Informe del Diseño Hidraulico y Estructuralñ de la Presa.pdf

7/24/2019 Informe del Diseo Hidraulico y Estructural de la Presa.pdf

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DISEO HIDRAULICO Y ESTRUCTURAL DE LA PRESA

1. ANTECEDENTES.

INFORMACIN GENRICA DE LA OBRA1. DATOS GENERALES DE LA OBRA

Obra Instalacin Del Sistema De Riego Verdecocha-Huancayoc, Sectores: Huancayoc, Puca Puca, CentroPichiu y Shillqui En Cp Santa Cruz De Pchiu, Distrito DeSan Pedro De Chana Huari Ancash

Tipo de Ejecucin presupuestaria Contrata

Ubicacin Comunidad: Santa Cruz de Pichiu.

Distrito: San Pedro de Chan.

Provincia: Huari

Regin: Ancash

Situacin actual de la obra. La obra se encuentra en ejecucin con las perforacionesde inspeccin en el eje de la presa para ejecutar lainyeccin de lechada de cemento y agua..

2. DESCRIPCIN DEL PROYECTO:Meta fsica.

La presa est constituida por:- Construccin de un dique de concreto simple emplazado en la boquilla de la laguna Verdecocha

para embalsar un volumen de 450 869m3; estructura que dispone de un aliviadero de demasascon su respectiva poza de disipacin, una estructura de servicio y como elemento deimpermeabilizacin una pantalla conformada por la inyeccin de lechada de cemento y agua

2. HIDROLOGIA RELACIONADA A LA PRESA SEGN EXPEDIENTE.

El volumen de almacenamiento en la presa atender 195 has de rea de riego.Los caudales mximos en el sitio del proyectado dique en la laguna Verdecocha, se calculan en basea datos de lluvia mxima en 24 horas, y el hidrograma unitario, los que dan por resultados caudalesmximos para varios periodos de retorno; se recomienda emplear el caudal de 19.108 m3/scorrespondiente a un periodo de retorno de 100 aos. Se recomienda emplearla para el caso de lasestructuras hidrulicas a construir como el dique y su correspondiente aliviadero.La demanda insatisfecha se presenta en los meses de mayo, junio, julio, agosto y septiembre.Situacin que para los objetivos del proyecto se puede atender a travs de la construccin de unapresa en la salida de la laguna Verdecocha; cuya capacidad de embalse final planteado es de 450 mil

m3.De acuerdo con el Grafico de la Curva Altura Volumen de la Laguna Verdecocha se tiene que estademanda insatisfecha se cubre totalmente con un dique de 9 m de altura, por lo que se recomiendaadoptar esta altura de dique (cota 4187,20 msnm)La simulacin de la laguna considera las variables: precipitacin promedio mensual; el caudalingresante que es el caudal mensual al 75% de probabilidad; el caudal ecolgico Qeco definido comoel correspondiente al 10% del caudal circulante; la evaporacin E (datos de Estacin Querococha)afectada por un coeficiente de tanque de 0.75; y, la infiltracin INF desde el embalse de 1 l/s. Lacapacidad mxima de embalse es de 450 mil m3.


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3. GEOLOGIA RELACIONADA A LA PRESA SEGN EXPEDIENTE.

La cimentacin de la presa del estribo derecho e izquierdo, as como en la zona central hasta la zonadel SPT-5 hasta una profundidad de 2.00 a 2.50m. est conformada por roca sedimentariamayormente de calizas, que constituye una muy buena cimentacin, en esta zona existen algunoslugares puntuales de rocas alteradas de calizas de poco espesor, que ser necesario limpiarlos hastallegar a roca sana y sobre ellos cimentar la presa.

