Presas de Albañilería

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FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL - EPE CURSO : GEOLOGÍA CÓDIGO : IP04 CICLO : 2013 - 0 PROFESOR: LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO LIMA, ENER0 2013 22/08/2022 UPC GEOLOGÍA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

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FACULTAD DE INGENIERÍACARRERA DE INGENIERÍA CIVIL - EPE

CURSO : GEOLOGÍACÓDIGO : IP04

CICLO : 2013 - 0

PROFESOR: LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

LIMA, ENER0 2013

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http://tlc.impulsar.org/2011/03/sd-requiere-presa-y-mejorar-las-tuberias.html

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¿Qué se observa?

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Agenda

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Presa de Itaipú, Paraguay

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¿Qué presas conoce Ud. En el Perú?

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Central hidroeléctrica del Cañón del Pato

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Presas de Albañilería: Estudios Geotécnicos

Características:1.- Almacena mucha agua en pequeña área.2.- El agua del embase socava la cimentación.3.- Se emplazan siempre en los valles.4.- Al quebrarse produce grandes desastres y muchas victimas.

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Presas de Albañilería: Estudios Geotécnicos

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Nivel máximo del agua

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Terminología y definiciones

Estribo.- Ladera de un valle donde se apoya la presa.Sección del Río o Canal.- Parte central de la presa que está sobre el río.Talón de Presa.- Parte aguas arriba de la presa donde está en contacto con la superficie que la soporta (el fondo o roca del cimiento).Nivel H2O de base.- Nivel de agua después de la descarga de la presa.Nivel de H2O muerta.- Es el nivel mínimo de descanso del H2O.

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Galería.- Túneles en la misma presa (facilita el desagüe que resume).Nivel máximo del agua.- Antes de salir por el aliviadero.Cresta.- Parte alta de la presa.Desnivel.- Distancia vertical entre la cresta y el nivel máximo del agua.Eje de la presa.- Línea imaginaria trazada en el centro de la cresta y a lo largo de la presa.Sección transversal de la cresta.- Es un plano vertical perpendicular al eje de la presa.

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Clasificación de Presas

Se puede clasificar de 2 formas, por su uso, así como según el material del cual están construidos:1.- Por su uso2.- Según el material del cual están constituidos:

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1.- Por su uso:Presa Múltiple.- para varios fines.Presa de desvió.- Desvía el agua al río.2.- Según el material del cual están construidos:Presas de albañilería.Presa de tierra.Presa de roca

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Tipos y dependencias de Presas Presas de Gravedad

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Es de hormigón o de albañilería. Sólida sección transversal trapezoidal.

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Presa de Contrafuerte

Estaría conformado por:- Un muro vertical.- Contrafuertes perpendiculares al muro. En la presa de contrafuerte se usa menos cemento que la presa de gravedad.

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Presa de contrafuerte

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Presa de arco o bóvedaEs un muro curvo, convexo, agua arriba, la fuerza se trasmite al estribo.

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Presa de arco o bóvedaEs un muro curvo, convexo, agua arriba, la fuerza se trasmite al estribo.

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Aliviaderos

Son partes de la presa que desaguan el exceso de agua de la presa.Compuerta de crestaPermite abrir y cerrar el aliviadero.Tipos de aliviadero Existen dos tipos el Normal y de Embudo.

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Dos tipos de aliviaderos (Normal y de Embudo).

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Tipo de desagüe auxiliarTúnel de desagüe en la roca de estribo.Túnel que pasa por debajo de la presa.Tubería a presión.Son tubos de acero de gran diámetro que atraviesan a la presa y llevan agua para generar fuerza eléctrica.

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Geotecnia de PresaFuerzas que actúan sobre una presa de Albañilería. Cargas sobre una presa de gravedad.

Cargas de fango sobre una presa de gravedadWs = Peso del fango vertical.Ps = Fuerza horizontal a 1/3 hs

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Ps

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Cargas de agua sobre una presa de gravedadVerticales:W1 = Peso del H2O, aguas arribaW2 = Peso del H2O, aguas abajoHorizontales:P1 = Empuje del H2O, aguas arriba a la altura 1/3 HP2 = Empuje del H2O, aguas abajo a altura 1/3 h

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1/3 H

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Rotura por deslizamiento en presa de Albañilería.

