INTRODUCCIÓN Los embalses de agua se proyectan y construyen con fines de almacenar grandes volúmenes de este valioso recurso hídrico en épocas estacionales de lluvias, en las que el consumo de agua es inferior a la disponibilidad, para posteriormente emplear estos volúmenes almacenados en épocas de estiaje. En el Perú los embalses de agua se construyen y emplean esencialmente para los siguientes casos ! "iego de terrenos con fines fi nes agrícolas ! #fian$amiento hídrico de centrales hidroeléctricas ! %so en agua potable ! %&' (i)to Para poder lograr estos embalses artificiales se construyen presas de tierra o concreto, normalmente en el curso de un río o quebrada o sobre elevando los bordes de una laguna. *ado el enorme valor que tiene el recurso hídrico almacenado, el manejo de las aguas debe poder ser adecuadamente controlado, por tal ra$+n en el proyecto de un embalse de agua deben incluirse estructuras que permitan lo siguiente . Efectuar Efectuar una una desca descarga rga de agua agua de servic servicio io -. *escargar *escargar los los s+lidos s+lidos sedimenta sedimentados dos que que se acumulen acumulen en el fondo fondo del embalse. *escargar los volúmenes de agua que e)cedan la capacidad de almacenamiento Las dos primeras funciones indicadas se logran mediante conductos de descarga independientes o uno solo que cumpla ambas funciones y que requieran una operaci+n controlada. La tercera funci+n se logra mediante estructuras de alivio aliviaderos/ por rebose con su correspondiente conducto de descarga, que no requieren control. El control de las estructuras de descarga s+lo se puede lograr mediante equipos hidromec0nicos, los que a su ve$ requieren para su funcionamiento de algunos servicios au)iliares. #unque #unque del monto total para la construcci+n de una presa, la parte correspondiente al equipamiento hidromec0nico rara ve$ supera el 12, la importancia de este equipamiento para lograr un control y manejo adecuado de las aguas embalsadas es crucial. OBRAS HIDRAULICAS
PRESAS %na presa es una estructura que se empla$a en una corriente de agua para embalsarla y3o desviarla para su posterior aprovechamiento o para proteger una $ona de sus efectos da4inos. Las presas permiten controlar y disponer de agua con los siguientes fines 5onsumo humano 5onsumo industrial "iego 5ontrol de crecidas 6avegaci+n Protecci+n de m0rgenes 7eneraci+n Eléctrica 8urismo, Esparcimiento y "ecreaci+n Piscicultura 5ontenci+n de aluviones
Clasificación de las presas
E)isten varias clasificaciones de las presas atendiendo a su altura, a sus funciones o a otras características, sin embargo la clasificaci+n m0s común es de acuerdo a sus materiales de construcci+n y su concepci+n estructural. .! 5lasificaci+n según tipo de material . 8ipo a (ateriales sueltos tierra y roca/ ! 8ierra "elleno hidr0ulico9 secci+n homogénea compacta ! (ateriales graduados ! Enrocamiento . - 8ipo b (ateriales cementados concreto y mampostería/ ! 7ravedad (asiva9 aligerada ! 5ontrafuertes (achones9 losas planas9 arcos o b+vedas múltiples ! #rco y b+veda &elecci+n del tipo de presa Las presas se pueden clasificar en un número de categorías diferentes, que depende del objeto de la clasificaci+n. En este Proyecto 8erminal 8erminal
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PRESAS %na presa es una estructura que se empla$a en una corriente de agua para embalsarla y3o desviarla para su posterior aprovechamiento o para proteger una $ona de sus efectos da4inos. Las presas permiten controlar y disponer de agua con los siguientes fines 5onsumo humano 5onsumo industrial "iego 5ontrol de crecidas 6avegaci+n Protecci+n de m0rgenes 7eneraci+n Eléctrica 8urismo, Esparcimiento y "ecreaci+n Piscicultura 5ontenci+n de aluviones
Clasificación de las presas
E)isten varias clasificaciones de las presas atendiendo a su altura, a sus funciones o a otras características, sin embargo la clasificaci+n m0s común es de acuerdo a sus materiales de construcci+n y su concepci+n estructural. .! 5lasificaci+n según tipo de material . 8ipo a (ateriales sueltos tierra y roca/ ! 8ierra "elleno hidr0ulico9 secci+n homogénea compacta ! (ateriales graduados ! Enrocamiento . - 8ipo b (ateriales cementados concreto y mampostería/ ! 7ravedad (asiva9 aligerada ! 5ontrafuertes (achones9 losas planas9 arcos o b+vedas múltiples ! #rco y b+veda &elecci+n del tipo de presa Las presas se pueden clasificar en un número de categorías diferentes, que depende del objeto de la clasificaci+n. En este Proyecto 8erminal 8erminal
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consideraremos tres consideraciones de acuerdo con el uso, el proyecto hidr0ulico, o los materiales que conforman la estructura. -.!5lasificaci+n según el uso Las presas las podemos clasificar de acuerdo con la funci+n m0s general que van a desempe4ar, como de almacenamiento, de derivaci+n, o regulaci+n. Podemos precisar m0s las clasificaciones cuando consideramos sus funciones específicas. -.!Presas de almacenamiento ! &e construyen para embalsar el agua en los períodos en que sobra, para utili$arla cuando escasea. Estos períodos pueden ser estacionales, anuales o m0s largos. (uchas presas peque4as almacenan los l os escurrimientos de la primavera para usarse en la estaci+n seca del verano. Las presas de almacenamiento se pueden a su ve$ clasificar de acuerdo con el objeto del almacenamiento, como para abastecimiento de agua, para recreo, para la cría de peces y animales salvajes, para la la generaci+n de energía hidroeléctrica, irrigaci+n, etc. El objeto específico u objetos en los que se va utili$ar el almacenamiento tienen a menudo influencia en 1 proyecto de la estructura, y pueden determinar proyectos como el de la magnitud de las fluctuaciones del nivel que pueden esperarse en el vaso y el de volumen de filtraciones f iltraciones que pueden permitirse. -.-!Las presas de derivaci+n ! &e construyen ordinariamente para proporcionar la carga necesaria para desviar el agua hacia las $anjas, canales u otros sistemas de conducci+n al lugar en que se van a usar. &e utili$an en los sistemas de riego, para la derivaci+n de una corriente natural hacia el vaso de almacenamiento fuera del cauce natural de la corriente, para usos municipales e industriales, o para una combinaci+n de los mismos. -.:!Las presas reguladoras ! &e construyen para retardar el escurrimiento de las avenidas y disminuir el efecto de las ocasionales. Las presas reguladoras se dividen en dos tipos. En uno de ellos, el agua se almacena temporalmente, y se deja salir por una obra de toma con un gasto que no e)ceda de la capacidad del cauce de aguas abajo. En el otro tipo, el agua se almacena tanto tiempo como sea posible y se deja infiltrar en las laderas del valle o por los estratos de grava de la cimentaci+n. # este último se le llama algunas veces de distribuci+n o dique, porque su principal objeto es recargar los acuíferos. Las presas reguladoras también se construyen para detener los sedimentos. # menudo est0s se les llama presas de arrastres. ! #unque no es muy frecuente fr ecuente que se utilicen para varios usos como las presas grandes, con frecuencia sirven para m0s m 0s de un fin. 5uando son para varios usos, se reserva un volumen separado del vaso para cada OBRAS HIDRAULICAS