La geologa en la zona de la presa tanto en el estribo derecho e izquierdo, est compuesto por calizasmasivas, mientras que en la zona del cauce se tienen suelos aluviales y lagunares semipermeables deespesor inferior a 3 m. debajo del cual se encuentra la roca basamento de calizas. Al no contar conacuferos importantes en el sector de la boquilla y la presencia de roca poco fracturada, sobre el secimentar directamente la presa y al ser esta semipermeable a impermeable, con la pantalla deinyecciones recomendada, la estanqueidad en el sector de la boquilla es favorable.En la zona de la presa se tiene mayormente rocas calizas de caractersticas semipermeables porfracturamiento a impermeables, de tal manera que para sellar algunas fracturas es necesarioconsiderar una pantalla de Impermeabilizacin en base a una lechada de inyecciones de cemento, conlo cual queda garantizada la impermeabilidad de la cimentacin de la represa en las formacionesrocosas de calizas. .

Como resistencia, al ser la cimentacin mayormente rocas calizas, se tiene una excelente cimentacinpara la fundacin de la presa, con una capacidad de carga calculada de 74.80 Kg/cm2.La cimentacin de la presa, est constituida por afloramientos de roca y en algunos lugaressuperficialmente por suelos de cobertura, con espesor mximo de 2 a 3 m., especialmente en la zonacentral de la presa con suelos aluviales y lagunares arcillosos de malas caractersticas geotcnicas parala fundacin de la presa, por lo que estos materiales de suelos de cobertura debern ser limpiadoshasta la roca para la conformacin del cuerpo de la presa y el anclaje en roca del dentelln de la presay que este se instale hasta una profundidad mnima de 0.50 m en la roca, en una zanja a excavar, paraasegurar un buen anclaje y la impermeabilidad respectiva.Es necesario mencionar que durante el proceso de excavaciones, se tendr napa fretica en lacimentacin especialmente en la zona central, lo que deber preverse para el proceso constructivo.Con relacin a los materiales de construccin existe buena cantidad de materiales de construccin y

de buena calidad, para ser usados para rellenos de estructuras.Un dique de concreto asegura la impermeabilidad en el cuerpo de la presa y para aminorar lasinfiltraciones a travs de la cimentacin, se recomienda de la implementacin de una pantalla deinyecciones.

4. CARACTERISTICAS DEL MACIZO ROCOSO.

Segn el estudio definitivo la roca tienes las siguientes caractersticas geotcnicas a nivel del cimiento:Litologa : Rocas calizas masivasAlteracin : Ligera a Sana (W2, W1)Fracturamiento : Amplio (F2)Peso Especfico (s.s.s.) : 2.572 Alto de 2.55 2.75

Valor de RMR : 61 - 80.Clasificacin Geomecnica : Roca Tipo I - IICalidad Geomecnica : BuenaResistencia a la Compresin : 250 a 500 Kg/cm2 (R3)

Segn el estudio Geotecnico de Junio del 2015 enn lo relacionado a las propiedades fsico - mecnicasdel macizo rocoso del dique, se determin para las roca predominante: CALIZA:Cohesin : 4.8251 Kg/cmAngulo de friccin : 21.968Esfuerzo a la traccin : -6.745 MPa


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Esfuerzo compresivo : 13.605 MPaEsfuerzo al corte : 3E-01 MPaMdulo de deformacin in situ : 34.00GPaDensidad : 23.597 KN/m3

5. VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO PARA EL EMBALSE - NIVEL MAXIMO DEOPERACION (NAMO) Y NIVE MINIMO DE OPERACIN (NAMIN).

Para determinar el volumen de almacenamiento de la presa se ha empleado la topografa del vaso dela presa y la ubicacin del eje de presa.El procedimiento consiste en calcular el volumen entre dos curvas de nivel mediante el clculo delrea que forma cada curva multiplicada entre la equidistancia de cada uno de ellos; estos parciales seacumulan para formar una curva de masa, de donde el volumen de almacenamiento correspondientea la cota del nivel mximo de operacin es el volumen a almacenar en la presa. Para estos clculos seemplea la Ecuacin ( 1 ), y los resultados se muestran en la Tabla 1

=

3+ + ( 1 )

Tabla 1. Clculo del volumen de almacenamiento.COTA(m.s.n.m)

AREA (m2)Equidist.

