DISEO HIDRULICODISEO DE PROYECTO DE BOCA TOMA

1. OBRAS SOBRE CIMENTACIONES PERMEABLES

GeneralidadesEl proyecto de obras sobre las cimentaciones permeables, incluye problemas de erosin del material de la cimentacin y de filtraciones debajo de la estructura.

El control de la erosin producida por las filtraciones, y la subpresin debajo de las obras construidas requieren el uso de algunas, de todas, o de varias combinaciones de las siguientes construcciones:

Generalidades Zampeado del lado de aguas arriba, con o sin dentellones en el extremo de aguas arriba. Zampeado del lado de aguas abajo, con o sin dentellones en el extremo de aguas abajo, y con o sin filtros y drenes debajo del zampeado. Dentellones en el lado de aguas arriba, o en el de aguas abajo, o en ambos extremos del vertedor, o seccin de control, con o sin filtros o drenes debajo de la seccin.

ZampeadoLa funcin del zampeado es aumentar la longitud del recorrido de las filtraciones con objeto de reducir la subpresin debajo de la porcin principal del dique.

La seguridad de la estructura puede mejorarse ms colocando un colchn impermeable de tierra sobre una porcin del zampeado de concreto y sobre el cauce de la corriente aguas arriba de l.

ZampeadoLos zampeados de concreto de aguas abajo tienen dos funciones. Alargan la trayectoria de filtracin en las cimentaciones y al mismo tiempo forman un estanque en el que se puede disipar con seguridad la energa de l vertida.

La disipacin de la energa en el concreto ayuda a evitar erosiones peligrosas en el taln del dique. En los casos en los que no es posible construir un zampeado de suficiente longitud para evitar la erosin completamente, se puede obtener una proteccin adicional colocando enrocamiento aguas abajo del zampeado.

ZampeadoFormulas de Clculo:

d_cont = Calado contradok = Coeficiente de perdidaTo = Altura desde el nivel de aguas arriba del azud hasta la solera del zampeado.

DentellonesSe pueden usar dentellones de concreto debajo de los zampeados o debajo de la seccin vertedora. Pueden construirse excavando zanjas a mquina o a mano y rellenar los costados inalterados de la zanja, o pueden construirse formando el muro de concreto en una zanja abierta excavada, luego, rellenando y compactando material impermeable en la zanja y alrededor del muro.Los muros de concreto forman los mejores dentellones para evitar las filtraciones subterrneas y se usan con frecuencia. Adems de actuar como dentellones, pueden proyectarse para que contribuyan bastante a la estabilidad (resistencia al deslizamiento) del dique, cuando se colocan en la seccin vertedora.

Filtros Y DrenesLa eliminacin de la subpresin debajo del zampeado o del taln de aguas abajo de la presa se puede efectuar por medio de drenes.Se usan comnmente mechinales para eliminar la subpresin debajo de los zampeados y detrs de los muros. Es importante que la granulometra de los materiales usados en el filtro en combinacin con los mechinales se elijan cuidadosamente con respecto a la granulometra de los materiales de la cimentacin, para evitar tubificaciones.

Subpresin y filtracionesLos dentellones, zampeados y drenes se instalan por dos razones: Para controlar el volumen de las filtraciones debajo de la presa, y para limitar la intensidad de la subpresin de manera que no se vea comprometida la estabilidad. Entran varios factores en la determinacin de las filtraciones subterrneas y de la subpresin, como la carga hidrulica de la presa, la permeabilidad de la cimentacin, la longitud de los zampeados de aguas arriba y aguas abajo, la profundidad e impermeabilidad del dentelln, y la eficacia de los drenes.

EnrocadoSuelen consistir en un relleno de roca descargada, una capa de cojn de piedra ms chica tendida en la cara de aguas arriba, que se liga en la roca descargada y un revestimiento impermeable aguas arriba, que apoya sobre el cojn de piedra, con un dentelln que se extiende dentro del cimiento. El relleno de roca puede ser con rocas que varan en tamao desde fragmentos pequeos hasta rocas que pesen 25 ton..

EnrocadoEl relleno se suele compactar al dejar caer las rocas de una cierta altura hacia el relleno. Tambin se utiliza la inundacin para el arrastre y lavado del relleno con mangueras de alta presin para arrastrar los finos de entre los puntos de contacto entre las rocas y reducir el asentamiento. El cojin de piedras chicas consta de piedras colocadas individualmente para reducir los huecos y servir de apoyo para el revestimiento impermeable. El revestimiento puede ser de concreto o de madera sobre concreto, aunque en ocaciones se ha utilizado el acero.

