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es una breve descripcion del calculo de los parametros que definen un dique de tierra, de mucha utilidad para hacer un diseño rapido del mismo
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL ALMACENAMIENTO DE AGUA MEDIANTE DIQUES O PRESAS DE TIERRA
DR.ING. WALTER MORALES UCHOFEN-DOCENTE DE HIDROLOGA EPIC UNPRG 1
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS Y
DE ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
ALMACENAMIENTO DE AGUA MEDIANTE DIQUE O PRESAS
DE TIERRA
CURSO :
HIDROLOGA
DOCENTE :
DR. Ing. WALTER MORALES UCHOFEN
ALUMNO :
GONZALES SANTA CRUZ EDUAR MICHAEL
CODIGO :
111928-B
LAMBAYEQUE MARZO DEL 2015
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MARCO TERICO
PRESA DE TIERRA
PREGUNTA BASICA: Qu es una presa?
Las presas son estructuras hidrulicas de contencin que permiten conseguir niveles de
inundacin previstos y el embalsamiento de las aguas.
Presa de tierra:
Una presa puede denominarse de relleno de
tierra si los suelos compactados representan
ms del 50% del volumen colocado de
material. En general, las presas de tierra
utilizan materiales naturales con un mnimo de
elaboracin o proceso y pueden construirse
con el equipo primitivo en condiciones donde
cualquier otro material de construccin sera
impracticable. Las primeras presas que se
conocen a lo largo de la historia del hombre
son de tierra.
Una presa de relleno de tierra se construye principalmente con suelos seleccionados cuidadosamente para la ingeniera, de compactacin uniforme e intensiva en capas ms o menos delgadas y con un contenido de humedad controlado.
Las presas de tierra no son competitivas en costo con las de mampostera en todos los tamaos.
Al contrario que en las altas presas de arco y de gravedad que necesitan una cimentacin en roca sana, las presas de tierra se adaptan rpidamente a las cimentaciones en el terreno natural. Este tipo de presas es una seleccin lgica para muchos sitios donde las condiciones de la cimentacin haran poco satisfactorias las presas de concreto.
OBJETIVOS:
Almacenar grandes cantidades de agua para diferentes propsitos:
Riego
Abastecimiento poblacional
Generacin de energa hidroelctrica
Control de inundaciones
Para recreacin, pesca, actividades deportivas.
Ilustracin 1: presa de tierra multifuncional
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PARTES COMPONENTES DE UNA PRESA DE TIERRA DE TIERRA:
TIPOLOGIA DE PRESAS DE TIERRA:
PRESAS HOMOGENEAS: son construidas casi exclusivamente con suelos compactados, tienen
por lo menos una proteccin contra el oleaje en el talud de arriba.
PRESAS HETEROGENEAS O ZONIFICADAS: el tipo ms comn de seccin de presa de suelos
compactados es aquel que tiene un ncleo central impermeable.
PRESAS DE PANTALLA: el terrapln de estas presas se constituye con material permeable (arena,
grava, o roca) establecindose una pantalla fina de material impermeable que constituye una
barrera que impide el paso del agua.
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PRESA DE ESCOLLERA: se utilizan rocas de todos los tamaos de manera de asegurar la
estabilidad y una pantalla impermeable para darle estanqueidad.
PRESAS DE HORMIGN:
Presas de gravedad: se construyen de manera que su propio peso resista las fuerzas que
se ejercen sobre ellas.
Presas de arco de hormign: se realizan en los lugares en los que la relacin del ancho
entre los estribos a la altura no sea grande y donde los estribos sean de roca capaz de
resistir el empuje de los arcos.
Presa de arco gravedad: hasta una altura funcionan a gravedad y a partir de ese punto
funcionan como arco.
Presas de pantallas: pueden ser de directriz recta (pantalla plana) o directriz curva
(bvedas mltiples y cpulas mltiples).
OTRO CRITERIO DE CLASIFICACIN:
Fuente: https://prezi.com/aienwukxz0sk/presas-de-tierra/
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Segn la altura de la presa:
Presa pequea: hasta 15 m.
Presa mediana: de 15 a 29 m.
Presa grande: mayor a 30m.
Segn la disposicin en planta de la presa:
Recto
Curvo
Mixto
DISEO Y CONSTRUCCION DE UNA PRESA DE TIERRA
Las presas de tierra se han construido con xito utilizando grava, arena, limo, polvo de roca y
arcilla.