()VOLUMEN

(m3)VOL. ACUM.

(m3)Area

(103.m2)Volumen(103. m3)

4182.0 111118.719 0.000 111.12 0.004183.0 142514.333 1.0 126491.421 126491.421 142.51 126.494184.0 158238.132 1.0 150307.680 276799.101 158.24 276.804185.0 169633.673 1.0 163902.887 440701.988 169.63 440.70

4185.1 170501.969 0.1 17006.764 457708.752 170.50 457.714186.0 178316.633 0.9 156955.239 614663.990 178.32 614.664187.0 185353.881 1.0 181823.908 796487.898 185.35 796.49

Figura 1. Grfica Altura rea Volumen del vaso

Se elige como nivel mximo de operacin (NAMO) a la cota 4185.10, nivel con la cual se alcanza unvolumen de almacenamiento de 457.71 mil m3 volumen dentro del rango requerido. Y el nivel mnimode operacin se establece en 4182.0 m.

0.03.06.09.012.015.018.021.0

3905.0

3906.0

3907.0

3908.0

3909.0

3910.0

3911.0

3912.0

3913.0

3914.0

3915.03916.0

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0

Area (103 m2)

Cota(msnm)

Volumen (103 m3)

Volumen Area


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6. CARGA SOBRE EL ALIVIADERO DE DEMASAS NIVEL DE ALMACENAMIENTOMXIMO EXTRAORDINARIO (NAME).

Los vertederos o aliviaderos tienen por objeto eliminar en el tiempo ms breve las descargas deavenidas y evitar que la presa sea daada. La cota del aliviadero se fija con el nivel normal delalmacenamiento (NAMO Nivel mximo de operacin) y su capacidad depende de la mxima avenidaprevista con un tiempo de retorno fijado por reglamento o por criterio del diseador. Se calcula el

vertedero considerando que una tormenta desastrosa ocurre cuando las aguas han alcanzado el nivelnormal. El diseo de los aliviaderos se efecta principalmente estudios hidrolgicos para determinarla mxima descarga y fijar la capacidad de evacuacin del vertedor. (Rosell, 1993, p. 65)

La frmula general de los vertederos es la siguiente (Rosell, 1993, p. 102).

= /

( 2 )

Donde:

Q : Descarga en el vertedero (m3/s).C : Coeficiente de descarga. C = 2.225 (Chereque Moran, 1988, p.104)

Lo : Longitud efectiva de la cresta, por cuestiones prcticas la asumiremos igual a la longitudtotal de la cresta.

Hvd : carga sobre el aliviadero de demasas.

La capacidad de descarga del vertedero de demasas para distintas etapas del proyecto se muestra enla Figura 2.

Figura 2. Capacidad de descarga del vertedero de demasas de la presa.

De este modo para una descarga de 19.108 m3/s, la carga sobre el aliviadero es de 0.90 m; paraefectos prcticos asumimos Hvd = 1.0 m de este modo el nivel de almacenamiento mximoextraordinario es 4186.10 m.

7. BORDE LIBRE NIVEL DE CORONACION.

El borde libre es la distancia vertical entre la corona del terrapln y la superficie del agua del vaso. Eltrmino ms especfico borde Libre normal, se define como la diferencia de elevacin entre lacorona de la presa y el nivel normal del agua del vaso segn se haya fijado en el proyecto. El trmino

0.0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

1.8

2.1

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0

Cargasobreelaliviadero,

Hvd(m)

Caudal de descarga, Q(m3/s)


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borde libre mnimo se define como la diferencia de elevacin entre la corona de la presa y el nivelmximo del agua en el vaso que pudiera resultar cuando ocurriera la avenida de proyecto y las obrasde toma y el vertedor de demasas funcionaran como se ha proyectado. La diferencia entre el bordelibre normal y el mnimo representa la sobrecarga hidrulica. Si el vertedor no tiene control(compuertas), siempre habr una sobrecarga hidrulica, si el vertedor tiene compuertas, es posibleque el borde libre normal y el mnimo sean iguales. De este modo se puede expresar como:

= = + ( 3 )

Donde:

Hvd : Carga sobre el aliviadero de demasas.