P1 = Presión horizontal H2OW = Peso de la presaR = Resultante de P y We = Excentricidad de las fuerzas aplicables (P/W), si fuera < que (f) que es el coeficiente de fricción de la base de la presa con la roca no habrá deslizamiento, si fuera mayor habrá deslizamiento.(f) Para presa de albañilería con roca varia de 0.6 a 0.7.(f) Para presa de albañilería con grava o arena es de 0.5 a 0.4.

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Las fuerzas horizontales tienden a empujar la presa hacia abajo y, si son excesivas pueden hacer que la presa se deslice.

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Si la base fuera estratos de pizarras, tobas, arcilla, facilita el deslizamiento.A fin de no tener agua en la base se emplea muro succionador en la base.

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Geotecnia de PresasProblemas de deslizamiento

- El agua lubrica a la base y baja el coeficiente de fricción (f).- El agua puede erosionar la Base.

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Problemas del levantamiento en las presas de Albañilería

Se produce por la diferencia de fuerza de reacción de la base de la presa aguas arriba y aguas debajo de la presa.

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Problema de asentamiento y recuperación

Se tiene dos tipos de suelo:- Suelo Elástico y suelo plásticoEl primero, recupera su posición al dejar de ejercer la presión (elástico); en el segundo, no recupera su posición al cesar la presión (plástico).- Ejemplo de suelo elástico, la lutita.- Ejemplo de suelo plástico, el conglomerado, caliza meteorizada desagregada, arena, limo, grava.

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El asentamiento se produce por las fuerzas verticales (peso de la presa, peso de agua del embalse, peso del agua de salida).- Si la base de la presa es un intrusivo o volcánico, arenisca, cuarcita, no habrá problema de asentamiento.- En suelos elásticos como lutita, si hay problema de asentamiento.La sal es disuelta por el agua, hay oquedad, habrá asentamiento.

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Problemas de embalse

Escape y filtraciones del Embase:- Podrá realizarse por la base de la presa.- Podrá realizarse el escape y filtraciones por el estribo.- Si el terreno es fracturado (estribos), habrá filtración no obstante sea roca buena (intrusivo).

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Ensayos de agua a presión en sondeos

Se inyecta agua a una presión 0.4 veces el peso del agua de la presa. Ejemplo: para una presa de 200 pies (61 m.) la presión del agua será 80 Libras/pulg2. - Si hay filtración se inyecta cemento para impermeabilizar.

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Problema del estribo- Colocar pernos de anclaje en la parte con estribos con buzamientos según la ladera del cerro.- En lo posible, buscar estribos de una sola roca.

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Problema de la sección del CanalDeterminar:1.- Profundidad de la roca firme debajo del suelo.2.- Determinar antiguos canales a mayor profundidad.3.- Hallar fallas a lo largo del río.

Posibilidad de fallas en el emplazamiento de una presa

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Trabajo de cimentación: Cimentación

Preparación de los cimientos de presas- Remover la base de la presa hasta un horizonte sin filtraciones y sin futuros asentamientos.- Es la excavación de la base de la presa.Escamadura:Eliminación de masas sueltas de rocas sobre los estribos.

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DescortezamientoEliminación de masas sueltas de material superficial.

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Cementación

Consiste en inyectar mezcla de cemento y agua, en huecos de perforación. Rellenar con cemento las fallas, las fracturas y así evitar el levantamiento.

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Material para producir la cimentación

- Cemento puzolánico con aguaEquipo de inyección1.- Mezcladora de cemento.2.- Inyectadora neumática.3.- Manómetro para medir la presión. Previamente se realizará la perforación.

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Cementación a baja presión

- Se realiza a baja presión, precede a la cementación a alta presión.- Se realiza antes de la construcción de la presa para mejorar las propiedades físicas de la base de la presa.Longitud de 1 a 6 metros.

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Modelo de cementación en la presa Kortes, Wyoming: a) sección típica de la presa

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Modelo de cementación en la presa Kortes, Wyoming: b)perfil mostrando los agujeros de cementación (USBR.)

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Cementación a alta presión

Se hace después de la inyección a baja presión y cuando se ha colocado parte de la estructura del hormigón de la presa, se realiza antes del embalse de agua para mejorar la condición física de la base y del estribo (más impermeable, mejor resistencia a la presión, evitará el fenómeno del levantamiento).