Compuerta de LimpiezaSu funcin principal es realizar el desalojo de los materiales depositados en el fondo, para facilitar el movimeinto de los slidos hacia la compuerta al fondo del desarenador, generalmente se le da una gradiente entre el 2% y el 6%. Para no realizar el lavado con demasiada frecuencia del desarenador es necesario realizar un estudio de la cantidad y tamaos de sedimentos que trae el agua para asegurar una adecuada capacidad del desarenador. Adems se considera que para el lavado se realiza en forma rpida y eficz (V = 3 a 5 m/seg).

2. FUERZAS QUE ACTUAN SOBRELA PRESA

Generalidades Para el proyecto de las presas de gravedad, es necesario determinar las fuerzas que se puede suponer que afectan la estabilidad de la estructura. Las fuerzas que deben considerarse para las presas de gravedad son: La presin del agua, tanto externa como interna (o subpresin), La presin del azolve, La presin del hielo, Las fuerzas producidas por los terremotos, El peso de la estructura y. La reaccin resultante de la cimentacin.

Presin HidrulicaEs la presin que ejerce el agua directamente sobre la estructura. Se presenta como:a. Externa.- En la que se consideran las presiones horizontal y vertical que ejerce el agua sobre la presa de control.

Presin Hidrulicab. Presin Interna O Subpresin.- las fuerzas de subpresin se presentan como presiones internas en los poros, grietas y hendiduras tanto de la presa como de su cimiento, estos cimientos estn llenos de agua la cual ejerce presiones en todas las direcciones .Esta presin puede tener un efecto importante en la estabilidad de la presa y debe incluirse en el anlisis. Se supone que a las fuerzas de subpresin no las afectan las producidas por terremotos.

Presin de Azolve. Casi todas las corrientes llevan una cantidad apreciable de limo tanto en sus gastos normales como en las avenidas. Cuando en una corriente que lleva limos se construye una presa, eventualmente entrarn en el vaso y se depositarn en el agua tranquila, aguas arriba de la presa

Presin por Hielo. La presin del hielo se origina por la dilatacin trmica de la lmina de hielo y por el arrastre del viento. Es difcil determinar los valores que se deben asignar a la carga del hielo en el proyecto de una presa de concreto

Presin por TerremotosLos terremotos comunican aceleraciones a las presas que pueden aumentar las presiones del agua y del limo sobre ellas, y los esfuerzos dentro de las mismas presas.Con objeto de determinar las fuerzas totales debidas a un terremoto, es necesario determinar su intensidad o aceleracin, que generalmente se expresa en relacin a la aceleracin debida a la gravedad. Las aceleraciones que razonablemente se pueden suponer en un emplazamiento de una presa se determinan tomando en consideracin la geologa del emplazamiento, vecindad a fallas mayores, antecedentes de terremotos en la regin, y los registros ssmicos de que se pueda disponer.

Presin por Peso propioEl peso de la estructura incluye el peso del concreto ms el de los accesorios, como compuertas y puentes. Sin embargo, en la mayor parte de las presas bajas solamente la carga muerta debida al peso del concreto es la que se usa en el anlisis. El peso unitario del concreto se toma ordinariamente como 150 Ib/pie'. El peso total acta verticalmente en el centro de gravedad de la seccin transversal.

Presin por Reaccin del CimientoEn condiciones de estabilidad, la resultante de las caigas verticales y horizontales sobre la presa estar equilibrada por una fuerza igual y opuesta que constituye la reaccin de la cimentacin

3. REQUISITOS DE ESTABILIDAD

El Vuelco Es Existe una tendencia en las presas de gravedad a volcarse girando alrededor del taln de aguas abajo en la cimentacin, o alrededor de la arista de aguas abajo de cada seccin horizontal. Si el esfuerzo vertical en la arista de aguas arriba que se calcule en cualquier seccin horizontal, sin la subpresin, excede a la subpresin en ese punto, se considera que la presa es segura contra el vuelco con un amplio factor de seguridad.

Deslizamiento Existe una fuerza horizontal F que tiende a desalojar el dique en esta direccin y aguas abajo. Esta tendencia la contrarrestan las resistencias producidas por la friccin y por la resistencia al corte del concreto o de la cimentacin.El empuje del agua es contrarrestado por las fuerzas de rozamiento existentes entre el hormign y el suelo de cimentacin. Esta fuerza la evaluamos por medio de la formula:F = (w - s) * fDonde: w = Peso propio del azuds= Valor de la Supresin, y f= Coef. De Friccin entre el H y el suelo Hmedo

BIBLIOGRAFAUnited States Departament. Diseo de Presas Pequeas. Decimo segunda impresin.Walter Ocampo. Abastecimiento de Agua Potable y Alcantarillado Combinado para la urbanizacin Bao del Inca. Cariamanga.

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