Las presas deben tener suficiente borde libre arriba del nivel mximo del embalse para que las ondasno puedan sobrepasar la cresta. El oleaje en un embalse es causado por el viento y por losmovimientos propios del agua.Para embalses pequeos la accin del viento se puede considerar con un factor de seguridad adicionalen el borde libre de la presa.En la Tabla 2 se detallan los bordes libres sugeridos por el Bureau of Reclamation.

Tabla 2. Borde libre normal y mnimo recomendado.

Fetch (km)Borde librenormal (m)

Borde libre mnimo(m)

< 0.6 1.20 0.900.6 1.50 1.20

1.55 1.80 1.503.10 2.40 1.806.20 3.00 2.10

Fuente: Adaptada de la Tabla 6-8 Fetch versus borde librenormal y mnimo recomendado. (Bureau of Reclamation,1987, p. 258)

Si de la tabla anterior asumimos un borde libre mnimo de 1.20 y empleamos la carga calculada sobreel aliviadero Hvd=0.90 m, obtenemos un BL = 2.10 m que es mayor a 1.50 m de borde libre normalrecomendado, por lo que el nivel de coronacin es de 4187.20 mDe este modo , el esquema de niveles se detalla en la siguiente figura.

Figura 3. Esquema de niveles en la presa.

9.00

NAME: 4186.10

NAMO: 4185.10 m

NAMIN : 4182.00 m

Cota de coronacin:

4187.20 m


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8. CRITERIOS DE DISEO HIDRAULICOS Y ESTRUCTURALES

8.1.

REDES DE FLUJO DEBAJO DE LA PRESA

El empleo de la representacin grfica para el flujo que traspasa el suelo se lleva a cabo a travs de loque se denomina red de flujo o red de corriente. De la red de flujo se puede obtener informacinrelativa a los problemas planteados por la infiltracin de agua.

El camino seguido por una partcula de agua en su recorrido de escurrimiento o infiltracin a lo largode una masa de suelo saturado es llamado lnea de flujo o de corriente.La deduccin de la expresin matemtica de la red de flujo est basada en una serie de hiptesis queimplican la aceptacin de la ecuacin de continuidad:

- Suelo y agua son incompresibles en s mismos (significa que el volumen de vacos es constante).- El flujo no modifica la estructura del suelo de ninguna forma.- Rgimen permanente y flujo estacionario.- El suelo est saturado.- Flujo laminar, con bajas velocidad de infiltracin.- Es vlida la ley de Darcy.- El coeficiente de permeabilidad es constante en todos los puntos (kv es igual a kh, lo cual supone

que no hay anisotropa).

Considerando una regin de flujo con dimensiones diferenciales dx, dy y dz, que representa unelemento paraleleppedo de suelo por el cual fluye agua; y, teniendo en cuenta que durante el flujo,la cantidad de agua que entra al elemento, en un rgimen establecido, tiene que ser igual a la quesale, se obtiene la ecuacin ( 4 ) denominada Ecuacin de Continuidad, a partir de la cual y teniendoen consideracin la Ley de Darcy se obtiene la ecuacin ( 5 ), que describe matemticamente al flujoen la regin considerada.

+

+

= 0 ( 4 )

+

+

= 0 ( 5 )

Teniendo en cuenta la ecuacin ( 6 ) que define la isotropa en lo referente a permeabilidad, laecuacin ( 5 ) se reduce a la ecuacin ( 7 ), la que se denominada la Ecuacin de Laplace.

