Diseño de Soportes Canal

Procedimiento Instalacin Refuerzo CanalDUke Energy Chile: Refuerzo Canal Peuchen Seccin: pk 1.720 al pk 2.933H347055

H347055-1000-00-229-0001, Rev. BPg.: i

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Procedimiento Estndar

Procedimiento Instalacin Refuerzo Canal

24-06-2014 B Para Cliente D. Zamorano I. Pineda P. Razazi D. Villanueva

23-06-2014 A Revisin Interna D. Zamorano I. Pineda P. Razazi D. Villanueva

Fecha Rev. Emitido para Preparado Por Revisado Por Aprobado Por Aprobado Por Cliente


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Tabla de Contenidos 1. Alcances ................................................................................................................................................ 12. Refuerzo tipo ......................................................................................................................................... 2

2.1 Refuerzo Fase 1: ........................................................................................................................... 32.2 Refuerzo Fase 2: ........................................................................................................................... 3

3. Pruebas preliminares en tramo prototipo .......................................................................................... 44. Eleccin de los tramos a reforzar ....................................................................................................... 45. Procedimiento de Instalacin .............................................................................................................. 5

5.1 Instalacin Refuerzo Fase 1: ......................................................................................................... 55.1.1 Instalacin Tubos: .............................................................................................................. 55.1.2 Proceso de post tensado ................................................................................................... 6

5.2 Instalacin Refuerzo Fase 2: ......................................................................................................... 95.2.1 Instalacin Tubos: .............................................................................................................. 9

6. Cubicacin de materiales .................................................................................................................. 10


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1. Alcances El presente documento tiene como alcance establecer los pasos principales para llevar a cabo el procedimiento bsico de instalacin del refuerzo para cada tramo que, a juicio del ingeniero supervisor y bajo los criterios que ms adelante recomienda este documento, lo requieran.

El procedimiento aplica al sector entre la Bocatoma Las Juntas y la Cmara de Carga Peuchn, especficamente entre el pk 1.720 y pk 1.933. En este tramo el canal tiene una seccin rectangular abierta, con algunos tramos con losa de cubierta.

Considerando las condiciones estructurales actuales en las cuales se encuentra el canal, se ha divido el refuerzo en dos fases de implementacin, la primera de ellas (Fase 1) para que el canal transporte una cierta altura de escurrimiento, luego de la cual debe implementarse un segundo refuerzo (Fase 2) para poder aumentar la altura de agua en el canal.

Figura N1. Tramo de canal a ser intervenido.

Cuadro N1. Cuadro de secciones de canal segn su ubicacin.

DESDEP.K. HASTAP.K.50 1.675 1.625 TRAPECIAL

1.675 1.710 35 RAMPADEACCESO1.710 1.720 10 TRANSICIN1.720 1.740 20 RECTANGULARTIPO21.740 2.235 495 RECTANGULARTIPO32.235 2.312 77 RECTANGULARTIPO92.312 2.933 621 RECTANGULARTIPO32.933 2.943 10 TRANSICIN

SECCIONCANALSEGNKILOMETRAJETRAMO LONGITUD

mSECCIONCANAL


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Figura N2. Seccin tpica de canal abierto. Dado que el canal fue construido con juntas de dilatacin cada 10m aproximadamente, el refuerzo que se describe a continuacin se har por tramos de canal, definidos entre cada junta.

2. Refuerzo tipo Para cada tramo de canal que requiera refuerzo, se ha definido el siguiente refuerzo, cuyos detalles de instalacin se encuentran en el plano H347055-1000-00-035-0001 adjunto en Anexo A:

Figura N3. Croquis de refuerzo tipo por tramo.


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2.1 Refuerzo Fase 1: El refuerzo en fase 1 se ha diseado para que el canal pueda operar con una altura mxima de agua igual a H1=3.2m, medido desde fondo del canal.

La implementacin de esta primera fase de refuerzo, tiene como objetivo la mejora de la capacidad de la unin losa-muro, por lo que requiere un alto nivel de supervisin y monitoreo constante de las condiciones generales de la estructura, como la observacin de posibles fisuras o deformaciones importantes.

