Diseño de Presas

MINISTERIO DE AGRICULTURA Direccin general de Infraestructura

Ing. Teresa Velsquez Bejarano. Docente Principal de la UNALM LIMA, NOVIEMBRE DEL 2011

MODULO 3.- Diseo de la Presa

Presa Ticllacocha. Cuenca Alta del Rio

Caete.

Diseo de Presas

3.1 Comentarios Generales Todas las grandes civilizaciones se han caracterizado por construir

reservorios con la finalidad de almacenar agua para cubrir las necesidades de agricultura surgidas del desarrollo y expansin.

El operar adecuadamente las circunstancias locales propias de cada

lugar, clima, topografa y otros aspectos relacionados ha sido un factor preponderante para que las civilizaciones perseveren en el tiempo, principalmente las que lograron un conocimiento y expertis en el manejo de los Recursos Hdricos.

La construccin de Presas representa la mejor inversin importante en

la infraestructura hidrulica

SEGN LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION: Grupo 1 Presas de relleno.- Terraplenes de Suelo o Enrocado Presas de Concreto.- Concreto macizo. Grupo 2 Presas mas antiguas construidas en mampostera del tipo apropiado. Las Presas de relleno son las mas numerosas debido a razones tcnicas y econmicas y representan alrededor de 90% construidas a nivel mundial. Son mas antiguas y de concepcin estructural mas simple que incluso las primeras presas de mampostera, utilizan materiales disponibles en la zona y sin tratamientos complicados.

3.2 Estadsticas de Presa

Fuente:

Estructuras Hidrulicas-

Novak

Cdigo ICOLD International Comisin

en Large Dams. ONG representa ,aprox

80 naciones constructoras de grandes presas.

3.3 Apreciacin del sitio de Presa y desarrollo del Proyecto.

El lugar del sitio de Presa debe de cumplir con requisitos funcionales y tcnicos para la construccin de la presa. La hidrologa de la Cuenca, caudal disponible, Volumen de Almacenamiento son estudiados para comprobar la operacin del sistema y verificar el cubrimiento de la Demanda. El paso siguiente es la presencia de un sitio adecuado en aspectos geolgicos y geotcnicos y la disponibilidad de materiales para la construccin. Se debe de agregar el estudio de impactos ambientales y las medidas de mitigacin a ser consideradas. El grafico que se muestra permite visualizar las etapas del proyecto que conducen a la seleccin del sitio y tipo de Presa optima.

TOPOGRAFIA

HIDROLOGIA

GEOLOGIA Y GEOTECNIA

Aspectos SOCIALES,

ECONOMICOS, ADMINISTRATIVOS,

LEGALES

DISEO DE UNA PRESA DE TIERRA O ENROCADO

. Ubicacin

. Cuenca colectora

. Cobertura

. Pendientes

. Eje de Pesa

. Vaso del Reservorio

. Accesos a la zona

. Vas de comunicacin . Curva Altura-rea-Volumen

.Precipitaciones

.Evaporacin

.Caudales medios

.Caudales de Avenidas .Demanda

. Caractersticas Eje . Litologa de Boquilla, Estribos, Cimentacin, Vaso Reservorio, Aguas abajo eje. . Geodinmica de la zona . Geomorfologa de la zona

. Caractersticas de la zona afectada

. Caractersticas de la zona beneficiada . Impacto social,

econmico.

SECCION DE LA PRESA Clculos de Altura, Coronacin, Taludes, Ancho de la Base,

Tipo de Presa y Caractersticas del Cuerpo

3.4 Los Estudios Bsicos y su relacin con el diseo de la Presa

NAMINO, Nivel de Aguas Mnimas Ordinarias

NAMIN, Nivel de Aguas Mnimas

NAME, Nivel de Aguas Mximas Extraordinarias

NAMO, Nivel de Aguas Mximas Ordinarias

1.- VOLUMEN UTIL=Altura entre NAMO y NAMINO 2.- VOLUMEN POR AVENIDAS=Altura entre NAMO y NAME 3.- VOLUMEN DE RESERVA= Altura entre NAMIN Y NAMINO 4.- VOLUMEN MUERTO = Altura bajo NAMIN

Bordo Libre Altura Total

H

3.4 Estudios Bsicos y su relacin con el Diseo de la Presa

3.4.1. Procesamiento de la Hidrologa.

CURVA REA ALTURA VOLUMEN

Altura de la Presa

3.4.1.a. Calculo de la Altura de la Presa por Volumen UTIL del Reservorio. Con el Mtodo de picos Secuentes o Simulacin del reservorio se ha calculado el Volumen til. Este Volumen ser llevado a la Curva rea-Altura-Volumen a fin de calcular la Altura de la Presa por VOLUMEN UTIL.

