DISEÑO ESTRUCTURAL DE OBRAS HIDRAULICAS - FIC-UNI - 16-11-2015

ING. CARLOS IRALA CANDIOTTI

PROFESOR PRINCIPAL FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNI

PROYECTO

EJECUCION30 - 35 %18 - 23 %

2 - 6 %

DISTRIBUCION DEL ORIGEN DE LOS PROBLEMAS EN OBRAS HIDRAULICAS

MATERIALES

USO

38 - 43 %

FUENTE: GEHO

USO DE NORMAS DEEDIFICACIONES

MAL DETALLADODEL REFUERZO

NO HAY ESTUDIOS DEMECANICA DE SUELOS

SIN CONTROL DEFISURAMIENTO

AUSENCIA DE CRITERIOS DE

MALA CONCEPCIONESTRUCTURAL

DEFICIENCIASDEFICIENCIASEN EL PROYECTOEN EL PROYECTO

ESPECIFICACIONESDEFICIENTES

INCOMPATIBILIDADCON OTRAS DISCIPLINAS

CRITERIOS DEDURABILIDAD

ESTRUCTURAL

DIMENSIONAMIENTO INADECUADO DE ELEMENTOS

ESTRUCTURALES

NO SE HAN CONSIDERADOBARRERAS DEPROTECCION

CALCULOSCOMPUTARIZADOSSIN CRITERIO

NO EXISTEPLANEACION

MANO DE OBRA SIN CALIFICAR

NO HAY CONTROLADECUADO EN OBRA

MALA SELECCIÓNDE MATERIALES

NO HAY CONTROLDE CALIDAD

PROCEDIMIENTOSCONSTRUCTIVOS

DURANTE LADURANTE LAEJECUCIONEJECUCIONDE OBRADE OBRA

SININGENIERORESIDENTE

MODIFICACIONES DELPROYECTO EN OBRA

DE CALIDADEN EL CONCRETO

CONSTRUCTIVOSDEFICIENTES

NO EXISTE SUPERVISION

ENCOFRADOS, EQUIPOSY HERRAMIENTASDE MALA CALIDAD

CURADO DEFICIENTE DEL CONCRETO

FISURAMIENTO DE PAREDES POR DIMENSIONAMIENTO INADECUADO DE SU ESPESOR

FACTORES NO PREVISTOS

FISURACION DEL CONCRETO POR CONTRACCION TANQUE AZTLAN TIJUANA – BAJA CALIFORNIA MEXICO

DEGRADACION DEL CONCRETO POR CARBONATACION Y CORROSION DEL REFUERZO PORQUE NO SE HA CONSIDERADO CRITERIOS DE DURABILIDAD

CORROSION DEL REFUERZO PORQUE NO SE HA CONSIDERADO CRITERIOS DE DURABILIDAD

FILTRACIONES DEBIDO A JUNTAS DE CONSTRUCCION QUE NO SON HERMETICAS

DEGRADACION DEL CONCRETO Y CORROSIONDEL REFUERZO POR CONDICIONES DEL AMBIENTE

PTAR EL SALITRE BOGOTA COLOMBIA

DEGRADACION DEL CONCRETO Y CORROSIONDEL REFUERZO

FILRACIONES POR MALA COLOCACION Y COMPACTACION DEL CONCRETO

SEGREGACION DEL CONCRETO Y NO SE RESPETA LOS RECUBRIMIENTOS DE ARMADURAS

� ACI 350 - 06: CODE REQUIREMENTS FOR ENVIRONMENTAL ENGINEERING CONCRETE STRUCTURES

� BS 8007-1987: DESIGN OF CONCRETE STRUCTURES FOR RETAINING AQUEOUS LIQUIDS, BRITISH STANDARD CODE OF PRACTICE

CIC - UNI - FIC - DAE

� LAS ESTRUCTURAS HIDRAULICAS ESTAN SUJETAS PRINCIPALMENTE A LA ACCION DE LAS PRESIONES DE AGUA Y SI ESTAN ENTERRADAS O SEMI-ENTERRADAS A LA ACCION DE LAS PRESIONES DE TIERRAS, CUANDO LA ESTRUCTURA ESTA VACIA.CUANDO LA ESTRUCTURA ESTA VACIA.

� LA FORMA DE LA ESTRUCTURA INFLUYE EN LOS EFECTOS QUE SE GENERARAN EN LAS PAREDES DE LOS DEPOSITOS

� ESTRUCTURAS CON MUROS VERTICALES Y RECTOS, PRINCIPALMENTE TRABAJAN A FLEXION, PRESENTANDOSE ESTE EFECTO EN LAS DOS DIRECCIONES PRINCIPALES.PRINCIPALES.