uno de ellos. E)iste una combinaci+n de usos relativamente frecuente en la que entran el almacenamiento, el control de avenidas y para deportes. :.!5lasificaci+n según su su proyecto proyecto hidr0ulico Las presas se pueden clasificar en presas vertedoras o no vertedoras. :.!Las presas vertedoras ! &e proyectan para descargar sobre sus coronas y en general se deben construir de materiales que no erosionen con las! descargas. Es necesario emplear concreto, mampostería, aceros y madera, e)cepto las estructuras muy bajas de unos cuantos pies de altura. :.-!Presas no vertedoras ! &on las que se proyectan para que el agua no rebase por la corona. Este tipo de proyecto permite ampliar la elecci+n de los materiales incluyendo las presas de tierra y las de enrocamiento. ! 5on frecuencia se combinan los dos tipos para formar una estructura compuesta, que consiste de por ejemplo, una parte vertedora de concreto de gravedad con e)tremos formados por terraplenes. ;.!5lasificaci+n según los materiales La clasificaci+n m0s común se usa en la discusi+n de los procedimientos de construcci+n se basa en los materiales que forman la estructura. En esta clasificaci+n también se menciona el tipo b0sico del proyecto como, por ejemplo, presa de concreto de gravedad, o presa de concreto del tipo de arco. ;.!Presas de tierra ! Las presas de tierra constituyen el tipo de presas m0s común, principalmente por su construcci+n ya que intervienen materiales en su estado natural que requieren el mínimo de tratamiento. #dem0s, los requisitos para sus cementaciones son menos e)igentes que para los otros tipos. Es probable que las presas de tierra continúen prevaleciendo sobre los dem0s tipos para fines de almacenamiento, parcialmente, debido a que el número de empla$amientos favorables para las estructuras de concreto est0 disminuyendo como resultado de los numerosos sistemas de almacenamiento de agua que se han emprendido, especialmente en las regiones 0ridas y semi0ridas en las que la conservaci+n del agua para riego es una necesidad fundamental. ! #unque dentro de la clasificaci+n de las presas de tierra est0n comprendidos varios tipos, los adelantados obtenidos en los equipos de e)cavaci+n, acarreo y compactaci+n de materiales terrosos, ha hecho el tipo de presas de tierra compactada tan econ+mico que virtualmente ha reempla$ado los tipos de terraplenes hidr0ulicos y semihidr0ulicos.
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Lo que es especialmente cierto al tratarse de la construcci+n de peque4as estructuras, en las que relativamente peque4a cantidad de material que hay que manejar, impide la instalaci+n de la planta de grandes dimensiones que es necesaria para la eficiencia de las operaciones hidr0ulicas. Las presas de tierra compactada se subdividen en presas de un solo material, o de varios, o con diafragmas. ! Las presas de tierra requieren estructuras complementarias que sirvan de vertederos de demasías. La principal desventaja de una presa de tierra es que, si no tiene suficiente capacidad, el vertedor de demasías puede da4arse y aún destruirse por el efecto erosivo del agua que llegue a rebasarla. rebasar la. 8ambién 8ambién est0n e st0n sujetas a sufrir serios da4os da 4os y aún a fallar debido a las perforaciones echas por animales cavadores, a menos que se tomen precauciones especiales. ! # menos que el empla$amiento de la presa quede fuera del cauce de la corriente, se deben de tomar medidas para desviar la l a corriente durante la construcci+n a través del empla$amiento por medio de un conducto, o alrededor del mismo por medio de un túnel. *e otra manera, se deben incorporar en el proyecto medidas m edidas especiales que permitan que el agua pase sobre el terraplén durante la construcci+n. Este tipo de derivaci+n solamente < debe usarse cuando se disponga de personal e)perimentado en este trabajo.
;.-!Presas de enrocamiento ! En las presas de enrocamiento se utili$an rocas de todos los tama4os para dar estabilidad a una membrana impermeable. La membrana puede ser una capa de material impermeable del lado l ado del talud mojado, una lo$a de concreto, un recubrimiento de concreto asf0ltico, placas de acero o cualquier otro dispositivo semejante9 o puede ser un núcleo interior delgado de tierra impermeable. ! 5omo los terraplenes de tierra, los de roca est0n sujetos a da4os y destrucci+n si los rebasa el agua y, por lo tanto, deben de tener un vertedor de demasías de la capacidad adecuada para evitar que esto suceda. %na e)cepci+n la constituyen las presas derivadoras e)tremadamente bajas en las que el enrocamiento est0 especialmente proyectado para soportan los derrames. ! Las presas de enrocamiento requieren cimentaciones que no estén sujetas a asentamientos de magnitudes suficientes para romper la membrana impermeable. Las únicas cimentaciones adecuadas, por lo general, son la roca o la arena compactada y la grava. ! El tipo de enrocamiento se adapta a los empla$amientos remotos, donde abunda la roca buena, donde no se encuentra tierra buena para OBRAS HIDRAULICAS
una presa de tierra, y donde la construcci+n de una presa de concreto resultaría muy costosa. ;.:!Presas de concreto de tipo gravedad ! Las presas de gravedad, o de concreto se adaptan a los lugares en los que se dispone de una cimentaci+n de roca ra$onablemente sana, aunque las estructuras bajas se pueden establecer sobre cimentaciones aluviales si se construyen los datos adecuados. &e adaptan bien para usarse como cresta vertedora y, debido a esta ventaja, a menudo se usan formando una parte vertedora de las presas de tierra y enrocamiento o de una presa derivadora. !#= empe$ar el siglo >>, algunas de las presas de gravedad se construyeron de piedra. &in embargo, la cantidad de mano de obra requerida en esta operaci+n ha sido causa del uso e)clusivo que se hace del concreto en la construcci+n de las presas modernas de gravedad.
PRESAS DE MATERIALES SUELTOS Las presas de materiales sueltos son terraplenes artificiales construidos para permitir la contenci+n de las aguas, su almacenamiento o su regulaci+n. Este tipo de presa fue la m0s utili$ada en la antig?edad. En los siglos >=> y >> han tenido uso bastante difundido debido al r0pido desarrollo de la técnica para trabajos con tierra y roca, y por la gran variedad de esquemas constructivos que permite utili$ar pr0cticamente cualquier suelo que se encuentre en la $ona, desde materiales de grano fino hasta suelos rocosos previamente fracturados. #dem0s de esto, las presas de materiales sueltos tienen menos e)igencias a la deformabilidad de la fundaci+n que cualquier otro tipo de presa. En 5olombia, éste es el tipo de presa m0s difundido entre los grandes proyectos hidroenergéticos. #lgunos ejemplos son 5alima con @ m de altura y construida en la década de los A19 presa de 7olillas 5hinga$a/ de -B m y construida en los B1Cs9 la presa Esmeralda 5hivor/ con -BB m y construida también en la década de los B1Cs, presa que fue de las m0s altas del mundo en su época9 la presa de &alvajina con @1 m y construida en la década de los D1Cs9 la presa del 7uavio con una altura total de-;1 m y acabada de construir en la década de los 1Cs. 5ualquier tipo de presa debe ofrecer condiciones de seguridad durante la construcci+n y en el transcurso de su operaci+n. Para ello, es importante que e)ista una buena coordinaci+n entre el dise4o y la construcci+n para asegurar que se hagan las correcciones necesarias de manera que las obras se ajusten lo mejor posible a las condiciones reales de campo.