Volumen UTIL del Reservorio

Altura de Presa por VOLUMEN UTIL

Estimacin del nivel NAMO NAME La estimacin de esta Altura se determina a travs de: El trnsito de avenidas en vasos es un procedimiento que sirve para

determinar el hidrograma de salida de una presa dado un hidrograma de entrada. Este Hidrograma responde a un Periodo de retorno seleccionado.

El trnsito de avenidas en vasos se usa, como en la simulacin de funcionamiento de vasos, la ecuacin de continuidad:I O = dV / dt.

3.4.1.b. Calculo de la Altura por ocurrencia de avenidas en el Reservorio.

Cuadro para Seleccin del Periodo de Retorno

CATEGORA DE LAS CONSECUENCIAS

PERIODO DE RETORNO

RIESGO

Muy Alta (A)

Entre 10,000 Aos y la

Mxima Probable

Prdida de muchas vidas humanas y daos muy grandes (sociales, econmicos y al medio ambiente)

Alta (B)

Entre 2,000 y 10,000

Aos

Algunas vidas humanas y sustanciales prdidas sociales, econmicas y ambientales

Baja (C)

Entre 500 y 2,000 Aos

Ninguna vida humana y pocas prdidas sociales, econmicas y ambientales

Muy Baja (D)

Entre 100 y 500 Aos

Caso de pequeas presas con reducidas prdidas materiales

Consideraciones en el Transito de la Avenida Esta avenida cuando recorre de principio a fin un reservorio completamente lleno, se

dice que ha transitado por el embalse laminndose.

Existen varios mtodos para calcular el Hidrograma de avenidas, as como existen varios mtodos para calcular el Transito de la Avenida. Todos los mtodos de Transito consideran el Balance Hdrico involucrando Volmenes de Ingreso y Egreso del Reservorio, este Balance puede resolverse a travs de una Hoja Excel o software HEC HMS.

Como producto final del transito de la Avenida, se obtiene el caudal para dimensionar el aliviadero de demasas y la altura del Volumen almacenado durante la avenida que se sita entre el Nivel NAMO y el Nivel NAME.


Mtodo de Calculo del Hidrograma de Unitario - Se calcula cuando no hay informacin y se requieren datos de Precipitaciones. Es frecuente en el Per hacer el clculo de los caudales mximos de avenidas que

producen las excedencias, aplicando el Mtodo SCS, SOIL CONSERVATION SERVICE (hidrograma unitario triangular)

Este mtodo utiliza la precipitacin mxima en 24 horas para el periodo de retorno seleccionado.

Segn la categora del riesgo involucrado se escoger dentro de la gama indicada, el

Periodo de Retorno que corresponda para no producir la falla de la estructura comprometida.


Mtodo de Calculo del Hidrograma en una cuenca no aforada


La descarga mxima se puede determinar el caudal y la velocidad de flujo en la boquilla con el mtodo de seccin pendiente as:

Q VA AR S n= = 2 3 1 2/ / / De esto se calcula el caudal y velocidad para diferentes elevaciones. Clculo del tiempo de concentracin:

VLtc6.3

=

Donde:

L = longitud del ro aguas arriba (Km)

V = velocidad del flujo en la boquilla para una altura crtica (m/seg.)

tc = tiempo de concentracin (min)



Clculo del tiempo de receso:

Tr tc= 2 5. Luego :

Donde :

Qmx = caudal mximo

tc = tiempo de concentracin

X tc6 6=

trZtrQQz

= max

=

tcXQQx max



Donde :

tr = tiempo de recesin

tr Z12 12

=

R = Retardo en horas entre precipitacin efectiva y caudal pico D = Duracin en horas del incremento unitario de esa precipitacin Tp = Tiempo en horas para llegar al pico Tb = Tiempo base en horas Qp = Caudal pico del hidrograma unitario para la duracin D

REPRESENTACIN ESQUEMTICA DEL HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR

HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR

3.4.1.b. Calculo de la Altura por ocurrencia de avenidas en el Reservorio. Mtodo del Balance Hdrico de Avenidas- TRANSITO DE AVENIDAS.

3.4.1.b. Calculo de la Altura por ocurrencia de avenidas en el Reservorio. Mtodo del Balance Hdrico de Avenidas TRANSITO DE AVENIDAS.