Elementos a disear
- Cimentacin.
- Ancho de corona.
- Zonificacin de materiales.
- Diseo de las capas de materiales.
Suelo a proteger criterio para filtros (opciones de cantidad de finos para el diseo elegido):
- Ms del 85% de finos.
- 40 a 85% de finos.
- 15 a 39% de finos.
- Menos del 15% de finos.
- Algunos criterios de talud usados en el diseo segn la altura de la presa:
ALTURA DE PRESA(m) TALUD AGUAS ARRIBA(H:V) TALUD AGUAS ABAJO(H:V)
5 2 : 1 1.50 : 1
5 a 10 2.50 : 1 2.00 : 1
12 a 15 2.75 : 1 2.50 : 1
20 a 30 3.00 : 1 2.50 : 1
- Taludes recomendados cuando se usa materiales homogneos:
ALTURA DE PRESA (m) TALUD ( H:V)
< A 15 0.50 : 1
DE 15 A 30 0.75 : 1
DE 30 A 45 1.00 : 1
>A 45 1.30 : 1
Fuente: https://prezi.com/aienwukxz0sk/presas-de-tierra/
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CONTROL DE FILTRACIONES
Los mtodos para el control y manejo de las filtraciones a travs del terrapln son
- Zonificacin gradual del terrapln de finos a grueso.
- Chimeneas verticales o inclinadas y/o colchones horizontales de subdrenaje.
- Tuberas colectoras de agua abajo del pie de la cortina (no debe haber tuberas dentro
del terrapln).
PROTECCIN CONTRA LA EROSION:
En el diseo general de la presa se prever el diseo y construccin de obras complementarias
que aseguren la estabilidad y durabilidad de la estructura hidrulica principal.
Problemas especiales que presentan las presas de tierra:
Efectos naturales como sismos y avenidas (precipitaciones mximas).
Mal diseo o construccin.
Mala seleccin de los materiales.
Envejecimiento y falta de mantenimiento.
Inestabilidad de cimentacin y empotramientos.
Filtraciones y subpresiones.
Fallas en equipo mecnico (vertedores).
Mal funcionamiento u operacin (del vaso y vertedor).
CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA UBICAICON DE LA PRESA:
Consideraciones topogrficas.
Consideraciones geolgicas.
Consideraciones hidrolgicas.
Consideraciones hidrulicas.
Consideraciones estructurales.
Consideraciones generales.
NECESIDAD DE UNA PRESA
Varios casos pueden justificar la construccin de una presa:
El calado suministrado por el rio no es suficiente para la derivacin de las aguas.
En los ros de mucha anchura con relacin a su caudal, el flujo se divide en estiaje
en varios brazos, siendo imposible recoger toda o la mayor parte del agua sin la
construccin de una presa.
E.Razvan(1998) sugiere que la construccin de una presa se requiere cuando el
caudal a ser derivado es mayor que la cuarta parte del caudal mnimo del rio
asociado a una frecuencia dada. En ros caudalosos, de suficiente calado, de
mrgenes fijas y libres de deslizamientos, se puede derivar el agua sin la
construccin de presas (caudal mnimo del rio mayor que cuatro veces la
demanda segn E.Razvan).
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UNA PRESA DE TIERRA:
I. VENTAJAS:
Aplicable en distintos tipos de sitio (valles amplios o gargantas estrechas).
Adaptable a un amplio rango de condiciones de fundacin, desde rocas competentes
hasta formaciones de suelos blandos y compresibles o permeables.
Usa materiales de la zona, por ende minimiza la necesidad de importar o transportar
grandes cantidades de materiales.
El diseo es flexible, muchas posibilidades de aprovechar los materiales y las
condiciones.
La construccin es mecanizada y continua.
Los costos unitarios del terrapln suben ms lentamente que los del concreto.
Bien diseada se puede ajustar con seguridad a un apreciable grado de asentamiento-
deformacin.
II. DESVENTAJAS:
Muy vulnerable por sobrevertido.
Hay que garantizar realce para crecidas.
Vertedero suficiente.
Vertedero separado.
Vulnerable a la filtracin y erosin interna en la presa o en la fundacin.
