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INDICE

CAP I. HIDROLOGA

CAP II. GENERALIDADES DE LOS MODELOS

CAP III. CORTINAS DE TIERRA

CAP IV. CORTINAS DE CONCRETO TIPO GRAVEDAD

CAP V. CORTINAS DE ENROCAMIENTO

CAP VI. ANALISIS DE CORTINAS Y ESTABILIDAD

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA

http://www.construaprende.com/tesis03/i-hidrologia/http://www.construaprende.com/tesis03/ii-generalidades-de-los-modelo/http://www.construaprende.com/tesis03/iii-cortinas-de-tierra/http://www.construaprende.com/tesis03/iv-cortinas-de-concreto-tipo-g/http://www.construaprende.com/tesis03/v-cortinas-de-enrocamiento/http://www.construaprende.com/tesis03/vi-analisis-de-cortinas-y-esta/http://www.construaprende.com/tesis03/conclusiones/http://www.construaprende.com/tesis03/bibliografia/http://www.construaprende.com/tesis03/ii-generalidades-de-los-modelo/http://www.construaprende.com/tesis03/iii-cortinas-de-tierra/http://www.construaprende.com/tesis03/iv-cortinas-de-concreto-tipo-g/http://www.construaprende.com/tesis03/v-cortinas-de-enrocamiento/http://www.construaprende.com/tesis03/vi-analisis-de-cortinas-y-esta/http://www.construaprende.com/tesis03/conclusiones/http://www.construaprende.com/tesis03/bibliografia/http://www.construaprende.com/tesis03/i-hidrologia/

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1.1 DEFINICIN Y OBJETIVO DE LA HIDROLOGA:

Es una ciencia natural que trata sobre el agua, su ocurrencia, circulacin ydistribucin sobre y debajo de la superficie terrestre. La hidrologa es de

importancia para todos los problemas que involucran el aprovechamientodel agua. Los principales objetivos de la hidrologa, al disear una obra deingeniera, pueden resumirse en dos grandes grupos:

a) La obtencin de la avenida mxima que con una determinada frecuenciapuede ocurrir en un cierto lugar.

b) Conocimiento de la cantidad, frecuencia y ocurrencia del transporte delagua sobre la superficie terrestre.

1.2 CICLO HIDROLGICO:

Es un trmino descriptivo aplicable a la circulacin general del agua, este

ciclo puede empezar con la evaporacin de los ocanos. El vaportransportado por las masas de aire en movimiento. En determinadasocasiones el vapor se condensa formando nubes que, a su vez, puedengenerar precipitaciones. De la precipitacin sobre el terreno, una parteretenida por la superficie otra escurre sobre ella y la sobrante penetra enel suelo. El agua retenida es devuelta a la atmsfera por evaporacin y porla transpiracin de las plantas.

La parte que escurre sobre la superficie es drenada por arroyos y roshasta el ocano; aunque parte se pierde por evaporacin. El agua que seinfiltra satisface la humedad del suelo y abastecen los depsitossubterrneos donde puede fluir hacia corrientes de los ros, o bien

descargar en los ocanos; la que queda detenida en la capa vegetal delsuelo es regresada a la atmsfera por transpiracin. Esta descripcinsimplifica el ciclo hidrolgico es de tipo cualitativo y ella no se ha incluidoen el tiempo. Por ejemplo, despus de ocurrida una tormenta, el efectoinmediato de un ro se deja sentir por el escurrimiento superficial, ademsde existir recarga en el agua subterrnea. Puede decirse tambin que nohay evaporacin durante la tormenta, y que toda el agua de lluvia seintercepta, infiltra y escurre superficialmente.

El ciclo hidrolgico es de importancia bsica para delimitar el campo de lahidrologa, al cual corresponde la fase entre la precipitacin sobre elterreno y el retorno a la atmsfera o al ocano. La figura I.1 correspondeel anlisis de la atmsfera a la Meteorologa y el estudio del ocano a laOceanografa.

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1.3 ENFOQUES DE LOS PROBLEMAS HIDROLGICOS:

Debido a la complejidad de los procesos naturales que intervienen en losfenmenos hidrolgicos, es difcil examinarlos mediante un razonamientodeductivo riguroso. No siempre es aplicable la ley fsica fundamental paradeterminar los resultados hidrolgicos esperados.