Ver Ejemplo en archivo Transito Ejercicio de Calculo

HIDROGRAMAS DE LA AVENIDA MXIMA DE DISEO PARA LOS MOMENTOS DE ENTRADA Y SALIDA DEL RESERVORIO

El Qmax = 984 m3/s es el que ingresa al embalse y el Q = 440 m3/s es el Qmax que despus de laminado sale por el aliviadero de demasas

Caudal de Diseo de aliviadero Q

Volumen de Agua Almacenado (S)

Nivel NAMO - NAME

Volumen de Agua que sale por el Aliviadero

Ingreso

Salida

Curva Area-Altura-Volumen

(1) Muchas veces el Volumen de Sedimentos que se espera obtener en la vida til de la Presa se evala realizando un estudio de la Cuenca Colectora, cobertura vegetal, pendientes, zonas de sedimentacin de materiales en el cauce del Rio.

(2) Otra alternativa utilizada es el Estudio de Transporte de Sedimentos (de Fondo y en Suspensin) a travs de frmulas empricas o la aplicacin de mtodos analticos, lo que requerir la aplicacin de curvas obtenidas de experiencias de Reservorios similares. (3)Sin embargo, esta alternativa no nos asegura la obtencin de resultados reales y se podra sub-estimar el Volumen Muerto a ser considerado. (4) En este sentido es recomendable optar por evaluar el Volumen de sedimentos considerando la observacin de la zona y evaluar su veracidad a travs de otras experiencias en Reservorios existentes. (5) La Vida til de un Reservorio de tamao medio es de 50 aos.

3.4.1.c. Calculo de la Altura de la Presa por Sedimentos en el Reservorio.

3.4.1.c. Calculo de la Altura del Volumen Muerto del Reservorio. Se acostumbra llamar eficiencia de retencin del reservorio a la relacin entre la cantidad de sedimento retenido y la cantidad de sedimento que entra al reservorio. Brune presenta un grafico que da idea de la variacin de la eficiencia de retencin en funcin de la relacin entre la capacidad del reservorio y el volumen anual de agua que llega a este.

3.4.1.c. Calculo de la Altura del Volumen Muerto del Reservorio. Por otro lado con el mtodo de Lara y Pemberton clasifica las operaciones de los reservorios de la siguiente manera: El peso unitario de los depsitos de los sedimentos en los reservorios pueden ser estimados usando la siguiente ecuacin: W1 = Wc Pc + Wm Pm + Ws Ps. Donde: W1, Peso inicial del sedimento (lb/pie3), P fracciones de arcilla, limo y arena, W pesos especficos de arcilla, limo y arena (lb/pie3).

3.4.1.c. Calculo de la Altura del Volumen Muerto del Reservorio. Finalmente el peso unitario promedio de los sedimentos despus de T aos de operacin del reservorio puede expresarse como: WT = W1 + 0.4343 K ((T/T-1) (lnT) 1) Donde: WT, Peso unitario promedio despus de T aos de operacin del reservorio (lb/pie3), W1 peso unitario inicial (lb/pie3), K Constante basada en el tipo del embalse ya definido y el anlisis de la muestra de sedimentos obtenida del cuadro 12.3. K = KcPc + KmPm+KsPs El sedimento en un reservorio sufre un asentamiento con el tiempo.

3.4.1.c. Calculo de la Altura del Volumen Muerto del Reservorio.

Una vez conocidos los volmenes anuales de sedimentos entrantes a un embalse determinado y sus granulometras, las Curvas caractersticas de rea- Altura- Volumen del reservorio, as como la forma de operacin y su eficiencia de atrape de sedimentos segn Brune, se puede estimar la reduccin del rea en el reservorio.

3.4.1.c. Calculo de la Altura del Volumen Muerto del Reservorio.

UN CASO

Reservorio Cirato Central Hidrolectrica Carhuaquero

Reservorio de la Presa CIRATO Central Hidroelctrica Carhuaquero.

UN CASO

Reservorios de limpia en SEDAPAL

Reservorio de Sedimentacin en SEDAPAL. Fuente: Google

UN CASO

Reservorio de limpia en propuesta Central Hidroelectrica Mayush Cuenca Alta Pativilca

Diseo de la Bocatoma Pativilca para la CH Mayush- S&Z Consultores Asociados S.A. 1982-1986

Reservorio Horario (Sedimentacion)

Borde Libre Mnimo Procedimiento Combinado de Knapen

BL(min) = 0.75 Ho + (Vo)2/2g Donde: Ho = altura de ola segn Stevenson y Vo (m/seg) = velocidad de la ola segn Gaillard = 1.52 + 2Ho

Procedimiento de la Ex Comisin Federal de Electricidad de Mxico

BL(min) = Ho + Hr + H + Ha Donde: Ho = alt.ola segn Molitor - Stevenson; Hr = alt.vert.prod.ola sobre talud = Ho (en talud completam.liso) = 0.33Ho (caso de Rip Rap) H = asentamiento presa, y Ha = margen seguridad por no confiabilidad clculo av.max.probable