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Clasificación de las Presas Flexibles =. *e acuerdo a los materiales utili$ados =. Presas de tierra, en las cuales el volumen principal del cuerpo de la presa se hace con suelos arcillosos, arenosos, o areno!gravillosos de grano fino. =.- Presas de roca!tierra, en las cuales el volumen principal del cuerpo de la presa se hace de suelos de grano grueso y los elementos anti filtrantes de suelos de grano fino. =.: Presas de enrocados, en las cuales el cuerpo principal de la presa se hace de materiales con grano grueso y los elementos anti filtrantes de materiales aglutinados pantallas anti filtrantes/. ==. &egún el esquema constructivo de la presa ==. Presas homogéneas, con un solo material en contacto con el filtro. ==.- Presas heterogéneas, en las que el cuerpo se compone de dos o m0s clases de suelos. Las presas heterogéneas a su ve$ se dividen según la colocaci+n del elemento anti filtrante, así F Presas con núcleo vertical F Presas con núcleo inclinado F Presas con pantalla impermeable aguas arriba ===. &egún el método de ejecuci+n de los trabajos ===. 8erraplenado ===.- "elleno hidr0ulico ===.: (aterial arrojado =G. &egún la condici+n de paso de los caudales de construcci+n y operaci+n =G. Presas sordas &on aquellas en que el caudal de filtraci+n a través del cuerpo de la presa es mínimo en comparaci+n con los caudales que son evacuados durante la construcci+n y la operaci+n. =G.- Presas filtrantes Este tipo de presa puede hacerse de piedra gaviones/ sin elementos especiales anti filtrantes, permitiendo el paso de caudales apreciables a través de su cuerpo. =G.: Presas auto!vertedoras &on aquellas que tienen cresta y taludes dispuestos con estructuras
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de descarga de agua a flujo libre para permitir el paso de caudales de construcci+n o de operaci+n.
PRESAS FLEI!LES "OMO#$NEAS % MITAS Las presas fle)ibles homogéneas y mi)tas son aquellas estructuras construidas con tierra, o con una combinaci+n de enrocado y núcleo impermeable de materiales finos. Las dimensiones del perfil de presas fle)ibles no se deducen de c0lculos matem0ticos, sino que se determinan por los resultados dados por la e)periencia de otras presas e)istentes y en operaci+n, o de otras construidas y falladas. Las dimensiones que se adopten deben ajustarse por los requerimientos dados por los c0lculos de estabilidad. La construcci+n del terraplén se debe iniciar tan pronto esté finali$ada la operaci+n de preparaci+n de la fundaci+n, se haya e)cavado la caja del dentell+n, y se haya colocado la tubería de conducci+n de la obra de toma. *e ser posible se usan los materiales provenientes de las e)cavaciones, aunque se puede dar el caso de que las condiciones de éstos no sean tan buenas como las obtenidas de los bancos de préstamo. #ntes de e)cavar el material en los bancos de préstamo se deber0 hacer una inspecci+n cuidadosa del material disponible, una determinaci+n de las profundidades m0)imas de corte, y un estudio de la $ona en que se va a colocar con el fin de evitar operaciones innecesarias y el uso de materiales inadecuados. &i se dispone en las fuentes de préstamo de materiales de diferentes calidades, el mejor se destinar0 para la $ona central del núcleo. . 5imentaci+n de las presas H La cimentaci+n debe proporcionar un apoyo estable para el terraplén en todas sus condiciones de carga y saturaci+n. H *ebe tener resistencia a la filtraci+n para evitar da4os por erosi+n y pérdidas de agua. H El 0rea de la fundaci+n de la presa se debe limpiar totalmente removiendo todos los 0rboles, male$as, raíces, piedras, tierra vegetal, basuras, materiales permeables, etc., hasta llegar a una capa de suelo resistente y adecuada. La superficie obtenida para la fundaci+n deber0 ser escarificada antes de comen$ar a construir el terraplén. H El 0rea de fundaci+n correspondiente a cauces de arroyos deber0 ser limpiada, profundi$ada y ampliada hasta remover todas las piedras, grava, arena, y cualquier material indeseable. La limpie$a de los cauces se efectúa profundi$ando de manera que los taludes de la e)cavaci+n sean estables. H 5uando se encuentre roca durante la preparaci+n de la fundaci+n, es importante que ésta quede perfectamente limpia removiéndose de su
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superficie toda costra o fragmento de roca. H Es importante que se realice simult0neamente la preparaci+n de la fundaci+n y la e)cavaci+n para la tubería de toma de agua de acuerdo con las pendientes y dimensiones mínimas indicadas en planos. H En esta etapa de la construcci+n es importante tomar todas las previsiones para controlar el agua hasta que se concluya la obra. . 8ipos de cimentaci+n F H5imentaciones en roca En general no presentan problemas de resistencia a la capacidad portante. El principal problema lo constituyen las filtraciones e)cesivas por fisuras y grietas. F 5imentaciones en limo!arcilla El problema estriba no tanto en las filtraciones como en la estabilidad del suelo de la cimentaci+n. H 5imentaciones saturadas Es necesario estudiar el grado de consolidaci+n del suelo previa identificaci+n del mismo. El estudio es e)tensivo y puede resultar costoso. #lgunas medidas constructivas son reempla$ar o quitar los suelos blandos, instalar sistemas de drenaje durante la construcci+n, suavi$ar los taludes del terraplén. H 5imentaciones relativamente secas &on suelos buenos desde que la relaci+n de vacíos sea adecuada. &i el suelo es seco y de baja densidad pueden surgir asentamientos considerables cuando se cargue la presa y se sature el suelo, causando la falla bien sea por asentamientos totales y disminuci+n del borde libre de la presa, o por asentamientos parciales que pueden partir el núcleo impermeable. (edidas constructivas a tomar son reempla$o del suelo9 delantales impermeables aguas arriba9 filtro permeable aguas abajo9 humedecimiento previo del suelo. F 5imentaciones en arena y grava Irecuentemente la cimentaci+n de presas fle)ibles consiste en dep+sitos aluviales de arena y grava relativamente permeables. &e presentan los siguientes problemas b0sicos magnitud de las filtraciones subterr0neas, presiones producidas por las filtraciones9 tubificaciones9 y licuefacci+n. #renas sin cohesi+n de baja densidad son peligrosas como fundaci+n.