= = ( 6 )

+

+

= = 0 ( 7 )

En problemas prcticos, es muy frecuente que el flujo en una seccin de la regin considerada,transversal a su eje longitudinal, sea idntico al que se tiene en cualquier otra seccin. ste es el caso

de presas que tienen un eje largo, en comparacin con la altura. As, los efectos en los bordes de laregin de flujo pueden ignorarse y, de esa manera, el problema de flujo puede estudiarsebidimensionalmente en el plano XY. Las ecuaciones ( 8 ) y ( 9 ) son las ecuaciones bidimensionalescorrespondientes a las ecuaciones ( 5 ) y ( 7 ).

+

= 0 ( 8 )

+

= = 0 ( 9 )


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Para resolver las ecuaciones ( 8 ) o ( 9 )y obtener las redes de flujo emplearemos el software SEEP/W- GeoStudio2012 con Student Licence.

8.2.

PRESIONES EN LAS REDES DE FLUJO SUBPRESION EN LA BASE DE LA PRESA.

En el estudio de la estabilidad de las obras hidrulicas es de sumo inters conocer los esfuerzos

verticales que acta sobre ella y que producen una prdida aparente de peso, se trata de lassubpresiones. Como se conoce la cada de potencial entre dos lneas de corriente y el potencial decada una de ellas respecto a las referencias, puede calcularse con facilidad (Custodio 1983, 508-509)

con la frmula ( 10 ) y con un valor del peso especfico del agua de = 9.807kN/m3.

= ( + ) ( 10 )

El valor de 0depende de la referencia y corresponde al nivel final aguas abajo, por lo general se eligecomo referencia el valor de cero.La determinacin de las presiones en la base de la presa constituyen los valores de la subpresin, lasque se determinan directamente empleando el software SEEP/W - GeoStudio2012 con StudentLicence.

8.3.ANALISIS DE ESTABILIDAD.

Para el estudio de estabilidad se emplearon para el clculo de los empujes de tierra activo y pasivo lasfrmulas de Rankine, y para el incremento dinmico de presin por efecto de sismo las frmulas deMononobe-Okabe.Los factores de seguridad considerados para la verificacin de la estabilidad fueron:

Tabla 3. Factores de seguridad para anlisis de estabilidad

Combinacin TipoNivel deembalse

FactorDesliz. Volteo

1. Construccin Inusual ~ 1.50 1.82. Operacin normal Usual NAME 2.00 2.03. Descarga Inusual NAMO 1.50 1.84. Construccin con sismo operacional Extrema ~ 1.10 1.55. Operacin normal con sismo operacional Extrema NAMO 1.10 1.56. Operacin normal con sismo mximo creible Extrema NAMO 1.10 1.57. Mxima inundacin Extrema NAME 1.10 1.58. Sismo mximo creible vertical Extrema NAMO 1.10 1.5

9. GEOMETRIA DE LA PRESA

En la Figura 4, Figura 5 y Figura 6 se presenta un corte esquemtico transversal con la configuracinestructural de la presa, junto con el nivel de agua requerido para lograr la capacidad dealmacenamiento requerido.

As mismo se puede observar la diferencia de configuracin estructural entre el diseo de presa delexpediente con el propuesto en este informe.


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Figura 4. Configuracin estructural de la presa segn expediente

Figura 5. Configuracin estructural Propuesta de la presa Seccin I


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Figura 6. Configuracin estructural Propuesta de la presa con aliviadero Seccin II

10. PARAMETROS DE DISEO

Tabla 4. Propiedades de la estructura que interviene en la presa.RO IEDADES

ESTRUCTURA

Peso especfico concreto 2.3 T/m3

Peso especfico pantalla impermeable 2.3 T/m3

AGUA

Peso especfico 1.0 T/m3

SUELO (Segn estudio de Suelo - C-01)

Tipo de suelo MACIZO ROCOSOPeso especfico 2.3 T/m3

(A.F. Interno) 2158'04''

Cohesin 0 T/m2

Capacidad a la compresin 136 kg/cm2

Tabla 5. Parmetros de diseo.CALCULO DE ARMETROS DE DISEO

SUELO

Ca (Coef. Presin Activa) 0.456

Cp (Coef. Presin Pasiva) 2.195

CONTACTO - SUELO

(Coef. friccin) 0.364

INCREMENTO DINMICO DE RESIN OR EFECTO DE SISMO

Sismo operacional

Csh (Coef. Sismico Horiz.) 0.200

Csv (Coef. Sismico Vert.) 0.100

Sismo creible horizontal

Csh (Coef. Sismico Horiz.) 0.250


Sismo creible horizontal

Csh (Coef. Sismico Horiz.)


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Periodo de oscilacin 1.000 seg

Ce (Coef. de onda embalse) 0.824

11. EVALUACION DE LA SECCION DE LA PRESA SEGN EXPEDIENTE.

11.1. REDES DE FLUJO.

Las redes de flujo obtenidas en la presa segn expediente se muestran en la siguiente figura.

Figura 7. Redes de flujo en la presa del expediente.

11.2.

SUBPRESION EN LA BASE.

La subpresin que se genera en la base para las condiciones establecidas por las redes de flujo semuestran en la siguiente figura:

Figura 8. Supresiones en la base del presa del expediente.


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11.3. ANALISIS DE ESTABILIDAD.

GEOMETRIA EX EDIENTE

Alt. de Agua 5.30 m

Alt. Activa 0.0 m

Alt. Pasiva 2.10 m

Prof. Dentelln 1.50 m

Long. Base 4.8 m

Ancho 5.00 m

Prof. Cimentac. 1.10 m

Concreto eso del agua Estructura

Peso 282.9 T Peso 0.00 T Peso 282.9

Xcg 3.04 m Xcg m Xcg 3.04Ycg 2.70 m Ycg m Ycg 2.70

RESUMEN DE ACCIONES

DESCRI CION TI O FUERZA (T) MOMENTO (T-m)

Fx(+) Fx(-) Fy(+) Fy(-) M(+) M(-)

Estructura Pasivo 282.9 859.7

Fuerza de Friccin Pasivo 83.0

Fuerza de Cohesin Pasivo 0

Embalse

Presin del agua Activo 70.2 201.3

Subpresin

En la base Activo 54.9 154.5

Relleno Activo

Empuje Horizontal Activo 0.0 0.0

Empuje Vertical Pasivo 0.0 0.0

COMBINACION I 83.0 70.2 54.9 282.9 355.8 859.7

Relleno asivo

Empuje Horizontal Pasivo 55.7 39.0Empuje Horz. Dentelln Pasivo 107.9 88.0

COMBINACION II 163.6 0.0 0.0 0.0 88.0 39.0

Sismo

Fuerza de Friccin Pasivo -10.3

Sismo Horizontal Activo 56.6 152.8Sismo Vertical Activo 28.3 85.97

Ondas de embalse Activo 3.1 9.9

COMBINACION III -10.3 59.7 28.3 0.0 248.8 0.0

VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD

COMBINACION VOLTEO DESLIZAM.

CA ACIDAD ADMISIBLE

Xr e B/6

1 2

I y II : Operacin normal 2.02 Ok 3.51 Ok 1.99 0.41 0.80 Ok 1.43 Ok 0.47 OkI, II y III :Operacin normal con

sismo operacional1.30

NoOk

1.82 Ok 1.03 1.37 0.80 2.26 Ok -0.59 Ok

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6


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Tabla 6. Factores de seguridad para anlisis de estabilidad de la presa del expediente


Volteo DeslizamientoCalculado Lmite Calculado Lmite

1. Construccin Inusual ~ 3.65 1.8 98.63 1.52. Operacin normal Usual NAME 2.02 2.0 3.51 2.03. Descarga Inusual NAMO 2.40 1.8 4.87 1.54. Construccin con sismo operacional Extrema ~ 1.85 1.5 3.99 1.15. Operacin normal con sismo operacional Extrema NAME 1.30(*) 1.5 1.82 1.1

6. Operacin normal con sismo mximo creible Extrema NAMO 1.57 1.5 1.99 1.17. Mxima inundacin Extrema NAME 1.39 1.5 1.70 1.18. Sismo mximo creible vertical Extrema NAMO 1.63 1.5 3.33 1.1

(*) No aceptable.