La descripcin de este sistema consiste en lo siguiente:

A una altura del fondo de canal igual a 1.70m se instalar un ducto retrctil de acero (4 unidades por tramo), de manera de ajustar en terreno su largo definitivo, mediante soldadura. La instalacin de este sistema ser con las debidas previsiones de impermeabilizado de las perforaciones realizadas en los muros.

En su interior llevar un cable de acero tipo retenida 1x7 de 5/8, el cual se ir tensando hasta lograr que las paredes del canal lleguen a su condicin original de construccin (paralelismo mximo entre sus muros).

Logrado lo anterior se fija el tubo retrctil, mediante soldadura calificada, controlada e inspeccionada, quedando el tubo en condicin para la fase de tensado del cable.

El tensado del cable se har por el margen derecho del canal, en forma gradual, hasta lograr la tensin adecuada (mximo 16 ton), utilizando el criterio del Ingeniero Supervisor.

Una vez hecho esto con los 4 cables se revisa el estado general del tramo (paredes, uniones losa-muro y juntas de dilatacin) y el tramo ya est apto para recibir la carga de agua de H1.

La ejecucin de este refuerzo deber estar conforme con los pasos descritos en capitulo 5 Procedimiento de Instalacin.

2.2 Refuerzo Fase 2: El refuerzo en fase 2 complementa al anterior y puede ser implementado con el canal ya en etapa de operacin (a una altura no mayor a H1). En cualquier caso, luego de instalado este refuerzo, el canal puede operar a una altura mxima de H2=4.2m o con 10cm de revancha, lo que sea mas restrictivo.

La descripcin de este sistema consiste en:

A la mxima altura que la condicin del muro lo permita, se instalar un ducto de acero de 4 Sch 40, apernado a las caras del muro y debidamente sellada cada perforacin. Al igual que el sistema en Fase 1, se trata de perforaciones con pernos pasado, con lo que el resguardo en el sello de estas es fundamental.

La ejecucin de este refuerzo deber estar conforme con los pasos descritos en capitulo 5 Procedimiento de Instalacin.


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3. Pruebas preliminares en tramo prototipo Debido al estado del canal, en el cual se presume algn grado de agrietamiento, es que necesariamente el presente diseo y procedimiento debe ser ensayado, probado, validado y corregido previamente en uno o dos tramos a modo de prototipo.

Segn la topografa entregada por Duke Energy Chile, hay tramos que tienen mas de 10cm de desaplome de su muro derecho hacia el exterior, entre su parte superior y su base. Estos son, previa confirmacin in situ:

PK 1.903: 10cm PK 1.914: 14cm PK 2.095: 15cm PK 2.698: 12cm

(*) PK y desaplome referenciales.

Se recomienda utilizar como prototipos estos tramos, o los que tengan desaplome excesivo (sobre 10cm). En caso de que, a juicio del Ingeniero supervisor, alguno de estos tramos no resista la implementacin del refuerzo en Fase 1, deber descartarse en forma definitiva y proceder a la demolicin de una porcin o ms del tramo.

Si los motivos del descarte implican slo el lado derecho del canal, entonces se procede a la demolicin de la mitad derecha de la losa y del muro respectivo, procediendo con la restauracin de acuerdo con las indicaciones dadas anteriormente en informe N H347055-0000-00-122-0001).

Si los motivos del descarte implican solamente losa o muro izquierdo, entonces se deber evaluar los nuevos motivos de falla, incluso pudiendo ser re evaluada la solucin de Fase 1.

ADVERTENCIA: Es importante que durante el proceso de ejecucin de las pruebas en el (los) prototipo(s), se realice una verificacin hidrulica con estos elementos dentro del canal, pues el diseo no contempla los efectos por turbulencia, prdidas de carga o prdidas de altura de generacin, que pueden afectar la estabilidad de estos mismos elementos y/o la generacin final.

4. Eleccin de los tramos a reforzar En general todos los tramos desde PK 1.720 al PK 2.933 requieren de refuerzo, con la excepcin de aquellos que puedan quedar en condiciones inalterables de demolicin de su muro derecho, o de reparacin de grietas solamente. Dichos criterios estn sujeto a confirmacin y ajuste durante la etapa de las pruebas preliminares en tramo(s) prototipo. Los criterios para determinar el reforzamiento de muro son los siguientes:

Tramos con espesor basal de muros menor a 25cm, deben ser demolidos y restaurados conforme a solucin de informe N H347055-0000-00-122-0001.