3.4.1.d. Calculo de la Altura de Presa por BORDO LIBRE

3.1 CALCULO DE LA ALTURA DE OLA POR VIENTO Y POR SISMO En el Per se recurre a frmulas empricas o a reglamentos extranjeros: Tablas de doble entrada del ASCE para, velocidad mxima del viento y

fetch respectivo con embalse lleno Frmulas Empricas (Stevenson, Molitor-Stevenson o Iribarren) Reglamentos Extranjeros (Mexicano, Japons, Espaol, etc)


ALTURA DE OLA POR VIENTO Frmula Emprica de Stevenson Ho = 0.76 + 0.34 (F)1/2 - 0.26(F)1/4 (en m) F = fetch en Km Frmula Emprica Molitor - Stevenson Ho = 3.22 (Vsa . Fe)1/2 + 76.0 - 26.9 (Fe)1/4 (en cm) Vsa = veloc.viento sobre agua (Km/h) y Fe = fetch efectivo (Km) ALTURA DE OLA POR SISMO Instruccin Espaola de Presas Hs = K . T/2() . (g . h)1/2 K = aceler.horizont. x coef.terreno Donde: T = perodo natural terremoto h = altura mxima embalse

SISMO DE DISEO Dependiendo de los daos que la rotura de la presa por causa de un sismo pudiera producir aguas abajo de la misma, se definir cuando y de que manera se aplicar en el diseo el MCE (Mximo Sismo Creible) y/o el MBE (Mximo Sismo de Diseo) E iIgualmente, aplicacin tanto del Anlisis Dinmico (restringido en el Per a presas de tierra muy altas) como del Mtodo Seudoesttico (con Coeficiente Ssmico variando entre 0.05 y 0.2 para clculo de la aceleracin horizontal del Ssmo de Diseo)


El Fetch Efectivo se obtiene del grfico adimensional de Saville, entrando con la relacin Ancho de Canal / Fetch en abscisas, se encontrar la relacin Fetch Efectivo / Fetch en ordenadas (relacin que se le llamar R)

Quiere decir que: Fetch Efectivo = R x Fetch Igualmente, si la relacin entre la Velocidad del Viento sobre Agua (V Va) y la Velocidad del Viento

sobre Tierra (V Vt) es V se tendr para embalses Con Fetchs comprendidos entre 0.8 y 13 Km: 1.08 < V < 1.31 Y con Fetchs mayores de 13 Km: 1.31 < V < 1.5 Siempre que la duracin mnima del viento sea 20 min (pequeos embalses) o 90 min (grandes

embalses) y est actuando en la misma direccin del Fetch


Saville, 1954 W/F

Fe/F

fecht

ModeradorNotas de la presentacina la determinacin del Fetch Efectivo deber recurrirse

Ancho del Coronamiento de una Presa de Tierra Frmulas Empricas para sistema mtrico AC = 1.65 (h)1/2 AC = 1.1 (Z)1/2 + 1 AC = 3.6 (Z)1/3 - 3 (Reglamento Japons) Donde: h = alt.max.embalse y Z = alt.max.presa desde el cauce (ambas en m)

Instruccin Espaola de Presas

AC = k [3 + 1.5 (Z - 15)1/3] Donde: k = 1 (zonas no ssmicas) k = 1.3 (zonas ssmicas)

3.4.1.e. Calculo de la Coronacion

La ALTURA TOTAL DE LA PRESA (H) ES: H = h (Vol util) + h (Vol Muerto) + h (Vol Reserva) + h (Vol Avenidas) + h (bordo libre) El VOLUMEN TOTAL DEL RESERVORIO ES:

VOLUMEN TOTAL (VT)= Vol Util + Vol Muerto + Vol Reserva + Vol Avenidas + BL (normal)

3.4.1.g. Calculo de la Altura de Presa y Volumen Total del Reservorio

TALLER DE CALCULOS PARA DIMENSIONAR LA ALTURA DE LA PRESA

3.4.2. Procesamiento de la GEOLOGIA Y GEOTECNIA

Definicin del Tipo de Presa, Taludes

3.4.2.a. Consideracin del tipo de Presa segn el tipo de Valle

3.4.2.b. Consideracin del Tipo de Presa segn la Permeabilidad de suelos.

3.4.2.c. Consideracin del Tipo de Presa segn la Clasificacin de suelos.

3.4.2.d. Consideracin del Tipo de Presa segn la Clasificacin

secundaria de suelos.