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#l presentarse pérdidas de agua del embalse hay que hacer la consideraci+n sobre qué sale m0s caro si el agua que se pierde o el tratamiento anti filtrante. 8odas las presas construidas sobre material permeable deben tener un dren aguas abajo. .- (edidas para mejorar la cimentaci+n de las presas Los problemas de filtraci+n se presentan generalmente aguas abajo debido a que la fuer$a de presi+n del agua subpresi+n/ en un punto dado de la cimentaci+n iguala a la presi+n ejercida por el peso combinado del suelo y agua por encima de él. Para contrarrestar filtraciones, se puede usar alguno de los sistemas siguientes o combinaci+n de ellos. a/ *entellones de tierra del mismo material del núcleo impermeable de la presa. &iempre que sea posible, las filtraciones de una cimentaci+n permeable se deben cortar con un dentell+n que llegue el estrato impermeable. La anchura mínima del fondo e/ varía entre 1.A m %&J"/ y .1 m K=(#8, para presas peque4as/, y se puede calcular tentativamente así e K!d e ancho del fondo del dentell+n K carga hidr0ulica arriba de la superficie del terreno. d profundidad del dentell+n por debajo de la superficie del terreno. Profundidad mínima del dentell+n 1.-1K. El dentell+n puede tener las paredes verticales o inclinadas disminuyendo hacia abajo, ya que las fuer$as de filtraci+n han disminuido al hacer el agua su recorrido en sentido vertical. Es necesario controlar el agua mientras permane$ca abierta la e)cavaci+n para el dentell+n. b/ *entellones parciales E)perimentos hechos han demostrado que un dentell+n que se profundice un @12 de la distancia en el estrato permeable reduce un -@2 la filtraci+n, y si se profundi$a un D12 las filtraciones se reducen en un @12. c/ *entellones con tablestacas de acero &e usan ocasionalmente en combinaci+n con un dentell+n en tierra. Est0n limitados a cimentaciones de limo, arena y grava fina pues problemas del hincado en gravas pueden esperarse al romperse o doblarse el dentell+n, aparte que resultan costosos. Por las uniones se pueden presentar filtraciones por lo que su efectividad se r educe.
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d/ *entellones de concreto in situ diafragmas/ &e construyen bombeando o inyectando lechadas de cemento que al me$clarse con el material de cimentaci+n forman un elemento de arena y gravas unidas con cemento. &i el estrato impermeable est0 a cierta profundidad se puede combinar un dentell+n en tierra y un diafragma. e/ =nyecciones Pueden ser de cemento, asfalto, arcilla y materias químicas silicato de sodio y cloruro de calcio/ que en el suelo precipitan y forman una gel s+lida. f/ 5olchones del lado aguas arriba &e usan generalmente cuando el manto impermeable est0 a una profundidad e)cesiva. El colch+n se construye del mismo material impermeable de la presa. El espesor mínimo recomendado es .1 m. o 1.1K. El colch+n se e)tiende hacia aguas arriba hasta que l as pérdidas por filtraci+n sean las consideradas para el proyecto y se debe unir con la $ona impermeable de la presa. g/ Iiltros y colchones hori$ontales de drenaje &u objetivo es mermar la presi+n del agua al permitir su descarga, y evitar la tubificaci+n. El dise4o es de tal forma que no ocurra movimiento de las partículas de la cimentaci+n o del terraplén hacia el filtro. &e usan sobre cimentaciones permeables relativamente homogéneas cuando no hay dentellones efectivos. &e recomienda que la longitud del colch+n sea :K, evitando el efecto de la fuer$as de filtraci+n tratando de levantar el tal+n aguas abajo.
.!Joquilla -.!5resta o corona :.!Iiltros3 8ransiciones ;.!6ucleo impermeable @.!8alud aguas abajo OBRAS HIDRAULICAS
A.!8alud aguas arriba B.!Enbalse o vaso D.!Jorde libre .!8rinchera 1.!5imentacion
.!Iiltro -.! 6#(E :.!#ltura de 5ortina
h/ *renes al pie de la presa y $anjas de drenaje 7eneralmente se combinan con los colchones hori$ontales de drenaje y sirven para colectar las aguas y conducirlas a un tubo de descarga e)terior. 8ambién pueden ser usados en cimentaciones impermeables para estar seguros de que cualquier agua que pueda filtrarse a través del terraplén o la cimentaci+n sea recogida. i/ Po$os de drenaje &e usan cuando hay estratos impermeables de cierto espesor sobre otros permeables. La cimentaci+n no necesita tratamiento anti filtrante si el espesor del estrato impermeable es mayor que MNK. La separaci+n mínima que se acostumbra entre po$os es de D.1 m. y el di0metro mínimo es de AO. &i las filtraciones son e)cesivas se puede hacer uso combinado de varios sistemas anti filtrante.
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5%E"P' El cuerpo de la presa puede ser homogéneo o heterogéneo formado de diferentes materiales. *a Estabilidad e impermeabilidad a la estructura. La 8abla 6 -B es una guía sencilla sobre la 5alidad de los materiales que constituyen la fundaci+n y el cuerpo de la presa.
Q'6#& *E L# P"E (=>8# Pueden ser tres o m0s H 6úcleo impermeable H Iiltros o material de transici+n H Espaldones de enrocado Las características del material que formar0 la presa se deben determinar en el proyecto, y llevar la obra de tal manera que se consigan tales características con el fin de lograr el coeficiente de seguridad deseado. Galores usuales del coeficiente de permeabilidad R para cada $ona son
•
6úcleo impermeable
El tama4o del núcleo depende del material y de la cimentaci+n. Puede ser grueso o delgado según la pérdida de agua que se pueda admitir y según el material que lo constituye.
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El ancho mínimo del núcleo en su parte superior debe ser entre .1 m. y .@ m. para facilitar la compactaci+n. La anchura mínima del núcleo en la base puede ser K3- si el núcleo es grueso. %n núcleo delgado puede proyectarse si el material que lo constituye es muy impermeable y la compactaci+n es bien controlada. En este caso, el espesor en la base es del orden 3:!3B/ K.
F
Iiltros
La granulometría de las $onas adyacentes debe ser tal que los materiales de una $ona no sean arrastrados a otras. &e necesita por tanto una $ona de transici+n entre el núcleo impermeable y elespald+n de enrocado lo que se logra con el uso de filtros. Los filtros por tanto evitan la fuga de partículas del núcleo al cuerpo de la presa protegiéndolo del lavado y pérdida de materiales finos. El uso de geote)tiles como material de filtro debe limitarse al caso en que la diferencia del tama4o de las partículas entre el núcleo y los espaldones no sea mucha, pues si hay por ejemplo piedras grandes y arcillas, esfuer$os de tensi+n pueden generarse y el geote)til se da4a. Para presas peque4as el núcleo impermeable de arcilla se puede reempla$ar por asfalto. F
(aterial permeable de los espaldones de enrocado
El material permeable se coloca aguas abajo para permitir el abatimiento de la línea fre0tica y mermar presiones intersticiales por el agua filtrada y se coloca aguas arriba para permitir la disipaci+n de presiones al hacer desembalse r0pido y para proteger los taludes de erosi+n por oleaje, etc. 8#L%*E& La pendiente de los taludes de presas peque4as de material homogéneo depende de la altura total del terraplén, de las características de los OBRAS HIDRAULICAS
materiales empleados, y del grado de compactaci+n e)igido para su construcci+n. Por regla general, al talud húmedo por estar sometido a la acci+n del agua se le asigna una pendiente m0s suave para evitar desli$amientos. 8ablas 6 -D y -.