Tramos con desaplome de muros superior a 2cm (valor de la deformacin elstica) deben ser sometidos a refuerzo.


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Tramos con losa de cubierta deben ser examinados con detencin pues en teora tienen mayores dimensiones de la seccin abierta; sin embargo, de encontrarse con algn grado de dao o compromiso estructural deben evaluarse soluciones particulares, fuera del alcance de este documento.

Tramos con desaplome inferior a 2cm y espesor basal de muros igual o superior a 35cm, deben ser examinados en cuanto a daos o compromiso estructural, y el ingeniero Supervisor decidir si procede refuerzo o slo reparacin superficial de grietas.

En todos los casos debe examinarse impermeabilidades y sellos de juntas de dilatacin y construccin, sealando una solucin para cada caso, la cual est fuera del alcance de este documento.

5. Procedimiento de Instalacin Este procedimiento aplica, en primera instancia a el (los) tramo(s) prototipo(s) para ser validado, corregido y complementado.

Debe contar con la presencia de un Ingeniero Supervisor que evale y monitoree cada paso.

5.1 Instalacin Refuerzo Fase 1: 5.1.1 Instalacin Tubos:

1. Marcacin y localizacin en el concreto del sitio de perforacin de cada uno de los agujeros requeridos en los muros para la instalacin de los pernos de anclaje de los tubos de refuerzo y para la pasada de los cables de acero.

2. Ejecutar las perforaciones requeridas en el segmento o muros seleccionados.

3. Mientras se ejecuta la labor del prrafo anterior, se debe iniciar la fabricacin de los elementos metlicos con todos los elementos requeridos para efectuar el refuerzo de acuerdo con los planos de la referencia. Antes de iniciar la fabricacin, debe haber una coordinacin entre el suministrador de las platinas y tubos, el instalador y el suministrador de los cables, las terminales y cuas de anclaje, para que los diseos se acoplen entre s y permitan el apoyo del gato e instalacin de bloques y cuas.

4. Armado del tubo metlico con cable provisorio de tensado y manguera de proteccin instalados debidamente con el tubo telescpico en la posicin mas corta.

5. Preparacin de las superficies del Hormign que recibirn las placas de apoyo (limpieza, emparejamiento y picado del Hormign, en caso de requerirse para lograr el contacto mas uniforme posible por ambos lados de la pared de Hormign. Picar, en lo posible hasta obtener la verticalidad.

6. Colocacin de la resina epxica seleccionada segn se indica en los planos y conforme a las instrucciones del fabricante. Debe aplicarse en forma abundante y pareja, para no permitir zonas vacas que perjudiquen la impermeabilidad del sistema.

7. Fijar las placas mediante los pernos dispuestos para este propsito, segn se indica en los planos e instalacin del tubo armado fijando las platinas en ambos lados y en ambos muros.


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8. Esperar el tiempo requerido para que la resina obtenga la resistencia y consistencia apropiada.

9. Apretar los cuatro tornillos y pernos pasantes en cada muro de apoyo del tubo.

10. Iniciar el proceso de instalacin del cable de acero provisorio que ser utilizado para corregir los desplazamientos excesivos de los muros (este cable luego ser reemplazado por el cable definitivo de post tensionado), con todas las partes requeridas segn los planos y ajuste del diseo del suministrador del cable y ejecutor del tensionado.

11. Colocacin de reglas de medicin del ancho de canal, tanto en el sitio del tubo como en su parte alta o cresta. De tal modo de ir monitoreando las longitudes Linferior y Lsuperior indicadas en la figura N 4.

Figura N4. Ubicacin regletas para monitoreo ancho canal.

12. Instalacin de gatos en el anclaje mvil y fijacin del anclaje fijo o muerto del cable en el extremo opuesto. La posicin de los gatos hidrulicos se har preferentemente por el lado mas accesible, por ello se recomienda el lado derecho del canal.