� SE PRESENTAN TAMBIEN TRACCIONES IMPORTANTES EN LAS ESQUINAS O EN ENCUENTROS DE MUROS.

Reacció

n d

esd

e la

Sig

uie

nte

Pare

d

en las Paredes de un Tanque RectangularFigura 1 Fuerzas Directas de Flexión-Tracción

Planta

Reacció

n d

esd

e la

Elevación de una ParedSección

Sig

uie

nte

Pare

d

� ESTRUCTURAS HIDRAULICAS CON MUROS CILINDRICOS, PRESENTAN EFECTOS DE FLEXION EN UNA DIRECCION Y FUERZAS FLEXION EN UNA DIRECCION Y FUERZAS AXIALES DE TRACCION O COMPRESION ANULARES O CIRCUNFERENCIALES.

Sección

Sección

Planta (a)

Sección

Planta (b)

(a) Fuerzas en Tracción

Figura 2 Fuerzas Directas en un Tanque Circular

(b) Fuerzas en Compresión

Tracción Compresión

Presion delLíquido

Resistencia PasivaIgnorada de la Tierra

Tanque Lleno de Agua

Vacio

Tanque

Sobrecarga

de la TierraPresión Activa

Estados de Carga

Figura 3a Presiones en Paredes Ignorando el Empuje Pasivo del Terreno

Figura 3b Presiones de Tierra con Sobracarga Debido al Tránsito Vehicular

2L o 2R 2L o 2R

M1

M1/2 M1/2

H M

Ho

H1Mo

a) Modelo Original b) Modelo Equivalente

Figura 7 Analogía de las Masas Virtuales Adheridaspara un Depósito Superficial

P H

H

P O

M S

VS

Figura 8 Distribución de Presión Lineal Equivalenteen las Paredes de un Recipiente

EFECTOS DE FLEXION:

S = 1.30

EFECTOS AXIALES DE TENSION,

INCLUYENDO TENSIONES ANULARES:

S = 1.65

SE DEBERA CONSIDERAR EL FACTOR “S” PARA LAS FUERZAS CORTANTES QUE TOMA EL ACERO DE REFUERZO:

S = 1.30

CUANDO LAS COMBINACIONES INCLUYEN EFECTOS DE SISMO, NO SE CONSIDERAN LOS FACTORES DE DURABILIDADLOS FACTORES DE DURABILIDAD

� EL ESPESOR DEPENDE DE LAS

CONDICIONES DE BORDE

ESPESOR MINIMO: 15 cmESPESOR MINIMO: 15 cm

MUROS DE MAS DE 3 m: DE ALTURA: 30 cm

REFUERZO VERTICAL:

ρmin = 0.0030

MUROS DE MAS DE 25 cm DE ESPESOR

DEBEN TENER REFUERZO EN 2 CARAS

REFUERZO HORIZONTAL:

ρmin = 0.0030

DEPENDE LA DISTANCIA ENTRE JUNTAS

DE EXPANSION

CUANTIA MINIMA DEL REFUERZO

GRADO 40 GRADO 60

DISTANCIA ENTRE JUNTAS

DE EXPANSION (m)

CUANTIAS MINIMAS POR CONTRACCIÓN Y TEMPERATURA

Menor de 6 m 0.0030 0.0030

De 6 a 9 m 0.0040 0.0030

De 9 a 12 m 0.0050 0.0040

Mas de 12 m 0.0060 0.0050

REFUERZO VERTICAL Y HORIZONTAL:

smax = 30 cm

� CONCRETO DE BAJA PERMEABILIDAD, EXPUESTO A AGUA, AGUAS RESIDUALES Y GASES CORROSIVOS:f`c ≥ 280 kg/cm2 a/c (maxima) = 0.45

� CONCRETO EXPUESTO A PRODUCTOS QUIMICOS CORROSIVOS:f`c ≥ 315 kg/cm2 a/c (maxima) = 0.42f`c ≥ 315 kg/cm2 a/c (maxima) = 0.42

� PARA PROTEGER AL REFUERZO CUANDO EL CONCRETO ESTA EXPUESTO A CLORUROS, TANQUES CON AGUA SALOBRE, EXPUESTO A AGUA DE MAR, SPRAY DE AGUA DE MAR:f`c ≥ 350 kg/cm2 a/c (maxima) = 0.40

CANTIDAD MINIMA DE MATERIALES

CEMENTICIOS (kg/m3)

TAMAÑO MAXIMO DEL AGREGADO

1” 317

1 ½” 306

3/4” 332

1/2” 344

3/8” 356

DESPRECIABLE0.45 -

EXPOSICION A SULFATOS

(SO4) EN AGUA, ppm

TIPO DE CEMENTO

REL. MAX. AGUA/CEMENTO

Min. f'c

(kg/cm2)