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Método de Cementacióna) Método gradual:1.- Inyectar cemento en fractura, perforado hasta cierta profundidad.2.- Inyecta más cemento en fractura que se halla a mayor profundidad.b) Método de Tapón1.- Perforar de frente la profundidad final, inyectar cemento en la falla.2.- Pongo tapón y inyecta cemento en la fractura que se ubica a menor profundidad.3.- En 1, pongo tapón e inyecto cemento en fractura que se ubica a menor profundidad que la anterior.

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Lavado en los agujeros de inyecciónSi una fractura o falla tuviera arcilla, esa arcilla se lavará antes de la inyección de cemento.Perdida de inyecciónSe tapa el lugar superficial por donde hubiera fuga de cemento.

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Exploración de aliviaderosUn aliviadero es igual a la fuga de agua de una presa.En un aliviadero habrá:- Erosionabilidad de los materiales de los cimientos.- Las vibraciones por cada caída de agua.- Presión alta de agua.

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Investigaciones geológicas para una presa de albañilería

Criterios de solución del lugar1.- La roca debe ser firme y resistente.2.- Las vertientes del valle serán estables.3.- La cimentación de la presa no debe permitir deslizamiento de la presa.4.- la roca de la cimentación en lo posible debe ser de un solo tipo.5.- La cimentación y las paredes del estribo debe ser impermeables.

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6.- Las rocas no deben ser resistentes soluciones químicas, erosión, descomposición.7.- Área alrededor del embalse y debajo del embalse no debe dar lugar a acumulaciones que disminuye la vida del embalse.8.- En presa de arco, el estribo debe ser resistente.9.- Las condiciones topográficas y geológicas deben dar buen emplazamiento del: a) aliviadero, b) sala de maquinas.10.- Materiales de construcción cerca de la presa.

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Reconocimiento

Revisar publicación de la geología de la zona en INGEMMET, visita de la zona con un Ingeniero Civil y un geólogo.Investigaciones preliminares1.- Levantamiento topográfico2.- Levantamiento geológico3.- Tipo de suelo fallas, rocas y filtraciones.

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Exploración detallada- Tipo de roca de la base del estribo- Futuras filtraciones.- Si hubiera una falla muy grande y peligrosa, se cambiará el lugar de emplazamiento de la presa.- La caliza es peligrosa porque a la larga hay solución a lo largo de sus fracturas.- Si hubiera poco agregado de hormigón y mucho material de terraplén es mejor construir una presa de tierra, en caso contrario se construye una presa de albañilería.

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Estudiar la geología de las perforaciones

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Exploración geológica

Método sísmico para hallar el espesor del suelo (hallar la sobrecarga).Estadio inmediatamente anterior a la construcciónLos planos geológicos levantados se compara con los datos de perforación, completar más perforaciones, pedir pruebas geológicas complementarias para soportar las partes pesadas de la presa.

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Estadio de construcción

Las perforaciones no se acaban con le final de las investigaciones geotécnicas.

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CONCLUSIONES

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CONCLUSIONES

1.- Una presa almacenan en grandes volúmenes de agua. 2.- El agua del embalse tiende a socavar la cimentación.3.- El material de cimentación deberá ser resistente a la desintegración y a la erosión.4.- El comportamiento de las pizarras es pobre frente a los esfuerzos que se generaran en los estribos de una presa (No se recomienda ubicar estribos)

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5.- Los problemas de estribos en arcos son de una importancia particular. La roca tiende a aguantar el empuje del arco deberá ser bastante fuerte para resistir la presión sin ser aplastada y deberá estar libre de desgaste por meteorización, alteraciones, presencia de fallas y estratificaciones criticas. (Debe gozar de buena estabilidad.

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6.- Realizar perforaciones diamantinas para determinar la calidad de roca en el piso del cauce.7.- De acuerdo a la evaluación geológica y geotécnica efectuar la cementación para reducir el problema de levantamiento y consolidad suficientemente la roca para obligarla a actuar como un monolito bajo la estructura. La inyección de cemento será rellenando a los taladros perforados y/o construyendo una galería (túnel) para a partir de esa labor perforar y inyectar cemento.

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BIBLIOGRAFÍA

P.H. Tumialan (2006). Curso de Geología (Resumen de anotaciones de clases).

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MUCHAS GRACIAS POR SU

ATENCIÓNUPC GEOLOGÍA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO