Estabilidad de Bocatoma
-
Upload
aderlin-baldeon-romero -
Category
Documents
-
view
215 -
download
0
Transcript of Estabilidad de Bocatoma
-
7/23/2019 Estabilidad de Bocatoma
1/7
VERIFICACIN ESTRUCTURAL Y VERIFICACIN DE LA ESTABILIDAD DE LA PRESA
Peso especfico del Concreto = 2.4 Tn/m Diagrama de la Captacina = 0.35
b = 0.60
c = 0.70 0.60
d = 0.50 0.50
e = 0.50 0.30f = 0.60 0.60
g = 0.30 0.50
1.- Determinar el centro de Gravedad de la presa.MOMENTOS C/R A EXTREMO DER.
SECCIN W (peso) DIST. c/r a O MOMENTO DISTANCIA MOMENTO
Wi * X VERTICAL Wi * Y
A 0.504 0.18 0.088 1.300 0.6552
B 1.980 0.83 1.634 0.750 1.485
C 0.504 0.58 0.294 1.200 0.6048
D 0.360 0.15 0.054 0.250 0.09
TOTAL 3.348 2.070 2.835
PUNTO DE APLICACIN DE LA RESULTANTE:
Xc= Wi * X 0.62 m Yc = Wi * Y 0.85 mW W
2.- Determinacin de la excentricidad de la presa vaca si se produce un sismo.con una aceleracin de la gravedad de 0.5 veces de la fuerza de gravedad.
(a=0.05*g)
Fs=W/g*a (con el sentido de derecha a izquierda) ..(a)
donde:
Fs: ?
W: 3.35 Tn
g: 9.8 m/seg
a: 0.05 g
Fs = 0.017
Si W.m1-Fs.Y = 0 (b)
Reemplazando (a) en (b):
m1 = 0.05.Y = 0.042 m
De la figura:
Xe = e + b/2
e = Xn - b/2 ( c )
Donde "e" viene a ser la excentricidad
As mismo:
XR = m1 + X (d)
XR = 0.661 m
Reemplazando (d) en ( c )
e = (m1+ X) - b/2
e = -0.16 m
Fuerza originada por el sismo =
Peso del macizo en Tn =
Gravedad terrestre =
Aceleracin de la gravedad =
a
b
c
B
C
AWA
WB
WC
d
e f
g
D
m1
e
L
Fs
WFr
Y
x
B/2
B/2
-
7/23/2019 Estabilidad de Bocatoma
2/7
Verificacin
B = 1.65
B/3 < B/2 - m1 < 2/3B
0.550 < 0.783 < 1.100
OK! pasa por el tercio central
3.- Determinacin de la resultante de la fuerza de la presa y del agua cuando se
produce la mxima avenida del proyecto actuando verticalmente.p.e. del Agua 1 Tn/mH1 = 0.87 m
H2 = 0.31 m
H3 = 1.48 m
MOMENTOS C/R A EXTREMO DER.
SECCIN W (peso) DIST. c/r a O MOMENTO DISTANCIA MOMENTO
Wi * X VERTICAL Wi * Y
A 0.504 0.175 0.088 1.300 0.655
B 1.980 0.825 1.634 0.750 1.485
C 0.504 0.583 0.294 1.200 0.605
D 0.360 0.150 0.054 0.250 0.090
1 0.304 0.175 0.053 2.034 0.618
2 0.414 0.438 0.181 1.772 0.733
3 0.537 1.400 0.752 1.429 0.768
TOTAL 4.602 3.056 4.953
PUNTO DE APLICACIN DE LA RESULTANTE:
Xc= Wi * X 0.66 m Yc= Wi * Y 1.08 mW W
0.87
0.60
Verificacin
B = 1.65 0.50
B/3 < Xc < 2/3B
0.550 < 0.664 < 1.100
OK! pasa por el tercio central 0.30
4.-Clculo de las subpresiones, valor total y punto de aplicacin.
Seccin Sp X Sp.X
A SPA B/2 SPA-B/2
B SPB 2/3B SPB-2/3B
1.47
H1 = 1.47 m
H2 = 0.50 m
H3 = 0.50 m
Xa = 0.83 m
Xb = 1.10 m
B = 1.65 m
1.00 Tn/m
P1 = 1.46779 Tn / m
P2 = 0.50 Tn / m
Seccin rea Sp X Sp.X
A 0.55275 0.55275 0.83 0.45601875
B 1.069891845 1.069891845 1.10 1.177
1.622641845 1.633 Lw =
X' = 1.006 m
Datos rea
a
b
c
B
C
AWA
WB
WC
d
e
f
g
D
H1
3
2
1
H2 H3
BHBH22 3
23
2
33
22
1.2121
BHHBHH
AGUA
Agua
H1Presa
BXb
3
2
X'
B
SPA
SpSPB
Xa=B/2
P1=*H1P2=*H2
H1 -H2 )
-
7/23/2019 Estabilidad de Bocatoma
3/7
5.-Clculo de las Fuerzas horizontalesPara el clculo de la resultante de las fuerzas horizontales, se considera:
5.1 En el sentido del ro
a)
1.936 Tn
Su linea de accin (L.A.)
0.656 mCon respecto a la base
b) Empuje de aguas por sismo (E2)
1.053 Tn
a=aceleracin ssmica de 0.05g a 0.07g Su lnea de accin (L.A)
0.841 m
c) Empuje adicional por sedimentos (E3)
= 0.063 Tn
= 0.5 Tn/m
La altura H2 del sedimento se mide con el muestreador
H2 = altura de sedimento de asolves integrador de profundidades.
modelo VS - DH -48
Su lnea de accin
= 0.17
d) Empuje adicional del suelo (E4)
= 0.1
= 0.8
= 0.17
e) Empuje adicional por la aceleracin de la masa de concreto de la presa (Es)
= 0.1674
= 0.85
5.2 Las fuerzas que se oponen al sentido del ro
En l, se consideran:
a) Peso de la losa de contraescarpe (zampeado)
6.960 H4 = 0.31
2.900 H5 = 1.48H6 = 0.40
El empuje Hidrosttico (E1) (Avenida del proyecto)
2
11 H2
1E
3
H
.A.L 1
agua.e.p
sedimentop.e.'
5.0'
H'*2
1E 223
3.. 2
HAL
3.. 3
HAL
suelodelalturaH
agua.e.p
suelo.e.p"
8.0"
H"2
1E
3
2
34
H6
4/3*H1
1/3*H2
1/3*H3
1/3*H1
E'''
eE'
Wlos
E''
WagH5
H4
E
E5
Y'YRH
E4
E3
E1
E2
E2 = 0.555*a**(H1)^2 =
LA = (4/3p)*(H/g) =
Es = 0.05*WLA = YW = peso de la presa
WLCWLOSA CONTRA ESCARPE = *V =
V = (e.L)*1 =
-
7/23/2019 Estabilidad de Bocatoma
4/7
b) Peso del agua sobre el contraescarpe
0.895
7.855
ste peso generar un empuje contrario donde considerando un coeficiente
de friccin entre la losa y el material de relleno debajo de la losa es f=0.28
El empuje ser: (cua) F = fN = 2.200
Empuje Hidrosttico (E")
0.049 altura de agua despus de la presa p.e. agua
0.105
Empuje del suelo (E''')
0.064
0.8
Empuje contrario total (Ec)
= 2.313
Punto de aplicacin de la resultante total:
Y E.Y
E1 1.936 0.489 0.947
E2 1.053 0.623 0.656
E3 0.063 0.167 0.010
E4 0.100 0.167 0.017
E5 0.167 0.847 0.142
- Ec -2.313 0.500 -1.156
1.006 0.616
YRH = 0.612
6.- Determinacin de la resultante, magnitud, ubicacin de la excentricidadpara la presa llenaSe toma en cuenta la quinta verificacin:
0.612
De la figura tomando momentos con respecto a "O"
YRH = 0.612
E = 1.006
W = 4.602Sp = 1.62264185
X = 0.62
X' = 1.006
Y' = 0.612
B = 1.65
XR = 0.661
Empuje
Wac*f'E
24H
2
1"E
4H*3
1.A.L
'''"' EEEEc
c.g.
C
X
FR
XR
e'
SP
Ro
YRH
B/2
E
W'
m
O
X'
2
L*HHV*aguaescarpecontralosaWW 54ac
2
L*HH*1*L*
2
HHescarpecontrasobreaguasWW 54
54ac
2
6H''2
1"E
*8.0''
-
7/23/2019 Estabilidad de Bocatoma
5/7
= 0.16
m = 0.81 0.81
Realizando operaciones se obtiene "m" de (A)
Luego:
0.62
B/3 < e' < 2/3B
0.55 < 0.62 < 1.10 Ok!
Por lo que la resultante debe estar dentro del tercio central y la presa ser ESTABLE mas an si se considera
a todos los efectos desfavorables, o sea que en el mismo momento se produce la mxima avenida de proyecto.
En este instante tambin se produce un sismo con el grado de aceleracin de 0.05g, actuando de manera hori-
zontal de derecha a izquierda o sea en el sentido del empuje horizontal mximo.
7.- Determinacin del coeficiente de seguridad al volteo
2.05
Para el caso y recurriendo a la figura anterior, se toman los momentos con respecto a la arista "P"
4.60
W=peso de la presa mas agua
X=distancia del punto de aplicacin a "P"
2.25
Donde:
E = Empuje total horizontalYHR = Distancia vertical del E c/r a "P"
Sp = Empuje de Subpresin
X' = Distancia horizontal de Sp c/r a "P"
mXXWRHYEmSp
mXBB
XWRHYEmSp
mXB
mXB
e
mXX
pero
eB
XWRHYEmSp
XB
e
Mo
R
R
''.
'22
'.
'2
'2
'
'
0'2
'.
2'
0
)dadexcentrici.........(m'X2
B'e
X'*WMe
'X.SpY.EMv RH
c.g.
X
SP
YRH
E
W'
X'
P
e' = (B/2)-X'+m . (excentricidad) =
Mu
MeC
volteodemomento
destabilidademomentoC
v
v
-
7/23/2019 Estabilidad de Bocatoma
6/7
Si coeficiente de volteo esta entre:
1.5 < Cv < 3 No se producir volteo
1.5 < 2.05 < 3 Ok!
8.- Coeficiente de seguridad al "Deslizamiento"Para la determinacin de ste coeficiente se considera el caso ms desfavorable o sea
el efecto combinado de los esfuerzos de friccin y corte y esta dado por la frmula:
30.32
Donde:f'c = Resistencia del concreto (Kg/cm) = 175
W' = Peso de la presa + agua (Tn) = 4.602
Sp = Fuerza de la subpresin (Tn) = 1.623
f = Coeficiente de friccin = 0.55
q = 0.1f'c (resistencia al corte con que se construye la presa) (Tn/m) = 17.5
B = Ancho total de la presa (m) = 1.65
L = 1.0 ml de la presa (m) = 1
E = Empuje horizontal total (Tn) = 1.006
Valores de Coeficientes de friccin (Valores del hormign sobre suelo hmedo)
Apoyo FRoca 0.6 - 0.7
Grava 0.5 - 0.6
Arena 0.4 - 0.5
Limo 0.3 - 0.4
Arcilla 0.2 - 0.3
Si Cd>4 no se producir deslizamiento
Para bajar "q" se trabaja con f'c menor
9.- Determinacin de los esfuerzos normales de compresin para la presa vacaSe determina con la siguiente frmula:
Donde:
3.348 e = -0.16
1.65
1
B = ancho de la presa =
L = 1.0 ml de la presa =
W son los valores para la presa vaca =
'..
'.
XSpRHYE
XWCv
E
L.B.qfSp'WCd
Sp
E
W'Roca
Concreto
De acuerdo a ello se diseandientes de sujecin
Seccin o zona de deslizamientoB
B
e
LB
WP
61
.
-
7/23/2019 Estabilidad de Bocatoma
7/7
0.8155
3.2426
10.- Los esfuerzos normales de compresin con la presa llenaP' max = 9.13 (Tn/m)0.91 (Kg/cm)
P' min = -3.55 (Tn/m)
-0.35 (Kg/cm)
En el presente caso se puede calcular los esfuerzos normales de corte con la e' max.
11.- Esfuerzos de compresin paralela a la cara aguas arriba de la presa (n) vacaPara el caso la cara de aguas arriba de la presa, es perpendicular a la base y por ende:
0.082 (Kg/cm)
Asumir como valor prximo a = 0
= ngulo del nivel fretico paramento mojado
12.- Esfuerzo principal de compresin paralelo a la cara aguas abajo de la presa (n') vaca
n' = Pmax (1+tan) = 1.83 (Kg/cm)generalmente = 45
Tan 45 = 1
13.- Esfuerzo horizontal de corte en la cara aguas abajo de la presa (t') vacias
t = Pmax (tan) = 0.000 (Kg/cm)generalmente = 0
Tan (0) = 0
14.- Esfuerzo horizontal de corte en la cara aguas abajo de la presa (t') vacias
t' = Pmax (tan) = 0.649 (Kg/cm)generalmente = 45
Tan (45) = 1
m/enTn...........B
e61
BL
WminP
m/enTn..........B
e61
BL
WmaxP
)cm/Kg....(..........B
'e61
BL
'W'P
)Tn(1Pmaxn
0;0)(0TnTn2
2