Es razonable partir de una serie de datos observados, analizarlos y tratarde establecer la norma que gobierna los sucesos.

Lo anterior establece la necesidad de contar con registros de varios aosde las diversas componentes que intervienen en los problemashidrolgicos. En la Repblica Mexicana las principales fuentes deinformacin sobre datos hidrolgicos son C. N. A. y la C. F. E. ( ComisinNacional del Agua. Y Comisin Federal de Electricidad ).

En general cada problema hidrolgico es nico y las conclusiones nopueden interpolarse o trasladarse a otro problema. Esto ha ocasionadoque muchas veces se juzgue un mtodo de clculo en forma equivocada, alno tenerse en cuenta sus limitaciones en cuento a lo aplicable.

Conviene establecer primero la bondad del mtodo, aunque el problemapor analizar no tenga las mismas condiciones para las cuales fue

deducido, puede proporcionar un resultado cualitativo de gran utilidad,cuando se sabe interpretar.

1.4 MATERIAL EN ESTUDIO:

Los temas desarrollados se clasificaron en dos partes. En la primera sedescribe las componentes del ciclo hidrolgico, su interrelacin y su

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medicin. El objeto de esta primera parte es conocer cmo influye cadacomponente en el proceso lluvia escurrimiento.

La segunda parte comprende la relacin de lluvia-escurrimiento, elanlisis estadstico de los datos hidrolgicos y sus respectivasaplicaciones.

1.5 LA CUENCA :

En el anlisis de las caractersticas fisiogrficas de una cuenca la cual esde importancia fundamental en el proceso del escurrimiento.

La cuenca de drenaje de una corriente es el rea que contribuye alescurrimiento y que proporciona parte o el flujo total de la corrienteprincipal y sus tributarios.

Esta definicin es compatible con el hecho de que la frontera de unacuenca de drenaje y su correspondiente cuenca de agua subterrnea nonecesariamente tiene la misma proyeccin horizontal.

La cuenca de una corriente est limitada por su parteaguas, que es unalnea imaginaria que divide a las cuencas adyacentes y distribuye elescurrimiento originado por la precipitacin que en cada sistema decorrientes fluye hacia el punto de salida de la cuenca. Para una cuencapequea la forma y cantidad de escurrimiento estn infundidasprincipalmente por las condiciones fsicas del suelo, por lo tanto, elestudio hidrolgico debe enfocarse con ms atencin a la cuenca misma.

Para una cuenca muy grande, el efecto de almacenaje del cauce es muyimportante, por lo cual deber drsele atencin. El escurrimiento del aguaen una cuenca depende de diversos factores, siendo uno de los msimportantes las caractersticas fisiogrficas de la cuenca.

Entre esas pueden mencionar principalmente: su rea, pendientecaractersticas del cauce principal, como son longitud y pendiente,elevacin de la cuenca y red de drenaje. Existen diversos criterios paraevaluar la pendiente de una cuenca, dependiendo del uso posterior que sele vaya a dar al resultado o bien al criterio que lo requiere.

Criterio de Alvord;

D = Desnivel entre las lneas mediasS = Desnivel media a la curva de nivelW = Ancho de la faja

W1 = a1/ L1

Criterio de Horton;

SL = ( ND Sec q ) / LS = Pendiente de la cuencaN = Nmero total de interseccionesL = Longitud total de las lineas

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Criterio de Nash

Analgicamente al criterio de Horton con la diferencia de que son 100intersecciones.

1.6 TIPOS DE CORRIENTES

EFIMERAS, PERENNES E INTERMITENTES:

Efmera : Es aquella que solo lleva agua cuando llueve

Intermitente : Lleva agua la mayor parte del tiempo pero principalmente en pocasde lluvias; su aporte cesa cuando el nivel fretico desciende por debajo del fondodel cauce.

Perenne : Contiene agua todo el tiempo, ya que el nivel fretico permanece porarriba del fondo del cauce.

1.7 PRECIPITACIN:

Es una componente fundamental del ciclo hidrolgico y se toma como el inicio delos anlisis de las componentes. Se explicaran las condiciones de las nocionesmeteorolgicas con el fin de demostrar la diversidad de los elementos que influyenen la precipitacin, lo que no permite, generar los mtodos de anlisis para zonasajenas a los que lo originan.