. Las Partculas de suelo varan de un tamao de mas de 100 mm ( gravas, arenas y limos) a 0.002 mm para el caso de las arcillas. . Los suelos se presentan de manera natural como un todo denominndoseles por el suelo que los caracterizan como un todo. . En los anlisis de los suelos el tamao de las partculas es insuficiente para una clasificacin completa de los suelos con granos finos o de los suelos con mas gruesos cuando la matriz incluye una proporcin de finos plsticos, es decir, arcillas. Es necesaria una clasificacin secundaria basada en el grado de plasticidad utilizando los limites de consistencia que se expresan en funcin del porcentaje del contenido de masa de agua. LIMITE LIQUIDO, wl, es el contenido de humedad que define el cambio del suelo de su estado plstico al liquido. LIMITE PLASTICO, wp, define el punto por debajo del cual el suelo es demasiado seco para exhibir plasticidad. INDICE DE PLASTICIDAD, Ip, La clasificacin es Ip = wl wp, La clasificacin secundaria se determina utilizando la informacin de Ip, wl y wp.

3.4.2.e. Consideracin del tipo de Presa segn los esfuerzos efectivos

. La relacin arcilla-agua es el principal responsable de la cohesin y la plasticidad. . Los suelos limosos y arcillas con frecuencia son empleados en rellenos y terraplenes, en general estn parcialmente saturados cuando se compactan por primera vez. El Nivel fretico genera un esfuerzo total y una presin de agua esttica uw. . `= uw . El nivel de esfuerzo efectivo es el que determina la resistencia al corte que puede soportar un suelo y la compresibilidad de un suelo arcilloso. . Es importante clasificar los problemas relacionados con la respuesta de los suelos a condiciones especificas de carga en problemas de estabilidad o deformacin. . Los problemas de estabilidad tiene que ver con el equilibrio entre las fuerzas y momentos y la resistencia del suelo movilizado. Cuando las fuerzas exceden la resistencia al corte ocurre la falla. .

. La resistencia al corte de un suelo se define como la mxima resistencia a los esfuerzos cortantes que se puede movilizar. Cuando esta excede ocurre la falla. . La resistencia al corte se cuantifica mediante dos parmetros: COHESION c y ANGULO DE RESISTENCIA AL CORTE . . La resistencia al corte en un suelo se expresa utilizando el criterio de Coulomb, = c + n tang . La resistencia al corte se determina por el nivel de esfuerzo, efectivo (entre partculas) y no por el esfuerzo Total, = c` + `n tang `. Donde c` y son parmetros de resistencia al corte expresados en funcin de los esfuerzos efectivos y `n es el esfuerzo normal efectivo. Los suelos mas gruesos como las arenas, adquieren su resistencia al corte del entramado entre partculas y la friccin interna, denominndose suelos no cohesivos. (c= 0). Las arcillas por lo general se clasifican como suelos cohesivos c > 0, = 0. Suelos de tipo intermedio exhibirn en su mayoria c y . El comportamiento de corte puede representarse mediante las relaciones de Mohr Coulomb que proporcionan las envolventes de falla.

3.4.2.e. Consideracin del tipo de Presa segn los esfuerzos efectivos

3.4.2e. RESULTADOS DEL LABORATORIO

(EJEMPLO SELECCIONADO PARA EL DISEO DE LA PRESA PRESENTADO A CONTINUACIN)

Zona de la Presa y PERMEABILIDADTerreno de la h satCimentacion c c c' ' c' ' Kh Kv

Tn/m2 Grados Tn/m2 Grados Tn/m2 Grados Tn/m2 Grados cm/seg cm/segNucleo Impermeable 12.0 23.3 6.0 23.8 4.0 30.1 0.0 31.8 8.32x10-8 2.34 x 10-9 2.04 2.07Filtro Fino 10.0 32.2 0.0 38.7 1.0 x 10-3 * 1.7 x 10-5 1.88 1.98Filtro grueso, Transicion 0.0 38 * 1.0 x 10-2 * 1.0 x 10-2 * 1.9 * 2 *o DrenEnrocado 0.0 43 ** 1 * 1 * 2.3 * 2.35 *Cimentacion en el Suelo 18.0 29.3 15.0 30.9 12.0 37.4 0.0 1 x 10-4 1 x 10-5 2.06 2.18Cimentacion en roca 0.0 45 ** 1 x 10 -3 1 x 10 -3 2.35 * 2.4 *

* Parametros inferidos por comparacion con otros proyectos del Peru** Obtenido por formula a = u + i para la roca de cimentacion y por interpolacion para el enrocado

UU CU CD

Resistencia al Corte

Ensayos de Compresin Triaxial

para condiciones: UU No consolidado No drenado CU Consolidado No drenado CD Consolidado Drenado

Parmetros de Resistencia al

corte: C Cohesin Total C Cohesin especifica Angulo de Friccin total Angulo de Friccin especifico

Parmetros de Permeabilidad y Peso Especifico

K Permeabilidad vertical y Horizontal Peso Especifico hmedo y saturado

3.4.2.f. Consideracin del tipo de Presa segn la tendencia de

compactacin a medida que la plasticidad aumenta

Compactacin es el proceso de densificacin debido a la expulsin de aire del espacio vaco

del suelo, lo que da como resultado una disposicin mas cercana de las partculas , una mejora en la resistencia y una reduccin en la

sedimentacin. Este proceso no debe de confundirse con la consolidacin donde el volumen disminuye

como resultado de una expulsin gradual de gradual de agua bajo una carga aplicada.