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8aludes para presas peque4as de tierra de secci+n compuesta en cimentaciones estables. 5'"'6# El ancho mínimo que se da a las presas peque4as en su corona obedece a los siguientes factores H *ar mayor volumen a la presa para mejorar su seguridad y estabilidad. H Establecer los servicios necesarios sobre la presa, utili$0ndola como vía de mantenimiento e inspecci+n. H Iacilitar la construcci+n con los equipos disponibles.
El K=(#8 D;/ dice H #ncho mínimo cuando no se usa como vía :.1 m H#ncho mínimo cuando se usa como vía :.A1 m. El ancho mínimo usado en =talia es de -.@ m. %na recomendaci+n pr0ctica es tomar el ancho de la corona iguala S de la altura. El drenaje superficial de la corona se logra dando un bombeo así H Pendiente transversal cuando el talud seco est0 revestido -2 hacia ambos lados a partir del centro. H Pendiente transversal cuando el talud seco no est0 revestido -2 hacia el lado aguas arriba. H La protecci+n para evitar erosi+n cuando no se usa como vía consiste en 1.1 m. de afirmado o grava.
J'"*E L=J"E ' "E&7%#"*' El borde libre protege a la presa para evitar que el agua pase por encima de ella. 8iene las siguientes funciones H 5ontrarrestar asentamientos por encima de los previstos. H &eguridad en caso de avenidas m0s grandes que las previstas.
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H Evitar sobrepaso por olas o fallas por mal funcionamiento de vertedero de demasías.
I=L8"#5=T6 # 8"#GU& *E L# P"E Para garanti$ar la seguridad y la economía en una estructura del tipo de presa fle)ible, es indispensable conocer la influencia del chorro de filtraci+n sobre la presa, la posici+n de la curva de filtraci+n, el punto de salida del chorro de filtraci+n, la altura de la elevaci+n por capilaridad del agua, la composici+n química de los suelos y del agua que se filtra. Para la soluci+n de los problemas de filtraci+n en las presas de suelos e)isten métodos hidromec0nicos, hidr0ulicos y e)perimentales que han sido obtenidos para el caso de propiedades isotr+picas, pero para casos en que esta propiedad no se presente, habr0 que introducir correctivos en las soluciones obtenidas. Para el c0lculo de la filtraci+n se pueden aplicar varios métodos. %nos métodos son m0s apro)imados que otros, pero en general puede decirse 8oda red de filtraci+n se construye en la hip+tesis de que el suelo de un estrato dado por donde se filtra el agua es uniforme en su permeabilidad. En realidad, en los estratos de suelos naturales, la permeabilidad varía de punto a punto, especialmente a lo largo de líneas normales a los límites del estrato. Por ello, la diferencia entre una red de filtraci+n crudamente esquemati$ada y otra e)acta es comúnmente peque4a, comparada con la diferencia entre la fluencia del agua en el suelo real y la que indica la red de filtraci+n e)acta. La universalidad de esta circunstancia hace que los refinamientos en la construcci+n de redes de filtraci+n, como los estudios detallados sobre modelos físicos o matem0ticos no se justifiquen desde el punto de vista pr0ctico para proyectos de presas peque4as.
E&8#J=L=*#* *E L# P"E
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La estabilidad de los taludes de una presa se determina por su capacidad para resistir esfuer$os cortantes ya que la falla se produce por desli$amiento a lo largo de una superficie de corte. El an0lisis de estabilidad de la presa consiste en determinar la estabilidad de sus taludes aguas arriba y aguas abajo. &e hace por unidad de longitud de talud. Este es un proceso de tanteos en que se suponen diferentes condiciones de carga a que puede estar sometida la presa. Las fuer$as que producen el movimiento de la masa que constituye el talud son fuer$as de gravedad, fuer$as sísmicas, acci+n del oleaje, del hielo y sobrecargas. Las fuer$as que se oponen al movimiento son las debidas a los par0metros de resistencia del suelo que constituye el terraplén cohesi+n y fricci+n interna del material. Los terraplenes hechos de materiales granulares son m0s estables ya que tienen mayor resistencia a la fricci+n y por ser m0s permeables permiten la r0pida disipaci+n de las presiones intersticiales. Por esto, presas homogéneas de materiales m0s o menos impermeables llevan taludes m0s tendidos que las presas mi)tas o las de enrocado.
El talud de aguas arriba por estar sometido a la permanente acci+n del agua es m0s tendido que el de aguas abajo. La situaci+n m0scrítica para el talud aguas arriba es el r0pido desembalse que sigue a un largo periodo de niveles altos en el embalse, y para el talud aguas abajo es la m0)ima saturaci+n del terraplén cuando el embalse est0 lleno.
(U8'*'& P#"# #6#L=Q#" L# E&8#J=L=*#* *E %6 8#L%* a/ (étodo sueco b/ (étodo de Iellenius c/ (étodo de Jishop (odificado
#dem0s, de los anteriores que son bastante usados mundialmente, e)isten otros m0s rigurosos &arma, (orgenstern y Price, &pencer/ e incluso otros m0s r0pidos que sirven como guía para estimar la posici+n del centro del círculo crítico, determinar el tipo probable de falla y encontrar el 0ngulo del talud adecuado a los requerimientos de seguridad *uncam y Juchigmani/. a/ (étodo sueco %no muy sencillo es el método sueco o el del círculo de falla por desli$amiento, que puede afectar a parte del talud, a todo el talud o a éste y parte de la cimentaci+n. Este es un método de tanteos en el cual
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/ &e fija un centro del círculo de falla y su radio, de forma que desde el centro se tra$a un círculo que divide en dos el terraplén. -/ &e determinan las fuer$as actuantes y resistentes. :/ &e calculan los momentos. ;/ &e determina el factor de seguridad del círculo supuesto. @/ &e suponen otros círculos de falla y encontrar el factor de seguridad del talud. El método sueco se puede aplicar a cualquier pendiente y combinaci+n de fuer$as para suelos netamente cohesivos o sea cuando la resistencia al esfuer$o cortante del suelo sea independiente de los esfuer$os normales al plano de falla V 5/. El factor de seguridad por este método est0 entre 12 y @2 m0s bajo que otros métodos m0s e)actos.
b/ (étodo de Iellenius
Es un método en que la superficie de falla se divide en n dovelas o tajadas para anali$ar el sistema de fuer$as. Este método al igual que el de Jishop permite considerar materiales heterogéneos y anali$ar otras superficies de falla. 8ambién, es conveniente utili$ar este método cuando la resistencia al esfuer$o cortante del suelo es funci+n de los esfuer$os normales o sea
&e proponen los siguientes pasos generales para determinar la estabilidad de un talud . &uponer una superficie de falla circular, la cual puede ser por el pie del talud, la base del talud, o el talud mismo. Esta superficie de falla determina una superficie de desli$amiento y una masa desli$ante. -. *ividir la $ona de falla en dovelas de espesor constante o variable. :. 5alcular las fuer$as motoras y las fuer$as que se oponen al desli$amiento o fuer$as resistentes para cada dovela.