1.8 METEOROLOGA:

Es la ciencia que estudia los fenmenos que ocurren en la atmsfera tales comoviento, precipitacin, temperatura, etc. Es una rama de la fsica donde lainterrelacin entre temperatura, presin y volumen siguen las leyes de la dinmicay la termodinmica. Adems est relacionada con la geografa ya que esto afectalas caractersticas y distribucin de los elementos meteorolgicos sobre lasuperficie terrestre. La circulacin de la atmsfera est directamente relacionadacon la distribucin promedio de la presin atmosfrica sobre la superficie terrestre.Extendindose alrededor de la tierra, en el ecuador se tiene una franja de presinrelativamente baja conocida como zona de calmas ecuatoriales, donde el airecalentado por la accin directa por los rayos solares se expande y se eleva. Ladireccin prevaleciente de los vientos, sobre la superficie terrestre va de la franjasde alta presin, hacia las franjas adyacentes de baja presin. Los vientos no soplan

directamente de norte hacia el sur hacia las franjas de baja presin, ya que sufrenuna desviacin originada por la rotacin de la tierra.

La distribucin de las masas de tierra y agua origina que las franjas tericamentedistorsionen, formando centros de alta y baja presin. Estos efectos son losresultados de las diferencias de calores especficos, reflectividad y propiedadesmixtas del agua y de la tierra.

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1.9 ELEMENTOS CLIMATOLGICOS:

Para considerar la climatologa y la influencia de los datos hidrolgicos, se puedenregistrar, aparte de la precipitacin y evaporacin, la temperatura del aire, lavelocidad y direccin del viento y la humedad atmosfrica.

Para medir la temperatura del aire se utiliza un termmetro en condiciones quepermitan la libre circulacin del aire a su alrededor y, adems protegerse de laexposicin directa de los rayos del sol de la precipitacin.

El viento que es el aire en movimiento, es factor importante de la evaporacin y laprecipitacin. Para determinar su direccin de utiliza la veleta, para determinar suvelocidad el anemmetro de copas o hlice

1.10 TIPOS DE PRECIPITACIN:

Precipitacin es el agua que recibe la superficie terrestre en cualquier estado fsico,proveniente de la atmsfera, la precipitacin puede ser por conveccin, orogrfica y

ciclnica.Por conveccin: Es la ms comn en los trpicos se origina por el levantamiento demasas de aire ms ligero y clido al encontrarse a su alrededor las masas de airedensas y fras.

Orogrficas : La precipitacin debida al levantamiento del aire producido por lasbarreras montaosas. El efecto de las montaas ejerce una accin directa desustentacin o se induce a turbulencias y corrientes de conveccin secundarias,producindose un enfriamiento de esta, condensacin y precipitacin.

Ciclnica : Esta asociada al paso de los ciclones y ligada a los planos de contactoentre masas de aire de diferentes temperaturas y contenidos de humedad. El

levantamiento de aire se origina por convergencia horizontal en la entrada de lamasa de aire en un rea de baja presin.

1.11 TECNICAS DE ANLISIS DE LOS REGISTROS DE LLUVIA.

- Precipitacin media sobre una zona

a) PROMEDIO ARITMTICO: Se suma la altura de las lluvias registradas en un ciertotiempo en cada una de las estaciones localizadas dentro de la zona y se dividenentre el nmero total de estaciones.

b) MTODO DE THIESSEN: Es necesario conocer la localizacin de las estaciones enla zona bajo estudio ya que para su aplicacin se requiere delimitar la zona de

influencia de cada estacin dentro del conjuntoc) MTODO DE LAS ISOYETAS: Se necesita un plano de isoyetas de la precipitacinregistrada en las diversas estaciones de la zona de estudio.

1.12 ESCURRIMIENTO:

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Es la parte de la precipitacin drenada por las corrientes de las cuencas hasta susalida. El agua que fluye por las corrientes proviene de diversas fuentes y, con basea ella se considera el escurrimiento superficial, subsuperficial y subterrneo.