0 - 150-

MODERADO 0.42 315

SEVERO V 0.40 350

150 - 1,500 II

1,500 -

10,000

MUY SEVERO

mas de

10,000V mas

puzolana 0.40 350

““EL CONCRETO DEBE PROTEGERSE DEL DAÑO EL CONCRETO DEBE PROTEGERSE DEL DAÑO DE LA EROSION CUANDO ESTA SUJETO A LA DE LA EROSION CUANDO ESTA SUJETO A LA DE LA EROSION CUANDO ESTA SUJETO A LA DE LA EROSION CUANDO ESTA SUJETO A LA CAVITACION O ABRASION”CAVITACION O ABRASION”

� REDUCIR LA VELOCIDAD DEL FLUJO Y AUMENTAR LA PRESION INCORPORANDO BAFFLES O DISPOSITIVOS SIMILARES

� USAR FORMAS ESTRUCTURALES Y ACABADOS SUPERFICIALES PAR ACABADOS SUPERFICIALES PAR REDUCIR LA EROSION

� USAR MATERIALES RESISTENTES A LA ABRASION (AGREGADOS DEBEN CUMPLIR ASTM C 33)

� f`c ≥ 350 kg/cm2

� RELACION AGUA/CEMENTO MAXIMA: 0.40

� MAXIMO CONTENIDO DE AIRE: 3%

� MATERIALES CEMENTICIOS: ≥ 362 kg/m3 DE CONCRETO

� AGREGADOS LIMPIOS, DENSOS Y DUROS

� ADECUADA RESISTENCIA Y RIGIDEZ

� FISURAMIENTO CONTROLADO

� IMPERMEABILIDAD

� DURABILIDAD

� DIMENSIONAMIENTO ADECUADO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALESELEMENTOS ESTRUCTURALES

� ESPACIAMIENTOS DEL REFUERZO

� RELACIONES AGUA/CEMENTO BAJAS

� TIPO DE CEMENTO ADECUADO

� CALIDAD Y GRANULOMETRIA DE AGREGADOS

� USO ADECUADO DE ADITIVOS EN EL CONCRETO

� RECUBRIMIENTOS ADECUADOS

� UBICACION, DISEÑO Y DETALLADO DE JUNTAS

� BUENOS PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS

� BUENA CALIDAD EN LA MANO DE OBRA

� ADECUADO DIMENSIONAMIENTO Y DISEÑO DEL ELEMENTO ESTRUCTURAL (MINIMIZA EL FISURAMIENTO, EL ANCHO DE GRIETA DEBE SER COMO MAXIMO 0.20 mm)

� CONCRETO DEBE TENER BAJA PERMEABILIDAD(GARANTIZA UNA DURABILIDAD ADECUADA TANTO DEL CONCRETO COMO DEL ACERO), RELACIONES AGUA/CEMENTO BAJAS (MAXIMO 0.45), BUENA CALIDAD DE LOS AGREGADOS

� EL FISURAMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DEPENDE DE UNA SERIE DE VARIABLES, NO SOLO ASPECTOS DE DISEÑO, SINO TAMBIEN SOLO ASPECTOS DE DISEÑO, SINO TAMBIEN CALIDAD DE LOS MATERIALES CONSTITUYENTES DEL CONCRETO Y LOS PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS QUE SE UTILIZEN

� EL ANCHO DE GRIETA ESTA RELACIONADO AL ESFUERZO DE TRABAJO DEL ACERO, SIN EMBARGO OTROS FACTORES COMO EL ESPESOR DEL RECUBRIMIENTO Y LA ESPESOR DEL RECUBRIMIENTO Y LA DISTRIBUCION DEL ACERO EN LAS ZONAS DE MAXIMA TENSION SON IMPORTANTES EN EL CONTROL DEL AGRIETAMIENTO

“ES PREFERIBLE TENER LA MAYOR CANTIDAD “ES PREFERIBLE TENER LA MAYOR CANTIDAD DE VARILLAS A POCO ESPACIAMIENTO, A DE VARILLAS A POCO ESPACIAMIENTO, A TENER POCAS VARILLAS CON GRAN TENER POCAS VARILLAS CON GRAN TENER POCAS VARILLAS CON GRAN TENER POCAS VARILLAS CON GRAN ESPACIAMIENTO”ESPACIAMIENTO”

DESDE EL PUNTO DE VISTA DE DARLE PROTECCION AL ACERO DE REFUERZO, ES PREFERIBLE TENER ANCHOS DE GRIETA PREFERIBLE TENER ANCHOS DE GRIETA MENORES DE 0.20 mm