La compactacin en el caso de Presas se logra por accin de rodillos por capas delgadas y a

menudo por accin de vibracin. El grado de compactacin de un suelo se mide en funcin de la densidad seca o peso unitario.

d = / (1 + w) es el volumen o densidad in situ y w es el contenido de agua.

3.4.2.g. Tipos de Presas

Homogneas o Zonificadas

Variantes de Presas de Tierra

y Tierra- enrocado

Estructuras Hidrulicas. Novak

Estructuras Hidrulicas. Novak

3.4.2.g. Tipos de Presas

Homogneas o Zonificadas, Variantes de Presas de Tierra y Tierra- enrocado

3.4.2.g. Ejemplo de Tipos de Presas

3.4.2.h. Tipos de Cimentacin

Dentelln

Inyecciones Mantas

1. IMPERMEABILIZACIN DE SUELOS PERMEABLES DE LA CIMENTACIN MEDIANTE UN DENTELLON

(En esta figura se pueden ver claramente tambin, las lneas de inyeccin de lechadas para la consolidacin e impermeabilizacin de la roca fracturada del basamento que se detallar ms adelante)

3.4.2.h. Tipos de Cimentacin para cimentaciones No estables

Fuente: Priale

2. IMPERMEABILIZACION DE LOS SUELOS IMPERMEABLES MEDIANTE DELANTALES, CORTINAS O TABLAESTACADO

(blanket) o diafragmas (rgidos o flexibles)

ko

3.4.2.h. Tipos de Cimentacin para cimentaciones No estables

INYECCIONES DE LECHADAS EN UNA CIMENTACIN ROCOSA

Procesos de la inyeccin de Lechadas en Obra

Correlacin entre Ensayos Lugeon y absorcin de

Lechadas de Impermeabiliz.

SEGN HEITFELD: En zona A necesidad de inyecciones si la roca es soluble En la zona B no se requiere de inyecciones

Fuente: Priale

INYECCIONES DE LECHADAS EN SUELOS DE LA CIMENTACIN

Fuente: Priale

EJEMPLO DE INYECCIONES DE SUELO Y ROCA EN LA CIMENTACIN DE LA PRESA

METODOLOGAS DE INYECCIN Son 2: Mtodo de la Presin de Rechazo y Mtodo GIN (Grouting Intensity Number) Mtodo de la Presin Rechazo Se comienza inyectando mezclas fluidas que se van engrosando en la medida de no sobrepasar la presin de rechazo y sin producir la fractura hidrulica. Tiene sus riesgos e inconvenientes. Mtodo GIN Es el ms recomendable actualmente. Se comienza con una mezcla gruesa que se mantiene sin cambio hasta el final, cuidando que el producto Volumen x Presin sea siempre el mismo (una constante)

Fuente: Priale

3.4.2.i. DISEO DE FILTROS, DRENES O TRANSICIONES

Los filtros se disean para proteger al material de base a la socavacin (tubificacin)

Para el caso de una base granular: (D15 / d85) < 5 ; (D50 / d50) < 25 ; (D15 / d15) < 20 donde d = diam. mat. base y D

= diam. mat. filtro Para el caso de una base no granular (suelo

cohesivo): (D15 / d85) < 10 a 15 si 6 < IP (suelo) < 15 ; si este IP > 15 (D15 / d85) 25. Por otro lado tanto (D50 / d50) como (D15 / d15) 10, ser necesario para ello que su curva granulomtrica sea suavemente continua, es decir sin quiebres abruptos

Fuente: Priale

ModeradorNotas de la presentacin. Segn Sherard esta estabilidad interna se controla mejor a partir del coeficiente de uniformidad del suelo Cu = (D60 / D10). Si Cu < 10 el suelo es autoestable y si Cu > 10 ella estar restringida a la condicin de que su curva granulomtrica sea suavemente continua (sin quiebres abruptos)

Ncleo Presa

Ncleo Presa

EJEMPLO DE

Fuente: Priale

ModeradorNotas de la presentacinIRIMOCO

3.4.2.j. Tablas del Cuerpo de Ingenieros para definir la Seccin de la Presa, casos de cimentaciones estables