El superficial es el que proviene de la precipitacin no infiltrada y que escurre sobrela superficie del suelo y una red drenada hasta salir de la cuenca. El escurrimiento

total es directo y slo existir durante una tormenta e inmediatamente despus deque esta cese. El escurrimiento subsuperficial se debe a la precipitacin infiltradaen la superficie del suelo, pero no se mueve lateralmente sobre el horizontesuperior del mismo.

El escurrimiento subterrneo el cual es recargada por el agua por la parte de laprecipitacin que se infiltra a travs del suelo una vez que se ha saturado. Lacontribucin del escurrimiento subterrneo al total vara muy lentamente conrespecto al superficial.

Para analizar el escurrimiento total, se puede considerar formado por losescurrimientos: directo y base.

1.13 HIDROGRAMA:

Es representado grficamente por variaciones de flujo, arregladas en ordencronolgico, para expresar el flujo se usa el gasto, que es la relacin del volumencontra el tiempo.

1.14 AFOROS DE CORRIENTE:

Aforar una corriente en una seccin constante es determinar el gasto que pasa porella, en la unidad de tiempo. Los procedimientos para aforar una corriente se

pueden agrupar en tres criterios:a) Secciones de control.b) Relacin seccin-velocidad.c) Relacin seccin-pendiente.

El criterio de secciones de control es el ms aplicable de los tres, pero solo encauces artificiales o a ros de seccin pequea y escaso escurrimiento.

Q = CLH 3/2

donde :

C = Coeficiente de descarga.

H = Carga sobre la cresta.L = Longitud de la cresta.Q = Gasto total.

El criterio de seccin-velocidad es el ms usual de los tres y utilizable en cualquiertipo de corriente.

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Q = VA

donde :

A = rea hidrulica.Q = Gasto que pasa por la seccin.V = Velocidad media de la corriente.

El criterio de seccin-pendiente es empleado para completar los registros que nopueden obtenerse mediante seccin-velocidad, aunque es muy usado para obtenergastos mximos de corrientes cuando no se disponen aparatos de medicin.

Velocidad; V = 1 / n R2/3 S1/2

Gasto; Q = 4 / n R2/3 S1/2

n = Coeficiente de rugosidad de ManningR = Radio hidrulico.S = Pendiente del gradiente de energa

1.15 INFILTRACIN:Es el proceso por el cual el agua penetra en los estratos de la superficie del suelo yse mueve hacia el manto fretico. El agua primero satisface la deficiencia dehumedad del suelo y despus cualquier proceso pasa a ser parte del aguasubterrnea. La cantidad mxima de agua que puede absorber un suelo endeterminadas condiciones se llama capacidad de infiltracin. Durante una tormentaslo se satisface la capacidad de infiltracin mientras ocurre la lluvia en exceso.

1.16 FACTORES QUE AFECTAN LA CAPACIDAD DE INFILTRACIN

1 . - Entrada en la superficie.2 . - Transmisin a travs del suelo.3 . - Agotamiento de la capacidad de almacenaje del suelo.4 . - Caractersticas del medio permeable.5 . - Caractersticas del flujo.

1.17 MEDICIN DE LA INFILTRACIN:

Se usan los infiltrmetros, que sirven para determinar la capacidad de infiltracinen pequeas reas cerradas, aplicando artificialmente agua al suelo. Losinfiltrmetros se usan por lo general en pequeas cuencas o en reas pequeas oexperimentales dentro de cuencas grandes.

Siendo la infiltracin un proceso complejo, a partir de los infiltrometros es posible

inferir la capacidad de infiltracin de cualquier cuenca en forma cualitativa y nocuantitativa.

Los infiltrometros se pueden dividir en dos grupos:

* De carga constante* Simuladores de lluvia.

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1.18 MTODOS PARA CALCULAR LA INFILTRACIN:

Todos estos mtodos estn basados en los criterios expuestos cuando se analiz elinfiltrometro simulador de lluvia, o sea, en la relacin entre lo que llueve y lo que seescurre.

1.19 EVAPORACIN Y TRANSPIRACIN:

Se analizan la evaporacin, la transpiracin y la evapotranspiracin que es laconjuncin de las dos, la cual es de importancia fundamental en elaprovechamiento del agua. Se indica que los factores que intervienen es estosprocesos, as como su forma de determinarlos y medirlos.