Por otro lado se analiza la seccin de la presa que corresponde al aliviadero, seccin que no hasido analizada en el expediente tcnico.

GEOMETRIA EX EDIENTE ALIVIADERO (NO ANALIZADA EN EL EX EDIENTE)

Alt. de Agua 5.30 m

Alt. Activa 0.0 m

Alt. Pasiva 0.80 m


Long. Base 4.8 m

Ancho 5.00 m



Peso 193.2 T Peso 0.00 T Peso 193.2Xcg 3.23 m Xcg m Xcg 3.23Ycg 1.87 m Ycg m Ycg 1.87

RESUMEN DE ACCIONES


Fx(+) Fx(-) Fy(+) Fy(-) M(+) M(-)

Estructura Pasivo 193.2 625.0Fuerza de Friccin Pasivo 50.3


Embalse

Presin del agua Activo 70.2 201.3

Subpresin


Relleno Activo

Empuje Horizontal Activo 0.0 0.0Empuje Vertical Pasivo 0.0 0.0

COMBINACION I 50.3 70.2 54.9 193.2 355.8 625.0

Relleno asivo


COMBINACION II 163.6 0.0 0.0 0.0 88.0 39.0

Sismo

Fuerza de Friccin Pasivo -7.0

Sismo Horizontal Activo 38.6 72.4

Sismo Vertical Activo 19.3 62.5


COMBINACION III -7.0 41.7 19.3 0.0 144.8 0.0

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6


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CA ACIDAD ADMISIBLE

Xr e B/6

1 2

I y II : Operacin normal 1.54No

Ok1.67 No Ok 1.59 0.81 0.80 Ok 1.16 Ok -0.01 Ok

I, II y III :Operacin normal consismo operacional

1.14NoOk

0.98 No Ok 0.63 1.77 0.80 1.59 Ok -0.60 Ok

Tabla 7. Factores de seguridad para anlisis de estabilidad de la presa con aliviadero del expediente



1. Construccin Inusual ~ 3.00 1.8 46.85 1.52. Operacin normal Usual NAME 1.54(*) 2.0 1.67(*) 2.03. Descarga Inusual NAMO 1.86 1.8 2.31 1.54. Construccin con sismo operacional Extrema ~ 1.82 1.5 2.67 1.15. Operacin normal con sismo operacional Extrema NAME 1.14(*) 1.5 0.98(*) 1.16. Operacin normal con sismo mximo creible Extrema NAMO 1.44(**) 1.5 1.15 1.17. Mxima inundacin Extrema NAME 1.23(*) 1.5 0.96(*) 1.18. Sismo mximo creible vertical Extrema NAMO 1.51 1.5 2.14 1.1

(*) No aceptable.(**) Aceptable

12. DISEO DE LA PRESA PROPUESTA.

12.1. REDES DE FLUJO.

Las redes de flujo obtenidas en la presa en ambas secciones se muestran en las siguientes figuras.

Figura 9. Redes de flujo en la presa Seccin I.


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Figura 10. Redes de flujo en la presa con aliviadero Seccin II.

12.2. SUBPRESION EN LA BASE.

La subpresin que se genera en la base para las condiciones establecidas por las redes de flujo semuestran en la siguiente figura:

Figura 11. Supresiones en la base de la presa Seccin I.

Figura 12. Supresiones en la base de la presa con aliviadero Seccin II.


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12.3. ANALISIS DE ESTABILIDAD

Se analiza la estabilidad de secciones I y II de la presa propuesta.

