CIMENTACION EN PRESAS DE TIERRA

EDGAR ALBERTO MONTOYA HUAMANINGENIERÍA CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

PRESAS DE TERRAPLEN Las presas de terraplén son

presas masivas hechas de tierra o roca.

Al igual que las presas de gravedad, dependen de su peso para resistir el empuje del agua.

Una presa puede denominarse de tierra si los suelos compactados representan mas del 50% del volumen colocado de tierra.

TIPOS DE PRESAS DE TERRAPLÉN

Una presa de terraplén puede tener cualquier combinación de tierra, roca y material del núcleo en diferentes disposiciones.

Las presas de cola (grandes estructuras que sostienen residuos de minería), son un tipo de presa de terraplén.

CRITERIOS DE CRITERIOS DE DISEÑODISEÑO

 - Localización de la Obra- Cantidad y localización de materiales-Función de la Obra- Tipo de cimentación, presa y características del embalse- Clima y plazo de construcción- Geología de la zona y características sísmicas del lugar- Importancia de la obra

TIPOS DE PRESAS DE TERRAPLÉN

Con materiales excavados en las cercanías Homogéneas (Impermeabilidad y estabilidad ) Heterogéneas (Zona impermeable – Zona de drenaje-

Zona estructural o de soporte) Presa de Tierra

Mas del 50% del volumen son suelos compactados Enrocado

Más del 50% son materiales fraccionales de tamaños grandes

Tierra-enrocado

PRESAS DE RELLENO DE TIERRA Y RELLENO DE TIERRA-ENROCADO

PRESAS DE TERRAPLEN - PARTES

1.    Cresta o corona2.    Revestimiento de la corona3.    Filtros4.    Corazón o núcleo impermeable5.    Trinchera6.    Transiciones7.    Enrocamientos8.    Deposito aluvial9.    Roca basal

10.      Talud aguas arriba11.      Talud aguas abajo12.      Pantalla de inyecciones13.      Galería14.      Drenes15.      Pozos de alivio16.      Embalse 17.      Bordo Libre18.      Altura de la cortina

PRESAS DE TERRAPLÉN - PRINCIPIOS

En el caso de la presa de terraplén se tiene que el agua empuja la presa pero el gran peso de la presa empuja la estructura hacia abajo, dentro del suelo y evita que la presa colapse. Pero también hay muchas otras fuerzas que pueden actuar sobre una presa de terraplén entre las cuales figuran:

FUERZAS SOBRE PRESAS DE TERRAPLÉN

Puede haber agua en el lado aguas abajo de la presa, la cual tendrá el mismo tipo de fuerzas verticales y horizontales sobre la presa que el agua en el lado aguas arriba.

Presión hidrostática interna: en poros, grietas y juntas. Variaciones de temperatura. Reacciones químicas. Carga de oleaje en el lado de aguas arriba. Cargas de sismo. Asentamiento de la fundación o de los estribos. Otras estructuras en la parte superior de la presa:

compuertas, puente, carros.

PRESAS DE TIERRA Una presa de relleno de

tierra se construye principalmente con suelos seleccionados cuidadosamente para la ingeniería, de compactación uniforme e intensiva en capas más o menos delgadas y con un contenido de humedad controlado.

PRESAS DE TIERRA

Al contrario que en las altas presas de arco y de gravedad que necesitan una cimentación en roca sana, las presas de tierra se adaptan rápidamente a las cimentaciones en el terreno natural.

Presa Alcova, Río North Platte, Wyoming - USA.

PRESAS DE TIERRA Este tipo de

presas es una selección lógica para muchos sitios donde las condiciones de la cimentación harían poco satisfactorias las presas de concreto.

Presa Agua Fría, Río Jarillo, Estado Miranda - Venezuela .

CIMENTACION EN PRESAS DE TIERRA

El término de cimentación, incluye tanto el cauce del río como los estribos. Los requisitos esenciales de una cimentación en una presa de tierra son:proporcionar un apoyo estable para el terraplén en todas las condiciones de saturación y de cargaTener al mismo tiempo una resistencia elevada a la filtración para evitar una pérdida de agua excesiva.Debido a que los métodos de tratamiento son apropiados para diferentes condiciones, las cimentaciones se agrupan en tres clases principales de acuerdo con sus características predominantes:Cimentaciones de rocaCimentaciones de materiales de grano grueso (arena y grava)Cimentaciones de grano fino (limo y arcilla)

CIMENTACION EN PRESAS DE TIERRA

CIMENTACIONES DE ROCA Las cimentaciones de roca, no presentan ningún problema

de resistencia para las presas de tierra pequeñas. Las principales consideraciones son las peligrosas

filtraciones erosivas y la excesiva pérdida de agua por las puntas, fisuras, hendiduras, estratos permeables y a lo largo de los planos de falla. Ordinariamente, en el proyecto y en el presupuesto para una presa de almacenamiento deben tomarse en cuenta la inyección de cemento a presión para tapar hendiduras, juntas y otras aberturas de la roca fija hasta una profundidad igual a la carga del vaso arriba de la superficie de la roca fija.

Cimentaciones de materiales de grano grueso (arena y

grava) A menudo los cimientos para presas están formados por depósitos aluviales recientes compuestos por capas de arenas y gravas relativamente permeables, que se apoyan en formaciones geológicas impermeables.

Los materiales permeables que incluyen pueden variar desde la arenas fina hasta las gravas, pero normalmente está formados por mezclas heterogéneas estratificadas.

Existen dos problemas básicos en las cimentaciones permeables, uno es el caudal de filtración y el otro las fuerzas ejercidas por dicha filtración

Cimentaciones de materiales de grano fino (limo y arcilla)

Las cimentaciones formadas por suelos de grano fino son suficientemente impermeables para que se pueda evitar el tener que disponer dispositivos especiales para las filtraciones y tubificaciones subterráneas. El problema principal con estas cimentaciones es la estabilidad. Además del peligro obvio de falla por falta de resistencia del terreno de la cimentación formado por limos y arcillas saturado, los proyectos deben tomar en cuenta el efecto de la saturación de la cimentación de la Presa y las obras auxiliares del vaso.

Cimentaciones Saturadas Cuando la cimentación de una Presa de Tierra consiste de suelos finos saturados, su capacidad para resistir los esfuerzos cortantes producidos por el peso del terraplén pueden determinarse por su clasificación en los grupos de suelos y por consistencia relativa. Es necesario estudiar el grado de consolidación del suelo previa identificación del mismo. El estudio es extensivo y puede resultar costoso. Algunas medidas constructivas son: reemplazar o quitar los suelos blandos, instalar sistemas de drenaje durante la construcción, suavizar los taludes del terraplén.

Cimentaciones relativamente secas Son suelos buenos desde que la relación de vacíos sea

adecuada. Si 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 disminución del borde libre de la presa, o por asentamientos parciales que pueden partir el núcleo impermeable. Medidas constructivas a tomar son: reemplazo del suelo; delantales impermeables aguas arriba; filtro permeable aguas abajo; humedecimiento previo del suelo.

FUNDACIÓN FUNDACIÓN PERMEABLEPERMEABLE

FUNDACIÓN FUNDACIÓN IMPERMEABLEIMPERMEABLE

MECANISMOSMECANISMOSDEDEFALLA EN FALLA EN PRESAS DE PRESAS DE TERRAPLÉNTERRAPLÉN

Tomado de Estructuras Hidráulicas (Novak et al)