1.20 NATURALEZA DEL PROCESO:

El agua regresa a la atmsfera a travs de las acciones combinadas deevaporacin, sublimacin y transpiracin. Estas acciones son generalmentemodificaciones de un solo proceso por el cual las molculas del agua, en la

superficie de un recipiente o de tierra hmeda adquiere suficiente energa cinticadebido a la radiacin solar y pasan del estado lquido al gaseoso.

1.21 FACTORES QUE AFECTAN LA EVAPORACIN

1 . - Diferencia de presin de vapor2 . - Temperatura3 . - Viento4 . - Presin atmosfrica5 . - Calidad del agua

1.22 MEDICIN DE LA EVAPORACIN:Esto es de gran importancia dentro del ciclo hidrolgico ya que se han hechograndes esfuerzos tendientes a establecer un mtodo que permita medir en formadirecta.

Obviamente ocurre para determinar la evaporacin en lagos y en recipientes esusar la ecuacin de equilibrio y medir el gasto que entra y sale, la lluvia y el aguaque se infiltra. La medicin del grado de evaporacin de una regin puede hacerseen forma directa usando un evaporimetro.

1.23 FORMULAS DE LA EVAPORACIN:

Existen varias ecuaciones para determinar la evaporacin, las cuales se puedenagrupar en:

a) Ecuaciones empricas obtenidas a partir de la relacin entre datos deevapormetros y elementos climticos.b) Ecuaciones basadas en consideraciones tcnicas de cambios de energa.

Las ecuaciones del primer grupo se basan en la Ley de Dalton, el segundo grupoinvolucran una hiptesis emprica.

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E = k ew ea

ew = Presin de vapor de agua.ea = Presin de vapor de aire.k = Coeficiente de proporcionalidad.

Est ecuacin no es vlida cuando la temperatura del agua y del aire es la misma.

Meyer plantea la siguiente ecuacin.

E = c es ea = VW/16.09

c = Constante emprica que tiene un valor aproximado de 38 para evaporimetros ypequeos depsitos y de 28 para grandes depsitos.

1.24 TRANSPIRACIN:

Es esencialmente igual a la evaporacin, solo que la superficie, de la cual lasmolculas del agua escapan, no es del agua, sino principalmente de las hojas de lasplantas. Los factores que afectan a la transpiracin pueden ser fisiolgicos oambientales. Los factores fsicos ms importantes son la densidad y elcomportamiento de las hojas, extensin y caractersticas de la cubierta protectora,estructura de la hoja y enfermedades de las plantas.

Los principales factores ambientales son la temperatura, radiacin solar, viento yhumedad del suelo.

1.25 DETERMINACIN DE LA TRANSPIRACIN:

Ante la imposibilidad de medir la transpiracin directamente en condicionesnaturales, y su determinacin se limita a estudios de muestras de laboratorio, cuyosmtodos se pueden dividir en dos clases:

a . - Medicin del agua transpirada.b . - Medicin del cambio debido a la prdida de agua.

CAPITULO IIGENERALIDADES DE LOS MODELOS

2.1 INTRODUCCIN

Uno de los modelos en obras hidrulicas para el desarrollo de riego,captacin de agua, en Mxico son las presas de derivacin. Las cualessirven para retencin de agua y almacenamiento, las caractersticas sonde acuerdo a las necesidades del lugar.

En una presa son notables tres partes que se consideran esenciales paracumplir con sus fines.

2.2 CORTINAS

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Con la cortina se represa el agua hasta una elevacin suficiente quepermita derivar el gasto por la bocatoma y se disea para que la corrienteconvierta sobre ella, ya sea parcial o totalmente su longitud; por lo quesiempre sern cortinas vertedoras.

2.3 CLASIFICACIN:Se puede intentar una clasificacin de estas cortinas considerando variosaspectos:

Por su eje en planta:

RectasCurvas

La lnea del eje por lo general es recta, y normal a la corriente, pero enocasiones debido a la topografa o geologa, del cauce se adaptan ejescurvos y mixtos con el fin de disminuir las excavaciones y volmenes delmaterial en el cuerpo de la cortina o bien por cimentarla en los estratos

geolgicos ms favorables del sitio.Por su tipo de materiales:

FlexiblesRgidasMixtas

Las cortinas flexibles se forman con materiales naturales colocados enforma adecuada, para aprovechar eficazmente las caractersticas fsicasparticulares de cada elemento, permitiendo as que estas cortinas seadapten a las deformaciones naturales plsticas de esos elementos.