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;. 5alcular los momentos motores y los resistentes que actúan a lo largo de la superficie de falla. @. 5alcular el factor de seguridad para la superficie de falla asumida. A. #sumir otras superficies de falla y recalcular el factor de seguridad hasta encontrar el mínimo. El factor de seguridad al desli$amiento se obtiene así.
Las fuer$as a considerar incluyen los efectos de sismos, hielo, olas, embalse lleno o vacío. %n factor de seguridad de .@ se considera suficiente para presas.
CRITERIOS PARA DISE&AR PRESAS DE TIERRA
Las fallas graves o catastr+ficas en presas de materiales locales según el orden de ocurrencia son .! rebase de la cortina. -.! sifonamiento mec0nico. :.! agrietamiento transversal. ;.! desli$amiento del talud aguas abajo. @.! sismos. A.! licuaci+n. B.! perdidas por filtraci+n.
Iallas por rebase de la cortina. En presas de tierra es siempre catastr+fico que el agua rebase la cortina y escurra por el talud aguas abajo, debido precisamente a la naturale$a erosionable de los materiales que intervienen en su composici+n. Por esta ra$+n, la presa debe estar provista de una estructura au)iliar denominada
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vertedor aliviadero/, que permita el alivio del vaso cuando este se llena a su m0)ima capacidad. *ada la naturale$a de sus funciones, el vertedor de e)cedencias debe estar construido con materiales no erosionables, como hormig+n o, en obras m0s chicas, mampostería. Es por ello que el rebase de la cortina debido a insuficiencia del vertedor ocurre generalmente por una mala estimaci+n del gasto correspondiente a la avenida m0)ima que deba desalojar éste. La consecuencia es que al presentarse una avenida mayor que la prevista, el vertedor no la desahoga y el agua se vierte sobre la cortina, erosion0ndola y da4ando el talud aguas abajo, con las consecuencias ya indicadas anteriormente. &egún estudios de (iddle brooWs, @:, la falla por rebase de la cortina debido a insuficiencia del vertedor, constituye la m0s frecuente causa de falla catastr+fica conocida.
Ialla por sifonamiento mec0nico. 5uando el agua fluye a través del suelo, su carga hidr0ulica se disipa venciendo las fuer$as viscosas inducidas y que se oponen al flujo en los canalículos formados entre las partículas9 recíprocamente, el agua que fluye genera fuer$as erosivas que tienden a empujar las partículas, arrastr0ndolas en la direcci+n del flujo. En el momento en que este arrastre se produce, ha comen$ado el sifonamiento mec0nico del suelo. =nevitablemente e)isten en la masa del suelo lugares en que se concentra el flujo de agua y en los que la velocidad de filtraci+n es mayor gradiente hidr0ulico alto/9 los lugares en que estas concentraciones emergen al talud aguas abajo, donde el suelo no est0 confinado, son particularmente críticos en lo referente a posibilidades de arrastre de partículas s+lidas9 una ve$ que las partículas empie$an a ser removidas van quedando en el suelo peque4os canales por los que el agua circula a mayor velocidad, con lo que el arrastre se acentúa, de manera que el fen+meno del sifonamiento mec0nico tiende a crecer continuamente una ve$ que comien$a, aumentando siempre el di0metro de los canales formados. El límite final del fen+meno es el colapso del bordo, al quedar éste surcado por conductos huecos de gran di0metro que afectan la estabilidad de la secci+n resistente hasta la falla. %n factor que contribuye mucho al sifonamiento mec0nico es la insuficiencia en la compactaci+n del terraplén, que deja alguna capa del m ismo suelta y floja9 esto es particularmente probable cerca de muros o superficies de hormig+n, tales como ductos o tubos. %n ejemplo típico de esto fue la falla original por sifonamiento mec0nico de la presa Ialla por agrietamiento. Posiblemente las fallas por agrietamiento causados por asentamientos diferenciales en la cortina de tierra sean mucho m0s numerosas de lo que la literatura sobre el tema pudiera hacer pensar9 en efecto, se reportan como tales los grandes agrietamientos que no pueden pasar inadvertidos, pero posiblemente muchas fallas de presas que se achacan a otras causas,
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principalmente sifonamiento, tienen su origen en la aparici+n de grietas y fisuras no muy grandes en la masa de tierra. El agrietamiento se origina cuando la deformaci+n dela cortina produce $onas de tracci+n, que aparecen por asentamiento diferencial de la masa del suelo, sea por deformaci+n del propio cuerpo del terraplén o del terreno de cimentaci+n. 5omo quiera que por estas causas la presa pueda deformarse de muchos modos, los sistemas de agrietamiento, que el ingeniero puede encontrar en sus inspecciones a presas son de una inmensa variedad. Las grietas pueden aparecer paralelas o transversales al eje de la cortina y la orientaci+n del plano de agrietamiento puede ser pr0cticamente cualquiera. El agrietamiento puede ocurrir con anchos abiertos hasta de @ + -1 cm. si bien son m0s comunes anchos de grietas de + cm. Las presas de peque4a altura son las que m0s comúnmente sufren el fen+meno, pero también se presenta con frecuencia en las partes superiores delas presas altas. El que las presas menores sean las m0s susceptibles al fen+meno, qui$0s se deba a que las presiones grandes que hay en el interior de las presas mayores protegen al suelo. Las grietas m0s peligrosas son las que ocurren transversalmente al eje de la cortina, pues crean una $ona de concentraci+n de flujo9 son producidas generalmente por asentamiento diferencial, de la $ona de la cortina pr+)ima a las laderas de la boquilla, respecto a la $ona central del cauce.
Ialla por desli$amiento de taludes. La falla por desli$amiento de taludes es qui$0 la m0s estudiada de todas las que frecuentemente ocurren en las presas de tierra. La ra$+n es que, adem0s de su importancia intrínseca, es el tipo de falla m0s susceptible de an0lisis y cuantificaci+n con los métodos e)istentes para el estudio de estabilidad de taludes. E)iste un buen volumen de informaci+n estadística respecto a este tipo de falla, de la que se desprende que las fallas por desli$amiento ocurren preponderantemente en los primeros tiempos de la vida de la presa y también, y ésta es sin duda una conclusi+n alentadora, acontecencada ve$ m0sraramente enpresas dereciente y cuidadosa construcci+n9 de hecho parece haber evidencia suficiente para poder decir que si el dise4o y la construcci+n de una presa, por alta que sea, se cuidan lo necesario, las técnicas de que se dispone permiten adoptar una actitud de tranquilidad ante la posibilidad de ocurrencia de estas fallas. Las fallas por desli$amiento suelen considerarse divididas en tres tipos principales . Ialla durante la construcci+n -. Ialla durante la operaci+n :. Ialla después de un vaciado r0pido Ialla durante la construcci+n.