3 Adfsz =3 Adfsz c=

Z ≤ 20,500 kg/cm EXPOSICION NORMAL

Z ≤ 16,900 kg/cm EXPOSICION SEVERA

EN ESTRUCTURAS HIDRAULICAS SE DISEÑAN Y ESPECIFICAN DIFERENTES TIPOS DE JUNTAS CON LA FINALIDAD DE:

- FACILITAR LOS PROCESOS CONSTRUCTIVOS

- PERMITIR EL MOVIMIENTO RELATIVO DE ALGUNAS PARTES DE LA ESTRUCTURAPARTES DE LA ESTRUCTURA

- CONTROLAR LOS EFECTOS PRODUCIDOS POR LOS CAMBIOS DE TEMPERATURA O CONTRACCION

- INDUCIR QUE EL FISURAMIENTO SE PRESENTE EN ZONAS PREVIAMENTE DEFINIDAS POR EL DISEÑADOR

SEGUN LA FUNCION QUE CUMPLIRA LA JUNTA EN LA ESTRUCTURA, LAS PODEMOS CLASIFICAR EN:

- JUNTAS DE CONSTRUCCION- JUNTAS MOVILES- JUNTAS DE CONTRACCION- JUNTAS DE EXPANSION

� TIENE POR FINALIDAD DE FACILITAR EL PROCESO CONSTRUCTIVO, DIVIDIENDO O SEPARANDO LA ESTRUCTURA EN VARIAS PARTES O SECCIONES A FIN DE CONSTRUIRLA POR ETAPASCONSTRUIRLA POR ETAPAS

� SE DEBE RESTABLECER EL MONOLITISMO EN LA UNION ENTRE CONCRETOS DE DIFERENTES EDADES

� EL ACERO DE REFUERZO ES CONTINUO EN ESTA SECCION Y NO SE INTERRUMPE

“EN ESTRUCTURAS HIDRAULICAS ES MUY EN ESTRUCTURAS HIDRAULICAS ES MUY

IMPORTANTE QUE ESTAS JUNTAS SEAN IMPORTANTE QUE ESTAS JUNTAS SEAN

CONSTRUIDAS CORRECTAMENTE, DE CONSTRUIDAS CORRECTAMENTE, DE

MANERA QUE SEAN HERMETICAS, Y EVITAR MANERA QUE SEAN HERMETICAS, Y EVITAR MANERA QUE SEAN HERMETICAS, Y EVITAR MANERA QUE SEAN HERMETICAS, Y EVITAR

LA PRESENCIA DE FILTRACIONES EN ESTAS LA PRESENCIA DE FILTRACIONES EN ESTAS

ZONAS (JUNTAS FRIAS)”ZONAS (JUNTAS FRIAS)”

� TODAS LAS SUPERFICIES DONDE SE INTERRUMPIO EL VACIADO DEL CONCRETO, DEBEN DE PREPARARSE ANTES DE PROCEDER AL VACIADO DE LA SIGUIENTE ETAPASIGUIENTE ETAPA

� SE DEBE USAR LLAVES DE CORTE Y SE DEBE DEJAR EMBEBIDOS EN ESTAS ZONAS, DISPOSITIVOS COMO “WATER-STOP” O “ROMPE-AGUAS” FABRICADOS EN PVC (BANDAS O CINTAS) U OTROS DE BENTONITA (SUPER-STOP)

JUNTAS EN NASHIRABAD RESERVOIR -

BANGLADESH

SELLADO DE JUNTAS EN TANQUE

DE AGUA CRUDA PTAP MEXICALI

BAJA CALIFORNIA MEXICO

� TODAS LAS ESTRUCTURAS HIDRAULICAS, DEBERAN SER PROBADAS ANTES DE LA IMPERMEABILIZACION FINAL

� EN ESTRUCTURAS ENTERRADAS O SEMI-� EN ESTRUCTURAS ENTERRADAS O SEMI-ENTERRADAS, DEBERA REALIZARSE LAS PRUEBAS HIDRAULICAS ANTES DE LA COLOCACION DEL RELLENO.

� LLENADO DE TANQUES DEBE SER POR ETAPAS Y CON LA INSPECCION DE UN INGENIERO ESPECIALISTA

� LLENADO DE TANQUES EN TERCIOS O MAXIMO 2 mt./día

� CONTROL DE NIVELES DE AGUA Y MONITOREO HASTA 72 HORAS DE HABER MONITOREO HASTA 72 HORAS DE HABER COMPLETADO EL LLENADO DEL TANQUE (4 PUNTOS DE CONTROL COMO MINIMO)

� UBICACION DE ZONAS DE FILTRACION Y HUMEDECIMIENTO

� MAPEO EXTERIOR E INTERIOR

PRUEBA HIDRAULICA TANQUE AZTLAN TIJUANA – BAJA CALIFORNIA MEXICO

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