GEOMETRIA SECCION I

Alt. de Agua 5.50 m

Alt. Activa 0.0 m

Alt. Pasiva 2.10 m


Long. Base 7.0 m

Ancho 5.00 m



Peso 461.7 T Peso 7.56 T Peso 469.3Xcg 4.25 m Xcg 6.71 m Xcg 4.29

Ycg 3.32 m Ycg 5.77 m Ycg 3.36

RESUMEN DE ACCIONES


Fx(+) Fx(-) Fy(+) Fy(-) M(+) M(-)

Estructura Pasivo 469.3 2013.6Fuerza de Friccin Pasivo 124.8


Embalse

Presin del agua Activo 75.63 297.5Subpresin


Relleno Activo

Empuje Horizontal Activo 0.0 0.0

Empuje Vertical Pasivo 0.0 0.0

COMBINACION I 124.8 75.6 126.4 469.3 779.3 2013.6

Relleno asivo


COMBINACION II 85.3 0.0 0.0 0.0 7.7 39.0

Sismo

Fuerza de Friccin Pasivo -16.8Sismo Horizontal Activo 92.3 306.5Sismo Vertical Activo 46.2 196.3


COMBINACION III -16.8 95.7 46.2 0.0 517.1 0.0


COMBINACION VOLTEO DESLIZAM. CA ACIDAD ADMISIBLE

Xr e B/6

1 2

I y II : Operacin normal 2.61 Ok 2.78 Ok 3.69 -0.19 1.17 Ok 0.82 Ok 1.14 Ok


1.57 Ok 1.13 Ok 2.52 0.98 1.17 Ok 1.56 Ok 0.14 Ok

-2

0

2

4

6

8

10

0 2 4 6 8


16/18


17/18



CA ACIDAD ADMISIBLE

Xr e B/6

1 2

I y II : Operacin normal 2.10 Ok 2.83 Ok 3.14 0.36 1.17 Ok 1.03 Ok 0.55 Ok


1.44 Ok 1.26 Ok 2.15 1.35 1.17 1.46 Ok -0.11 Ok

Tabla 9. Factores de seguridad para anlisis de estabilidad de la Presa propuesta Seccin II.



1. Construccin Inusual ~ 3.23 1.8 84.67 1.52. Operacin normal Usual NAME 2.10 2.0 2.83 2.03. Descarga Inusual NAMO 2.44 1.8 4.22 1.54. Construccin con sismo operacional Extrema ~ 1.91 1.5 2.41 1.15. Operacin normal con sismo operacional Extrema NAME 1.44 (*) 1.5 1.26 1.16. Operacin normal con sismo mximo creible Extrema NAMO 1.78 1.5 1.40 1.17. Mxima inundacin Extrema NAME 1.58 1.5 1.20 1.18. Sismo mximo creible vertical Extrema NAMO 1.89 1.5 3.86 1.1

(*) Aceptable

12.4.

ESFUERZOS EN EL CUERPO DE LA PRESA CON ALIVIADERO.

Los esfuerzos obtenidos en el cuerpo de la presa propuesta Seccin II se detallan en la siguiente figura:

Figura 13. Esfuerzos de compresin y traccin en el cuerpo de la presa en kg/cm2

13.

CONCLUSIONES.

1. El vertedero de demasas (aliviadero) del diseo de la presa del expediente no cumple con losparmetros mnimos de estabilidad, siendo esta la que abarca gran parte del muro de presa,comprometiendo la estabilidad de la misma.

2. La presa propuesta Seccin I y Seccin II (con aliviadero) cumplen con los parmetros deestabilidad de la presa.


18/18

3. Los esfuerzos admisibles en la presa son inferiores a 6 kg/cm2 en compresin y traccin por loque se recomienda el uso de un concreto ciclpeo de 10 MPa + 50 % de PG con una relacin a/cinferior a 0.40.

4. Por otro se recomienda las inyecciones agua cemento en la roca (segn expediente) paradesarrollar el impermeable debajo de la presa y reducir la infiltracin del agua almacenada.

14. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA.

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Documents

Informe del Diseño Hidraulico y Estructuralñ de la Presa.pdf