CONCLUSIONES:
Las presas de tierra son las ms comunes de los diferentes tipos de construcciones cuyo
objetivo es el almacenamiento de agua, esto se debe principalmente al tipo de material
del cual se encuentran elaboradas ya que generalmente se encuentran en su estado
natural y a esto se le suma que los requisitos para su elaboracin no requieren de tanta
complejidad como lo son necesarios para otro tipo de construcciones.
Este tipo de obras hidrulicas al ser las ms comunes y segn sus anlisis las ms
rentables en suelos que pueden ser manejados con maquinaria especializada en
compactacin, excavacin y acarreos han hecho que su elaboracin sea ms econmica
desplazando otras construcciones como son los terraplenes, aunque es importante
destacar que las presas de tierra van destinadas a cierto tipo de cantidad de agua ya que
no son igual de resistentes que las mega estructuras las cuales tienen mayor capacidad
de almacenamiento.
Se logr establecer que las presas de tierra no son tan complejas para su elaboracin
debido a su reducido tamao requieren de estructuras complementarias que le sirva de
soporte como en el caso de los vertederos, por lo que es necesario inicialmente tener
en cuenta la capacidad de almacenamiento que tendr la presa, para no incurrir en una
de las falencias de estas construcciones que es no contar con la suficiente capacidad de
almacenamiento y termine daando las estructuras complementarias, aunque los daos
se pueden presentar por otros factores.
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CLCULO DE PARMETROS UTILIZADOS EN EL DISEO:
CALCULO DE RESGUARDO O ALTURA LIBRE:
F= longitud mxima en km de la lmina libre de agua prevista
F= 1.631km
Ilustracin: TRAMO LONGITUDINAL DE LA CORONA DEL DIQUE
RESGUARDO NORMAL
Rs=1.50m
RESGUARDO DE SEGURIDAD
0.00
500000.00
1000000.00
1500000.00
2000000.00
2500000.00
3000000.00
3500000.00
4000000.00
4500000.00
5000000.00
0 2 4 6 8 10 12 14
VO
LUM
EN (
m3
)
ALTURA EN m
GRFICA ALTURA vs VOLUMEN
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Ru=Ru1+Ru2
CALCULO DE Ru1
FORMULA DE KNAPPEN
2
1 00.752
VRu h
g
DE DONDE
0.5 1/4
0 0.75 0.34 0.26h F F
SEGN GAILLARD. La velocidad de las olas se puede determinar por
01.52 2V h
ENTONCES:
0.5 1/4
0 0.75 0.34 0.26h F F
0.5 1/4
0
0
0.75 0.34(1.631) 0.26(1.631)
0.89
h
h
VELOCIDAD:
1.52 2(0.89)
3.30 /
V
v m s
2
1
1
(3.3)0.75(0.89)
2
1.22
Rug
Ru m
2 3 /100*(15) 0.45
0.45 1.22
1.67
uR
Ru
Ru
RESGUARDO =3.00m
CALCULO DE VOLUMEN:
11
5 7*
12
h hH h
S SV V e
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DESCRIPCION AREA (Ha) TIPO
VOLUMEN ACUMULADO(m3) ALTURA(m)
A1 0.111 V1 462.50 1
A2 1.221 V2 6197.50 2
A3 4.359 V3 31482.50 3
A4 9.839 V4 97905.83 4
A5 17.429 V5 227920.83 5
A6 32.812 V6 466306.67 6
A7 71.771 V7 1369586.67 7
A8 52.386 V8 1593695.00 8
A9 67.357 V9 2179934.17 9
A10 77.369 V10 2895220.83 10
A11 88.192 V11 3714006.67 11
A12 96.406 V12 4630151.67 12
VOLUMEN TOTAL 4630151.67 m3
LINKOGRAFA:
https://prezi.com/aienwukxz0sk/presas-de-tierra/
http://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Presas%20de%20tierra.pdf
Ilustracin 2: SECCION TRANVERSAL DEL DIQUE DE TIERRA,
Fuente: INFORMACION PROPORCIONADA EN CLASE POR EL DOCENTE
https://prezi.com/aienwukxz0sk/presas-de-tierra/http://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Presas%20de%20tierra.pdfESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL ALMACENAMIENTO DE AGUA MEDIANTE DIQUES O PRESAS DE TIERRA
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ANEXOS
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