO
COTA
AREA
m.s.n.m
m2
4046.000 4047.000 4048.000 4049.000 4050.000 4051.000 4052.000 4053.000 4054.000 4055.000 4056.000 4057.000 4058.000 4059.000 4060.000 4061.000 4062.000 4063.000 4064.000 4065.000 4066.000 4067.000 4068.000 4069.000 4070.000 4071.000 4072.000 4072.900 4073.000 4073.113 4074.000 4075.000 4076.000 4077.000 4078.000 4079.000 4080.000 4081.000 4082.000
1,923 9,824 18,678 28,933 40,998 58,025 78,509 103,254 129,547 148,568 164,773 184,317 207,824 232,709 263,733 293,676 324,354 360,060 397,716 436,872 476,680 512,484 567,181 619,358 682,299 736,655 793,620 842,706 848,561 853,578 898,943 949,425 1,003,908 1,049,259 1,094,105 1,145,342 1,187,355 1,235,410 1,284,541
AREA Volumen PROMEDIO Promedio m2 m3 961 5,873 14,251 23,805 34,966 49,511 68,267 90,882 116,400 139,057 156,670 174,545 196,071 220,267 248,221 278,705 309,015 342,207 378,888 417,294 456,776 494,582 539,833 593,269 650,828 709,477 765,137 818,163 845,634 851,070 876,260 924,184 976,666 1,026,584 1,071,682 1,119,723 1,166,349 1,211,383 1,259,975
961 5,873 14,251 23,805 34,966 49,511 68,267 90,882 116,400 139,057 156,670 174,545 196,071 220,267 248,221 278,705 309,015 342,207 378,888 417,294 456,776 494,582 539,833 593,269 650,828 709,477 765,137 736,347 84,563 96,171 777,243 924,184 976,666 1,026,584 1,071,682 1,119,723 1,166,349 1,211,383 1,259,975
Volumen Acumulado 961 6,835 21,086 44,891 79,857 129,368 197,635 288,517 404,918 543,975 700,645 875,190 1,071,261 1,291,528 1,539,749 1,818,454 2,127,468 2,469,675 2,848,563 3,265,858 3,722,634 4,217,216 4,757,049 5,350,318 6,001,146 6,710,623 7,475,760 8,212,107 8,296,671 8,392,841 9,170,084 10,094,268 11,070,935 12,097,518 13,169,200 14,288,924 15,455,272 16,666,655 17,926,630
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COTA
Volumen Acumulado
m.s.n.m 4046.000 4047.000 4048.000 4049.000 4050.000 4051.000 4052.000 4053.000 4054.000 4055.000 4056.000 4057.000 4058.000 4059.000 4060.000 4061.000 4062.000 4063.000 4064.000 4065.000 4066.000 4067.000 4068.000 4069.000 4070.000 4071.000 4072.000 4072.900 4073.000 4073.113 4074.000 4075.000 4076.000 4077.000 4078.000 4079.000 4080.000 4081.000 4082.000
961 6,835 21,086 44,891 79,857 129,368 197,635 288,517 404,918 543,975 700,645 875,190 1,071,261 1,291,528 1,539,749 1,818,454 2,127,468 2,469,675 2,848,563 3,265,858 3,722,634 4,217,216 4,757,049 5,350,318 6,001,146 6,710,623 7,475,760 8,212,107 8,296,671 8,392,841 9,170,084 10,094,268 11,070,935 12,097,518 13,169,200 14,288,924 15,455,272 16,666,655 17,926,630
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CURVA AREA VOLUMEN RONTOCCOCHA 18,000,000 y = 297.87x3 - 4E+06x2 + 1E+10x - 2E+13 R² = 1
16,000,000 14,000,000 12,000,000 10,000,000 8,000,000 6,000,000 4,000,000 2,000,000
0 4040.000 4045.000 4050.000 4055.000 4060.000 4065.000 4070.000 4075.000 4080.000 4085.000 -2,000,000
DATOS PARA DIMENSIONAMIENTO ALTURA CAPACIDAD DE EMBALSE
36.00 17,926,630. 01 17.93
m.