5.1.2 Proceso de post tensado

El proceso de tensin de los cables depender de si se desea corregir alguna deformacin no elstica del muro (cierre de algunas fisuras que muy posiblemente sean la causa de dicha deformacin) o si por el contrario se desea iniciar de una vez la tensin dado que los muros se encuentran en una posicin razonable, sin mayor deformacin aparente para su estado de cero esfuerzos, o de su condicin original de construccin.


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i) Caso de no deformaciones en su estado de cero esfuerzo: ( No se desea corregir deformaciones dado que no se observan fisuras o deformaciones demasiado notorias).

1. Ejecucin de las soldaduras para fijar los dos segmentos del tubo. (Partes telescpicas).

2. Cambio de los cables provisorios por los definitivos de post tensado, segn especificaciones del plano de detalles.

3. Inicio del post tensado de los cuatro cables por segmento de canal, si se puede en forma simultnea o iniciar con cinco (5) toneladas en cada uno de los cuatro cables.

4. Verificacin general del estado del hormign (observar el muro para verificar que no se hayan presentado nuevas fisuras).

5. Observar y verificar las deformaciones producidas y corroborar con las deformaciones tericas o esperadas las cuales han sido previamente calculadas para cinco (5) ton.

6. Continuar con el tensionamiento aumentando otras cinco (5) toneladas en cada uno de los cuatro cables hasta obtener una tensin total de diez (10) toneladas.


8. Observar y verificar nuevamente las deformaciones producidas y corroborar con las deformaciones tericas o esperadas las cuales han sido previamente calculadas para diez (10) ton.

9. Continuar con el tensionamiento aumentando otras cinco (5) toneladas en cada uno de los cuatro cables hasta obtener una tensin total de diez (15) toneladas.


11. Observar y verificar nuevamente las deformaciones producidas y corroborar con las deformaciones tericas o esperadas las cuales han sido previamente calculadas para quince (15) ton.

12. Tensionar hasta el valor previamente calculado para compensar prdidas de acuamiento y prdidas del largo plazo sin sobrepasar el valor de 0.80 Fpu. (La estructura debe ser verificada para este sobreesfuerzo).

13. Acuamiento de cables y verificacin final.

14. Inyeccin del mortero de proteccin indicado en los planos. Pinturas de proteccin en zonas soldadas y pintura de terminacin de las partes metlicas si se requiere.

15. Fin del proceso.


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ii) Caso de requerir correccin de deformaciones en su estado de cero esfuerzo: ( Se desea corregir deformaciones dado que se observan fisuras o deformaciones demasiado notorias que afectan el sellado y la impermeabilidad)

ADVERTENCIA: Nunca superar una carga de 4 ton en el cable, sin tener el tubo de acero soldado en sus partes deslizantes o telescpicas

1. Iniciar tensionamiento de los cuatro cables provisorios hasta obtener una carga de dos (2.0) ton en cada uno (en este estado no se han ejecutado las soldaduras de la parte telescpica del tubo metlico, y este se desplazar libremente). Verificar la presin de aceite en el manmetro del gato y la longitud de alargamiento del cable para corroborar que realmente estn aplicadas dos (2.0) ton en el cable.

2. Observar y verificar las deformaciones producidas y si se ha logrado el cierre de fisuras, o si las deformaciones corresponden con deformaciones elsticas previamente calculadas para los muros del canal para una tensin de dos (2.0) ton.

3. Si se trata de deformaciones elsticas (menores a 3mm a la altura del tubo), liberar la carga en el gato, volver al estado de cero esfuerzo, ejecutar las soldaduras telescpicas en la tubera metlica de los tubos y continuar con el proceso i) Caso de no deformaciones en su estado de cero esfuerzo (esta determinacin debe tomarse independientemente de que se haya o no corregido el desplazamiento exagerado observado).

4. Si se trata de deformaciones no elsticas (la deformacin para una carga de dos (2) ton es superior a 3mm a la altura del tubo) y solo se ha logrado corregir en parte las deformaciones exageradas y el cierre parcial de las fisuras, se debe verificar el muro externamente para asegurarse que todo se encuentre en orden. Si todo est en orden se pasar al paso siguiente.

5. Continuar con el tensionamiento aumentando otras dos (2) ton en cada uno de los cuatro cables hasta obtener una tensin total de cuatro (4) ton.