CASO TIPO PROPOSITO Desemb. Clasificacion talud talud

Rapido de Suelos aguas arrib aguas abajo

Homogenea Regulacion o NO GW,GP,SW,SP PERMEABLE

A Homogenea Almacenamiento GC,GM,SC,SM 2 1/2: 1 `2 : 1Modificada CL, ML `3 : 1 2 1/2: 1

CH, MH 3 1/2: 1 2 1/2: 1

B Homogenea Almacenamiento SI GW,GP,SW,SP PERMEABLEModificada GC,GM,SC,SM 3 1/2: 1 `2 : 1

CL, ML `3 : 1 2 1/2: 1

CH, MH `4 : 1 2 1/2: 1

Fuente: Diseo de Presas . Bureau of reclamation. USA.

Taludes recomendados en Presas Homogeneas sobre cimentaciones estables

3.4.2.j. Tablas del Cuerpo de Ingenieros para definir la seccin de la Presa, casos de cimentaciones estables

CASO TIPO PROPOSITO Desemb. Clasificacion Clasificacion talud talud

Rapido Material exterior del Nucleo aguas arrib aguas abajo

Seccion Regulacion o NO Relleno de roca, GC,GM,SC,SM `2 : 1 `2 : 1

A compuesta Almacenamiento GW,GP, CL, ML

c/nucleo SW(gravoso) CH, MH

Minimo SP (gravoso)

Seccion Almacenamiento NO Relleno de roca, GC, GM `2 : 1 `2 : 1

B compuesta GW,GP, SC,SM 2 1/4: 1 2 1/4: 1

c/nucleo SW(gravoso) CL, ML 2 1/2: 1 2 1/2: 1

Maximo SP (gravoso) CH, MH `3 : 1 `3 : 1

Seccion Almacenamiento SI Relleno de roca, GW,GP,SW,SP `2 1/2: 1 `2 : 1

C compuesta GW,GP, GC,GM,SC,SM 2 1/2: 1 2 1/4: 1

c/nucleo SW(gravoso) CL, ML `3 : 1 2 1/2: 1

Maximo SP (gravoso) CH, MH 3 1/2: 1 `3 : 1

Fuente: Diseo de Presas . Bureau of reclamation. USA.

Taludes recomendados en Presas Homogeneas sobre cimentaciones estables

Y : 1X : 1

(Y- 1/2) :

1 : 1

(X- 1/2) : 1

1 1/2 : 1

Z

Coronacion

H

3.4.2.j. Tablas del Cuerpo de Ingenieros Para definir la seccin de la Presa para casos de

Cimentaciones estables

3.5 DISEO FINAL DE LA PRESA

3.6 PROYECTOS CON PRESAS DE REGULACION

PRESA YANACOCHA

SAN DIEGO RESERVORIO HORARIO

Cuenca alta Pativilca

PRESA GALLITO CIEGO

PRESA YURACMAYO

79

BOQUILLA CIERRE CEDROS-1

BOQUILLA CIERRE CEDROS-2

PRESA SHALLAP

82

BOQUILLA PACLIACH-ROTURA DIQUE

3.6.a. Proyectos con seccin de Presas Homogneas

3.6.b. Proyectos con seccin de Presas Zonificadas de Tierra

3.6.c. Proyectos con seccin de Presas Zonificadas de

Enrocado

TALLER PARA ELABORAR: . Seccin de la Presa . Planteamiento del Esquema general de la Presa y estructuras complementarias.

GRACIAS POR SU ATENCION [email protected]