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Estas fallas han sido menos frecuentes que las ocurridas durante la operaci+n9 nunca han sido catastr+ficas. Las fallas se han presentado sobre todo en presas cimentadas en arcillas blandas, con gran porci+n de la superficie de falla a través de ese material, y pueden ser r0pidas o lentas, según que el material de cimentaci+n sea homogéneo o presente estratificaciones que favore$can el movimiento. En 5uba, hasta donde conoce el autor, no se ha reportado este tipo de falla por desli$amiento. Ialla durante la operaci+n. Las fallas por desli$amiento de taludes que han ocurrido durante el período de operaci+n de las presas de tierra, han sido sobre todo de dos tipos profundas, con superficie de falla invadiendo generalmente terreno de cimentaci+n arcilloso, y superficiales, afectando s+lo peque4os volúmenes del talud. Estas últimas son las que se han producido en 5uba, según referencias personales al autor, en la presa Qa$a, &ancti &píritus, y en la presa Kerradura, Pinar del "ío, y ninguna delas dos han sido catastr+ficas. El talud afectado es siempre el de aguas abajo.
Ialla después de un vaciado r0pido 8odas las fallas de importancia reportadas por desli$amiento del talud aguas arriba han ocurrido como consecuencia de un vaciado r0pido. Las fallas del talud aguas arriba no han causado el colapso dela presa o pérdida de agua en el almacenamiento, pero frecuentemente han causado situaciones de peligro al tapar conductos, galerías, etc. En el mencionado estudio de &herard, @:, respecto a -presas, mostr+ que las fallas se presentaron en casos en que el nivel del agua estuvo descendiendo a partir del m0)imo hasta la mitad de la altura a ra$+n de 1 a@ cm3día. %na buena parte de las fallas durante el vaciado han ocurrido la primera ve$ que esta operaci+n se efectúa en forma importante. En 5uba, hasta donde conoce el autor, tampoco se hare portado este tipo de falla por desli$amiento. Pr0cticamente todas las fallas profundas por desli$amiento en presas de tierra han ocurrido en aquellas construidas sobre terrenos arcillosos pl0sticos y con importante contenido de agua. 8ambién se ha observado una relaci+n definitiva entre el riesgo de falla y lo arcilloso que sea el material que constituye la cortina. En la referencia mencionada de &herard, @:, se anali$aron A@ presas de secci+n homogénea, de las que ; sufrieron desli$amientos. 8odas ellas estaban construidas con arcillas cuya plasticidad podría describirse cuando menos como, media @ X= Y:1/.p *e las cortinas anali$adas, todas aquellas en que *@1 Y 1,11A mm, fallaron9 de las construidas con un material en que 1,11A mm X*@1 X 1.1- mm, fallaron la mitad y, finalmente, de las construidas con suelos en que 1.1- mm X *@1 X
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1.1A mm, s+lo unas pocas tuvieron problemas de desli$amientos. 6inguna presa en que se hubiera usado un material @1Z 1.1A mm fall+, y ello aun tomando en cuenta que algunas tenían taludes bastantes escarpados y padecían defectos de compactaci+n con *. Ialla por sismo. [u$gando por la e)periencia de &herard, et al, A:, puede decirse que las fallas producidas por lossismos en las presas de tierra han presentado lassiguientes características . Las fallas m0s frecuentes son grietas longitudinales en la corona de la presa y asentamiento en la misma. -. &olo e)iste un caso en que se ha reportado la destrucci+n total de una presa de tierra por sismo, probablemente debido a licuaci+n. :. Los da4os en las presas parecen haber sido causados principalmente por la componente hori$ontal del movimiento sísmico en direcci+n transversal al eje de la cortina. ;. E)isten muy pocas fallas por desli$amiento tienen mayores períodos menores frecuencias/ atribuibles a estos temblores de tierra, aún en cortinas deficientemente compactadas. @. Kay ciertos indicios que permiten pensar que los sismos que causan m0s da4os a presas que los que causan la m0)ima destrucci+n en edificios. Por esto, presas muy pr+)imas al epicentro de un temblor pueden salir mucho mejor libradas que otras colocadas a distancias mucho mayores. A. Los espaldones granulares mal compactados bajo peso específico seco,/ o formados por fragmentos de roca muy contaminada por finos, puede sufrir fuertes asentamientos por sismo, que provocarían dificultades al elemento impermeable. #sí, la compacidad adecuada y el lavado de las rocas que lo ameriten constituyen una precauci+n indispensable B. *el sismo puede emanar el riesgo de la falla por licuaci+n que se describir0 a continuaci+n. En 5uba no se ha reportado, hasta donde el autor conoce, fallas por temblores, si bien es cierto que los sismos ocurridos son de peque4a intensidad. Ialla por licuaci+n. Este fen+meno de la licuaci+n est0 asociado a limos y arenas no pl0sticas. En el caso de una presa de tierra, la licuaci+n de materiales en la cortina conduce a un derrame de los mismos en grandes 0reas, hasta adoptar taludes irregulares y muy tendidos, que en algunos casos pueden sobrepasar el valor 1. 5omo ya se dijo, los suelos m0s susceptibles a la licuaci+n son los finos, no cohesivos, de estructura suelta y saturados. Estas características describen a
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las arenas finas y uniformes y a los finos no pl0sticos, o sus me$clas. Las arenas sueltas con *1Y 1,mm y coeficiente de uniformidad, 5 Y @ y los limos con = Y Aup 2 son los materiales m0s peligrosos, tanto en la cortina como en el terreno de cimentaci+n de una presa de tierra. Pérdidas por filtraci+n. Para los casos de presas de tierra, cuyo objetivo principal sea el almacenamiento, constituiría una falla grave, aunque no catastr+fica, la infiltraci+n del agua del embalse, ya sea a través de la cimentaci+n o la cortina, que impida que la misma alcance su objetivo de almacenar agua. 8al fue el caso de la micropresa 5uatro 5aminos de Ialc+n, construida a finales de la Bma década del siglo pasado en el municipio La Lisa, 5iudad de La Kabana, 5uba, que no lleg+ a almacenar agua por encontrarse en $ona c0rstica el embalse
#6#L=&=& (E*=#68E 5#L5%L' (#6%#L *=&E\' *E L# P"E *E 8=E""# *atos del problema F Presa de tierra y secci+n compuesta. F Jordo libre .@1m F #ltura de la presa :1m. F &ujeto a desembalse r0pido. F 5on el núcleo m0)imo. F (aterial &5, &(. F #lmacenamiento. F 5ohesi+n F Peso específico de los materiales Grava y arena: "#$%e& 'm(.
F F
= 1.6 Tn/m3 γ = !.!) γ
Tn/m3
Ø=35
C= Tn/m!
Ø=36
C=6 Tn/m!
5orona de tablas ;.@1m, optamos por @.11m. 8aludes de la tabla A
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5alculo de la linea de saturaci+n
m @Bm
d B1m
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h -D.@m
" B@.@Bm
]o P " ^ d @.@Bm
` :1
_ ` :1
Luego del gr0fico , se tiene que
Entonces
Entonces Luego la parbola base ser0
"ed de flujo para presa llena
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"ed de flujo para vaciado r0pido
#6#L=&=& *EL 8#L%* #7%# #""=J# &e efectúa el an0lisis de estabilidad para la condici+n de vaciado r0pido. &e tienen las siguientes propiedades mec0nicas de los suelos 7rava y arena 6úcleo imp.