6. Si se trata de deformaciones elsticas, (la curva esfuerzo deformacin recupera la pendiente), liberar la carga en el gato, volver al estado de cero esfuerzo, ejecutar las soldaduras telescpicas en la tubera metlica del los tubos y continuar con el proceso i) Caso de no deformaciones en su estado de cero esfuerzo.

7. Si la curva esfuerzo deformacin no ha recuperado su pendiente, y solo se ha logrado el cierre parcial de las fisuras y las deformaciones son mayores a las elsticas previamente calculadas, la carga ya no puede ser incrementada en mas de cuatro (4) ton y se debe continuar con el proceso i) Caso de no deformaciones en su estado de cero esfuerzo.


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8. Revisin de las juntas de construccin (losa-muro) y juntas de dilatacin. Rellenar o inyectar con material apropiado e inspeccionar.

9. Fin del proceso Fase 1.

5.2 Instalacin Refuerzo Fase 2: 5.2.1 Instalacin Tubos:

1. Marcacin y localizacin en el concreto del sitio de perforacin de cada uno de los agujeros requeridos en los muros para la instalacin de los pernos de anclaje de los tubos de refuerzo.

2. Medicin del ancho del canal y consecuentemente obtencin de la longitud exacta de los tubos a instalar.

3. Ejecutar las perforaciones requeridas en el segmento o muros seleccionados. Notar que las perforaciones se realizarn en las zonas superiores del muro, donde los espesores son menores; por ello es una labor que debe realizarse con sumo cuidado y verificando los posibles daos en los muros.

4. Mientras se ejecuta la labor del prrafo anterior, se debe iniciar la fabricacin de los elementos metlicos (conforme las mediciones tomadas en prrafo 5.2.1.2) con todos los elementos requeridos para efectuar el refuerzo de acuerdo con los planos de la referencia. Antes de de iniciar la fabricacin, debe haber una coordinacin entre el suministrador de las piezas y el instalador, para que los diseos se acoplen entre s.

5. Instalacin del tubo metlico.

6. Preparacin de las superficies del Hormign que recibirn las placas de apoyo (limpieza, emparejamiento y picado del Hormign, en caso de requerirse para lograr el contacto mas uniforme posible por ambos lados de la pared de Hormign. Picar, en lo posible hasta obtener la verticalidad.

7. Colocacin de la resina epxica seleccionada segn se indica en los planos y conforme a las instrucciones del fabricante. Debe aplicarse en forma abundante y pareja, para no permitir zonas vacas que perjudiquen la impermeabilidad del sistema.

8. Fijar las placas mediante los pernos dispuestos para este propsito, segn se indica en los planos e instalacin del tubo armado fijando las platinas en ambos lados y en ambos muros.

9. Esperar el tiempo requerido para que la resina obtenga la resistencia y consistencia apropiada.

10. Apretar los dos tornillos y pernos pasantes en cada muro de apoyo del tubo.

11. Fin del proceso Fase 2.


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6. Cubicacin de materiales La cubicacin de materiales es referencial, pues depende de los ajustes y/o mejoras que puedan surgir luego de las pruebas en el (los) tramo(s) prototipo.

Se estima para cada tramo del canal el siguiente material:

Cuadro N3. Cuadro de cubicaciones material Fase 1:

Cuadro N4. Cuadro de cubicaciones material Fase 2:

AceroporTRAMO

unidadPeso

Unitario L cant PesoKg/un un un Kg

Ca4"Sch40 m 16,07 4,7 4 302,1PL162*275*12 un 4,20 1 16 67,2Esprragos3/4"(dobletuercaygolilla): 350mm 32 unSikadur30 0,13 Kg

AceroporTRAMO

unidadPeso

Unitario L cant PesoKg/un un un Kg

Ca5"e=7,92mm m 26,05 4,19 4 436,6Ca6"Sch80 m 42,56 0,33 4 56,2PL300*300*12 un 8,48 1 16 135,7Esprragos3/4"(dobletuercaygolilla): 430mm 16 unCableRetenida1x75/8"(incluyecableprovisorio): 38m aprox.Sikadur30 0,25 KgLechada 0,10 m3


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ANEXO A Plano de Detalle

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