Nmero de diapositiva 13.1 Comentarios GeneralesNmero de diapositiva 33.3 Apreciacin del sitio de Presa y desarrollo del Proyecto.Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 73.4.1. Procesamiento de la Hidrologa.CURVA REA ALTURA VOLUMENAltura de la PresaNmero de diapositiva 10Cuadro para Seleccin del Periodo de Retorno Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Nmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20HIDROGRAMAS DE LA AVENIDA MXIMA DE DISEO PARA LOS MOMENTOS DE ENTRADA Y SALIDA DEL RESERVORIO Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27UN CASOReservorio CiratoCentral Hidrolectrica CarhuaqueroNmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31UN CASOReservorios de limpia en SEDAPALNmero de diapositiva 33UN CASOReservorio de limpia en propuesta Central Hidroelectrica MayushCuenca Alta PativilcaNmero de diapositiva 35Nmero de diapositiva 36Nmero de diapositiva 37Nmero de diapositiva 38Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40Nmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 433.4.2. Procesamiento de la GEOLOGIA Y GEOTECNIADefinicin del Tipo de Presa, TaludesNmero de diapositiva 45Nmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48. Las Partculas de suelo varan de un tamao de mas de 100 mm ( gravas, arenas y limos) a 0.002 mm para el caso de las arcillas. . Los suelos se presentan de manera natural como un todo denominndoseles por el suelo que los caracterizan como un todo. . En los anlisis de los suelos el tamao de las partculas es insuficiente para una clasificacin completa de los suelos con granos finos o de los suelos con mas gruesos cuando la matriz incluye una proporcin de finos plsticos, es decir, arcillas. Es necesaria una clasificacin secundaria basada en el grado de plasticidad utilizando los limites de consistencia que se expresan en funcin del porcentaje del contenido de masa de agua.LIMITE LIQUIDO, wl, es el contenido de humedad que define el cambio del suelo de su estado plstico al liquido.LIMITE PLASTICO, wp, define el punto por debajo del cual el suelo es demasiado seco para exhibir plasticidad. INDICE DE PLASTICIDAD, Ip, La clasificacin es Ip = wl wp, La clasificacin secundaria se determina utilizando la informacin de Ip, wl y wp.Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52. La relacin arcilla-agua es el principal responsable de la cohesin y la plasticidad.. Los suelos limosos y arcillas con frecuencia son empleados en rellenos y terraplenes, en general estn parcialmente saturados cuando se compactan por primera vez. El Nivel fretico genera un esfuerzo total y una presin de agua esttica uw. . `= uw. El nivel de esfuerzo efectivo es el que determina la resistencia al corte que puede soportar un suelo y la compresibilidad de un suelo arcilloso.. Es importante clasificar los problemas relacionados con la respuesta de los suelos a condiciones especificas de carga en problemas de estabilidad o deformacin.. Los problemas de estabilidad tiene que ver con el equilibrio entre las fuerzas y momentos y la resistencia del suelo movilizado. Cuando las fuerzas exceden la resistencia al corte ocurre la falla.. . La resistencia al corte de un suelo se define como la mxima resistencia a los esfuerzos cortantes que se puede movilizar. Cuando esta excede ocurre la falla.. La resistencia al corte se cuantifica mediante dos parmetros: COHESION c y ANGULO DE RESISTENCIA AL CORTE .. La resistencia al corte en un suelo se expresa utilizando el criterio de Coulomb, = c + n tang . La resistencia al corte se determina por el nivel de esfuerzo, efectivo (entre partculas) y no por el esfuerzo Total, = c` + `n tang `. Donde c` y son parmetros de resistencia al corte expresados en funcin de los esfuerzos efectivos y `n es el esfuerzo normal efectivo.Los suelos mas gruesos como las arenas, adquieren su resistencia al corte del entramado entre partculas y la friccin interna, denominndose suelos no cohesivos.(c= 0). Las arcillas por lo general se clasifican como suelos cohesivos c > 0, = 0. Suelos de tipo intermedio exhibirn en su mayoria c y . El comportamiento de corte puede representarse mediante las relaciones de Mohr Coulomb que proporcionan las envolventes de falla.Nmero de diapositiva 55Nmero de diapositiva 56Nmero de diapositiva 57Nmero de diapositiva 58Nmero de diapositiva 59Nmero de diapositiva 60Nmero de diapositiva 61Nmero de diapositiva 62Nmero de diapositiva 63INYECCIONES DE LECHADAS EN UNA CIMENTACIN ROCOSAINYECCIONES DE LECHADAS EN SUELOS DE LA CIMENTACINEJEMPLO DE INYECCIONES DE SUELO Y ROCA EN LA CIMENTACIN DE LA PRESA3.4.2.i. DISEO DE FILTROS, DRENES O TRANSICIONES Nmero de diapositiva 68Nmero de diapositiva 69Nmero de diapositiva 70Nmero de diapositiva 71Nmero de diapositiva 723.6 PROYECTOS CON PRESAS DE REGULACIONNmero de diapositiva 74Nmero de diapositiva 75Nmero de diapositiva 76Nmero de diapositiva 77Nmero de diapositiva 78Nmero de diapositiva 79Nmero de diapositiva 80Nmero de diapositiva 81Nmero de diapositiva 823.6.a. Proyectos con seccin de Presas HomogneasNmero de diapositiva 843.6.b. Proyectos con seccin de Presas Zonificadas de TierraNmero de diapositiva 86Nmero de diapositiva 87Nmero de diapositiva 883.6.c. Proyectos con seccin de Presas Zonificadas de EnrocadoNmero de diapositiva 90Nmero de diapositiva 91Nmero de diapositiva 92GRACIAS POR SU [email protected]

Diseño de Presas

Documents

Transcript of Diseño de Presas