VOLUMEN EMBALSABLE
*INCLUY E 12% 10551335.8 POR 5 AZOLVE S
m3 hm3
ALTURA DE PRESA
4075.47
NAMO
ELEVACION BASE
4046.000
M
29.47
M %
ALTURA PRESA BASE (L)
29.47
0.8
COT A
23.57 6
14
ALTURA DE LA PRESA 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
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DISEÑO DEL CUERPO DE LA PRESA
La presa en su eje principal es del tipo Gravedad de concreto f’c=280kg/c m2, es decir que estructuctural mente depende de su propio peso y al ser un concreto de alta resistencia contrarrestra los esfuerzos a tensión que podría ver en la estructura. Su perfil es en esencia trapezoidal, para asegurar la estabilidad y evitar esfuerzos excesivos en la presa o su cimentación. El cuerpo de la presa está constituido por un concreto f´c= 280kg/cm2 en el cierre principal y secundario.
Se ha seleccionado el tipo de presa anteriormente descrito por los siguientes consideraciones: Dadas las características topográficas (garganta estrecha) en la boca de salida de la laguna Las características de la cimentación es en roca, que constituyen la cimentación ideal para una presa, si las presas se cimentan sobre roca sana resultan con valores de coeficiente de esbeltez bastante bajos y por ende muy económicas Los materiales disponibles en el lugar principalmente roca mediana para la configuración del concreto Fc=280 kg/cm2 como material principal del cuerpo de la presa Facilidad de construcción.
Calculo del borde libre
El borde libre se ah calculado tomando en cuenta varios métodos Método combinado de Stevenson,mollitor, gallard y Knapen Procedimiento de Ex comisión federal de electricidad de Mexico Sobre el resultado el borde libre sera de 1 m
16
CARACTERISTICAS GEOMETRICAS DE LA PRESA
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Conclusiones y recomendaciones • La distribución espacial de los sismos instrumentales indica mayor intensidad sísmica en la zona de subducción de la costa. Hacia el continente las profundidades focales de los sismos de la zona de Benioff aumentan. • El método determinístico utilizado indica que para el sismo extremo o sismo máximo creíble, el mayor valor de aceleración sísmica es producida por un sismo de corteza superficial igual a 0.25g. • Las aceleraciones sísmicas instrumental pico obtenidas mediante el método probabilístico para el área del proyecto, para periodos de retorno de 50, 100, 2.87,475 y950 años son:
El valor de aceleración para un periodo de retorno de 475 años es similar al valor de aceleración determinístico del máximo sismo creíble. Para el método determinístico se presentan los valores de las ordenadas espectrales. • Para el método de diseño Pseudo-estático de taludes y muros, se recomienda valores de 1/3 a 1/2 de la aceleración horizontal máxima del periodo de retorno escogido. • En base a la comparación de resultados de los estudios determinístico y probabilístico, en el emplazamiento del proyecto se recomienda una aceleración efectiva de diseño de 0.20g, y en el caso de utilizarse en el diseño de taludes y obras de retención el método Pseudo-estáticos, se recomienda el valor de α = 0,15g.
Los parámetros recomendados serán usados exclusivamente en el área estudiada. Al tener esfuerzos de tracción se procederá a realizar un chequeo para optimizar el concreto y/o utilizar cables para tensionar la estructura. Los puntos débiles de la presa de concreto es el excesivo calor de hidratación hace que se vallan a tener grietas (efecto crack) por lo que se procedería a plantear una capa o paramento para impermeabilizar la estructura o cara que estará en contacto con el agua.