M .A 8n3m: :@ M -.-B 8n3m: :A
51 8n3m5A 8n3m-
El círculo de falla para el an0lisis de estabilidad corresponde al 5#&' # 5írculo tangente a la superficie de contacto entre la presa y la cimentaci+n. #lturas de material sobre la superficie de falla
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Gectores de fuer$a vertical, normal y tangencial
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*iagrama de esfuer$os 6ormales, tangenciales y de sub!presi+n 7rava y arena
6 : ; @ A B D
M .A 8n3m: :@ 51 8n3mM -.-B 6úcleo imp. 8n3m: :A 5A 8n3m5ora$+n imp. M 7rava y arena M.A 8n3m: -.-B8n3m: Mh h M)h hM-)h@.; .@1; 1 1 .@1; ;.B B.AA; @. :.:: -.1@B :.DB A.1.@-:.DD1; :1.1B-; -.@ ;.B;.1 :.D;: :A.B1;: -.1: :.-;D A.:A.BB; ;1.1-. .BBA B.DB ;1.@A; ;-.:;1 1. 1.:1; B.D: ;1.;B; ;1.BBD 1.-: 1.:AD .:D
[email protected]:-A -A.-11A 1 1 1 1 1 6
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6)
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1 : : 1 A -: :1 :D 1
.@1; -.1@B :1.1B-; :A.B1;: ;1.1-;-.:;1 ;1.BBD -A.-11A 1
50lculo de 0reas bajo las curvas OBRAS HIDRAULICAS
5os`/ .:@A-DD@ -.1-D;- :1.1:DAD:A.;AAB- :D.;BA@@ :D.B@11:@ :@.:;
[email protected];A:@;@@ 1
&en`/ .A@1:@--D .1-1:D-: .@B:DABD A.:B:A:;D1D .1:@@D-@ A.@;:1BA; -1.:D1@ A.:1B111@ 1
rea 8 A@.1D@ m rea 6 --.::A m rea & @:B.;AD m #ngulo de fricci+n interna :@ 5ohesi+n A Longitud de la superficie de falla L 1.D m 50lculo del factor de seguridad
#n0lisis del talud agua abajo &e efectúa el an0lisis de estabilidad para la condici+n de presa llena. &e tienen las siguientes propiedades mec0nicas de los suelos 7rava y arena 6úcleo imp.
M .A 8n3m: :@ M -.-B 8n3m: :A
51 8n3m5A 8n3m-
El círculo de falla para el an0lisis de estabilidad es semejante al an0lisis anterior 5#&' # 5írculo tangente a la superficie de contacto entre l a presa y la cimentaci+n.
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50lculo de 0reas bajo las curvas rea 8 A@.1D@ m rea 6 --.::A m rea & B1.DDA m #ngulo de fricci+n interna :@ 5ohesi+n A Longitud de la superficie de falla L 1.D m 50lculo del factor de seguridad
Iinalmente para los dos casos del an0lisis, se tiene que el factor de seguridad I& es lo suficientemente grande.
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#n0lisis del 5irculo J 'btuvimos un circulo con en centro por tanteo con la condici+n que la superficie de falla pase por la cimentaci+n del mismo material de la presa/ y por la otro el talud aguas debajo de la presa. *el gr0fico Para vaciado r0pido tenemos el diagrama de flujo del 7rafico J!< Entonces tenemos. h(at. cohesivo/
6 h grava/
8otal #ngulo
6 8otal sen /
8 8otal cos /
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AA.1
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5onclusi+n %n I& alto ')'+ lo que nos dice que la cimentaci+n es +ptima y no es necesario comprobar el mismo tipo de círculo aguas abajo
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8e)tos F
Proyectos de obras hidr0ulicas .! [esus Gillase4or contreras.
F
Presas de tierra y enrocamiento.! "aul [. (arsal y *aniel "esendi$.
F
Kidr0ulica 8ermofluidos %6(&(. Iacultad de 5iencias Iísicas =&&6 versi+n impresa D1!D:A
F
5riterios para dise4ar presas de tierra.! (sc. =ng. "olando #rmas 6ovoa. #utores de la red =ng. [aime &uare$ *ia$. &itios Neb http33fiselect-.fceia.unr.edu.ar3geologiaygeotecnia3Presas2-1de 2-1tierra.pdf . http33NNN.;shared.com3get3B*cnu:d3P"E&*E8=E""#%&#" (]-11;.html. http33sisbib.unmsm.edu.pe3bibvirtual3Publicaciones3hidraulicamecanica3 n3equipo.htm. http33atenea.unicauca.edu.co3khdulica3presasfle)ibles.pdf . http33fluidos.eia.edu.co3presas3tipospresa3paginas3pdetierra.htm.
#6#L=&=& P'" (E*=' *EL P"'7"#(# &L=*E
[email protected]
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Para este an0lisis se requiere los siguientes datos y los pasos a seguir son #6#L=&=& *E L# P"E #7%#& #""=J# 5ondicion Gaciado "apido . *ebemos tener las dimensiones de la presa *atos del problema F Presa de tierra y secci+n compuesta. F Jordo libre :.11m F #ltura de la presa :1m. F &ujeto a desembalse r0pido. F 5on el núcleo m0)imo. F (aterial &5, &(. F #lmacenamiento. F 5ohesi+n F Peso específico de los materiales -. *ebemos tener las siguientes propiedades de la presa de secci+n compuesta 7rava y arena 6úcleo imp.
M .A 8n3m: :@ M -.-B 8n3m: :A
51 8n3m5A 8n3m-
:. Luego debemos dar denominaci+n a cada tipo de suelo
8ener presente que las unidades del programa son en las densidades R63m:, OBRAS HIDRAULICAS
las cohesion y presiones en R63m- y el angulo en grados. ;. #signamos las propiedades del fluido para nuestro caso agua/ @. 5olocamos una carga por donde pasara el circulo de falla.en la cresta de la presa.
A. Procedemos con estos datos al an0lisis de la línea de saturaci+n y las líneas de saturaci+n de la presa. B. Luego ubicamos un espacio de donde se generaran los círculos de falla escogiendo de esta manera el m as critico o también podemos ver todos los círculos de falla posibles con sus respectivos factores de seguridad.
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D. Luego vemos la informaci+n de la componentes de la presa como la 6ormal La tangencial El peso y otros valores .
. Luego nos proporciona el factor de seguridad
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#6E>'& *E P"E&
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Presa Alc23a
Presa A4a5e
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Presa Anders2n Ranc6
Presa Ani5a
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Presa Arb7c8le
Presa Ar567r R) !29:an
Presa L2s5 Cree8
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Presa L23e9ell
Presa Mann Cree8
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Presa Marble !l7ff
Presa Minid28a
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Presa ;2es
Presa
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Presa >ap2ra
Presa S5ra9berr=
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