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ANEXOS
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ANALISIS DE LA PRESA
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CADAM 2000 - Geometry report Project: PRESA RONTOCCOCHA Dam: PRESA DE CONCRETO Owner: JBTS Y HH SAC Dam location: ABANCAY APURIMAC
Project engineer: JHERMAN TELLO Y HEBELIO HILARES Analysis performed by: A GRAVEDAD Date: 24/07/2018 09:49 Units: Metric
Geometry
Lift Joint Material Properties
L1= L2= L3= L4= Elev. A= Elev. B=
33.380 3.460 4.000 4.000 4039.000 4039.000
m m m m m m
Elev. C= Elev. D= Elev. E= Elev. F= Elev. G= Elev. H= Elev. I =
4046.000 4046.000 4076.560 4075.560 4077.280 4046.000 4046.000
m m m m m m m
Material name Base joint F´C=280 KG
2400 kg/m³
L4 G L3
L2
F M A E R T S N W O D
E
M A E R T S P U
D
C
H
B A L1
Peak friction Cohesion Angle (kPa) (deg) 0 55 0 55
Residual friction Cohesion Angle (kPa) (deg) 0 45 0 45
Minimal compressive stress for cohesion (kPa) 0 0
Lift Joint(s)
Concrete Volumetric Mass r=
Concrete strength f'c ft (kPa) (kPa) 30000 0 30000 0
I
Joint id 1 2 3 4
material name F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG
Usptream end Elevation Position x (m) (m) 4077.000 3.460 4076.000 3.397 4075.000 3.283 4074.000 3.170
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Base
F´C=280 KG F´C=280 KG F´ C=280 KG F´ C=280 KG F´ C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG Base joint
4073.000 4072.000 4071.000 4070.000 4069.000 4068.000 4067.000 4066.000 4065.000 4064.000 4063.000 4062.000 4061.000 4060.000 4059.000 4058.000 4057.000 4056.000 4055.000 4054.000 4053.000 4052.000 4051.000 4050.000 4049.000 4048.000 4047.000 4046.000 4045.000 4044.000 4043.000 4042.000 4041.000 4040.000 4039.000
3.057 2.944 2.830 2.717 2.604 2.491 2.378 2.264 2.151 2.038 1.925 1.812 1.698 1.585 1.472 1.359 1.245 1.132 1.019 0.906 0.793 0.679 0.566 0.453 0.340 0.226 0.113 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
Downstream end Elevation Position x (m) (m) 4077.000 7.460 4076.000 7.460 4075.000 7.951 4074.000 8.828
Length (m) 4.000 4.063 4.668 5.658
Inertia (m^4) 5.333333333 5.590987097 8.474572255 15.09207582
4073.000 4072.000 4071.000 4070.000 4069.000 4068.000 4067.000 4066.000 4065.000 4064.000 4063.000 4062.000 4061.000 4060.000 4059.000 4058.000 4057.000 4056.000 4055.000 4054.000 4053.000 4052.000 4051.000 4050.000 4049.000 4048.000 4047.000 4046.000 4045.000 4044.000 4043.000 4042.000 4041.000 4040.000 4039.000
6.648 7.638 8.628 9.618 10.608 11.598 12.588 13.578 14.568 15.559 16.549 17.539 18.529 19.519 20.509 21.499 22.489 23.479 24.469 25.459 26.449 27.440 28.430 29.420 30.410 31.400 32.390 33.380 33.380 33.380 33.380 33.380 33.380 33.380 33.380
24.48260857 37.13143841 53.52383321 74.14506085 99.48038921 130.0150862 166.2344197 208.6236575 257.6680676 313.8529178 377.6634761 449.5850103 530.1027882 619.7020779 718.8681471 828.0862637 947.8416956 1078.619711 1220.905577 1375.184562 1541.941934 1721.662961 1914.83291 2121.93705 2343.460649 2579.888973 2831.707292 3099.400873 3099.400873 3099.400873 3099.400873 3099.400873 3099.400873 3099.400873 3099.400873
9.705 10.582 11.458 12.335 13.212 14.089 14.966 15.843 16.720 17.597 18.473 19.350 20.227 21.104 21.981 22.858 23.735 24.611 25.488 26.365 27.242 28.119 28.996 29.873 30.749 31.626 32.503 33.380 33.380 33.380 33.380 33.380 33.380 33.380 33.380
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Pre-Cracked Lift Joint(s) Joint id 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
material name F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Base
F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG F´C=280 KG Base joint
Usptream end Crack length (m) (%) -
-
Water Volumetric Mass
Load= Thickness=
0 kN 0.000 m
Elevation=
4075.560 m
Elevation= 4058.310 m g'= 16 kN/m³ f= 24 deg ssumption= at rest
-
Normal operating level:
Upstream side 4075.560 m
Downstream side 4046.000 m
Flood level: Crest overtopping pressure
4076.280 m 100.00 %
4046.000 m 50.00 %
Drainage system Gallery position from heel of dam=
Silts
-
Reservoirs
9.810 kg/m³
Ice cover
Downstream end Crack length (m) (%) -
6.000 m
Gallery elevation= 6.000 m Drain Efficiency= Ransford, 1972 see below Highest drained elevation= 10.000 m Modelisation: CDSA 1995 - Alternative 1 K1 = 0.670
Uplift pressures: Uplift pressures are considered as an external load (linearisation of eff ective stresses)
40
Computed Drain Effectiveness (Ransford)
id 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 Base
Joint Elevation (m) 4077.000 4075.000 4073.000 4071.000 4069.000 4067.000 4065.000 4063.000 4061.000 4059.000 4057.000 4055.000 4053.000 4051.000 4049.000 4047.000 4045.000 4043.000 4041.000 4039.000
Effectiveness id 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
Joint Elevation (m) 4076.000 4074.000 4072.000 4070.000 4068.000 4066.000 4064.000 4062.000 4060.000 4058.000 4056.000 4054.000 4052.000 4050.000 4048.000 4046.000 4044.000 4042.000 4040.000
Effectiveness
Pseudo-static (seismic coefficient) Horizontal Peak Ground Acceleration (HPGA)= Vertical Peak Ground Acceleration (VPGA)= Horizontal Sustained Acceleration (HSA)= Vertical Sustained Acceleration (VSA)=
0.3000 g 0.1000 g 0.1000 g 0.0000 g
Earthquake return period= 2500 years Earthquake accelerogram period (te)= 1 sec Depth where pressures remain c onstant= Generalized Westergaard correction for Inclined surface= Corns et al.
Cracking options cracking considered for all combinations: Yes Numerical options Convergence method: Bi-section Accuracy= Medium (1E-6)
Tensile strength Usual Flood Seismic Post-seismic Crack initiation= ft / 3.000 ft / 3.000 ft / 3.000 ft / 3.000 Crack propagation= ft /10.000 ft /10.000 ft /10.000 ft /10.000 Seismic magnification= 1.500 Uplift pressures Static analysis: Full uplift pressures applied to the crack section Dynamic analysis: Uplift pressures remain unchanged Post-seismic analysis: Full uplift pressures applied to the crack section D/S closed crack: Restore uncracked uplift condition Drain effectiveness: Full drain effectiveness - decrementing uplift before drain
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CALCULO DEL BODO LIBRE
CUADRO Y - 02.1
A. METODO COMBINADO DE STENVESON, MOLITOR, GAILLARD Y KNAPEN I. ALTURA DE LA OLA POR VIENTO Y SISMO 1.1.- Altura de ola por viento p or la formula empirica de Stevenson Transactions of American Society of Civil Engineers 1994 1/2
HO = 0.76 + 0.34 (F) - 0.26 (F)
1/4
Donde: F =
Fetch en km (del plano)
0.47 km
HO =
Altura de ola por viento en m
0.81 m
1.2.- Altura de ola por viento p or la formula empirica de Molitor - Stevenson HO = [ 3.22 (Vsa.Fe)^0.5 + 76.0 - 26.9 (Fe)^0.25]/100 Donde: Fw =
Fetch efectivo (en kilómetros)
Vsa =
Velocidad del viento sobre el agua (km/h)
HO =
Altura de ola por viento en m
0.47 km 120.70 km/h 0.78 m
1.3.- Altura de ola por sismpo - Instrucción Española de Presas Hs = K. T/2 ( ᴫ) . (g.h) ^0.5 Donde: K=
Aceleracion horizontal x coef terreno
0.20
T=
Periodo natural de terremoto
0.30
h=
Altura máxima de embalse
4.00 m
Hs=
Altura de Ola por sismo
0.59 m
1.4.- Formula de Iribarren HO = 1.20 (F) 1/4 Donde: F =
Fetch en km (del plano)
0.47 km
HO =
Altura de ola por viento según irribarren (en m)
0.99 m
II. BORDO LIBRE MINIMO 2.1 METODO COMBINADO DE KNAPEN Velocidad de la ola según la formula empírica de Gaillard Vg = 1.52 + 2 HO Donde: HO =
Altura de ola por viento en metros (de la formula empírica de Stevenson)
0.81 m
Vg =
Velocidad de la ola en m/s, Entonces se tiene un velocidad de ola de:
3.14 m/s
Borde libre mínimo por la formula de Knapen BLM = 0.75 H O + Vg2 / (2g) Donde BLM =
Bordo libre mínimo
HO =
Altura de ola por viento en m
Vg =
Velocidad de la ola en m/s
Aceleración de la gravedad m 2/s Para los datos anteriormente calculados se tiene: g =
BLM =
1.11 m
42
2.2 PROCEDIMIENTO DE LA EX COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD DE MEXICO B =Ho + Hr + ∆H + Ha LM
Donde Ho =
Altura ola según molitor - stevenson
0.78 m
Hr =
Altura rod.ola sobre talud
0.00 m
∆H =
asentamiento de Presa
0.05 m
Ha=
Margen de seguridad por no confiabilidad de calculo av. Max probable
0.15 m
BLM =
Para los datos anteriormente calculados se tiene:
0.98 m
2.3 RECOMENDACIÓN DE LA US BUREAU OF RECLAMATION - DESING OF SMALL DAMS Según las recomendaciones establecidas por el Bureau o Reclamation, el Bordo libre normal y mínimo en función del Fetch se tiene: Bordo Libre
Fetch
Normal
Mínimo
Millas
m
Pies
m
Millas
Normal
<1
1,609
4
1.2
3
0.9
1
1,609
5
1.5
4
1.2
2.5
4,023
6
1.8
5
1.5
5
8,045
8
2.4
6
1.8
10
16,090
10
3
7
2.1
Fuente: Pág. 238 Diseño de presas pequeñas (Edición español 1966)
F =
Fetch en km (del plano)
0.47 km
El Bordo Libre normal
BLN =
1.36 m
El Bordo Libre mínimo
BLM =
1.06 m
2.4 METODO DE V.I. ZIPARRO Y H. HAZEN (1993) BL = 4/3 * HO FS Donde: BL =
Bordo libre en m
HO =
Altura de ola por viento en metros (de la formula empírica de Stevenson)
0.81 m
FS =
Factor de seguridad (puede tomarse valores entre 1.10 a 1.50)
1.10
BL =
1.19 m
Método combinado de Stenveson, Gaillard y Knapen
BLM =
1.11 m
Procedimiento de la Ex Comision Federal De Electricidad De Mexico
BLM =
0.98 m
US Bureau of Reclamation (BORDO LIBRE NORMAL)
BLN =
1.36 m
US Bureau of Reclamation (BORDO LIBRE MINIMO)
BLM =
1.06 m
Método de V.I. Ziparro y H. Hazen
BL =
1.19 m
BL =
1.00 m
SELECCIÓN DEL BORDO LIBRE
VALOR ASUMIDO:
43
44