El tipo de cortina flexible ms empleado en presas derivadoras, es el

llamado cortina " tipo indio " construido fundamentalmente de unapantalla impermeable y enrocamientos, ocasionalmente se construyen demadera, pero son un poco usuales y se emplean en obras de derivacinprovisional.

Las cortinas rgidas se construyen con materiales ptreos unidos poralgn compuesto cementante, mediante el cual, se produce una masahomognea. Dicha presa se muestra en la figura II.1.

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Fig. II.1 Seccin tpica de cortina vertedora.

Las cortinas rgidas ms empleadas, son hechas a base de mamposteracon mortero de cemento,( concreto ciclpeo ), concreto simple yocasionalmente con mampostera con mortero de cal y canto.

Cuando se inicia el diseo de una cortina ya se tiene en mente la clase dematerial a usar, y finalmente lo que ayudar a la eleccin definitiva, serel hecho de actuar con distintos diseos para preparar cada uno deacuerdo a la zona, sus necesidades, elevacin y el uso de la misma,adems de considerar la seguridad estructural y del funcionamientohidrulico en todos los casos.

En la eleccin del material constructivo, fundamentalmente se debenconsiderar los siguientes factores:

Materiales del lugarPerfil geolgico del cauceAltura de la cortina

Los materiales de la regin combinados con la geologa del cauce, sondecisivos para elegir el tipo de cortina, porque influyen en la economa dela misma.

La altura de las cortinas en ocasiones es una limitante para el empleo depresas " tipo indio " debido a que los taludes que se obtienen con lascargas hidrulicas grandes dan por resultado volmenes de materialesconsiderables que hacen preferir a las cortinas rgidas y adems seobtienen pasos de filtracin largos y la posibilidad de filtraciones ya notolerables. Para las cortinas rgidas no hay alturas lmites recomendadas ysu seccin ser la que resulte del clculo de su estabilidad. En variasocasiones, debido a la subpresin resultante, es necesario agregar unrespaldo de material arcilloso o de mampostera para abatir la robustez de

la cortina. En general, se pueden agrupar estas cortinas en dos clases: deseccin homognea y seccin zonificada. Las primeras constan de unamasa relativamente grande de suelo compactado, con otros elementosque se vern ms adelante; en cambio las segundas estn formadas porun ncleo impermeable y respaldos permeables o drenados libremente.

La seccin depende de los factores de la cimentacin, materialesdisponibles, funcin de la obra y clima.

2.4 GEOMETRA Y ELEMENTOS DE LA CORTINA

Con la figura II.2 se definen los componentes y ciertas caractersticasgeomtricas de las cortinas: corona, altura, bordo libre, nivel de aguas

mximas ordinarias y extraordinarias, taludes exteriores, ncleoimpermeable, respaldos, filtros y protecciones para oleaje y lluvia.

Corona : Parte superior de la estructura, generalmente revestida paraprevenir el secado del corazn impermeable y proporcionar una va para eltrnsito de vehculos.

Altura : Diferencia entre las elevaciones de la corona y el punto ms bajode la cimentacin.

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Bordo libre: Distancia vertical entre el nivel de la corona y el de las aguasmximo extraordinarias (NAME); este ltimo se alcanza cuando el vertedortrabaja a su capacidad lmite de descarga. El bordo libre debe de proteger

a una presa, con cierto margen de seguridad, de los efectos del oleajegenerado por el viento o sismos y tomar en cuenta el asentamientomximo dela corona.

NAMO : Nivel de aguas mximas ordinarias. Coincide con la elevacin de la crestadel vertedor en el caso de una estructura que derrama libremente; si se tienencompuertas, es el nivel superior de estas.

Taludes exteriores: Estn relacionados a la clasificacin de suelos que se va a usaren la construccin, especialmente suelos impermeables. El talud elegido esestrictamente conservador, y dependen del tipo de cortina y de la naturaleza de los

materiales.

Fig. II.2 Elementos y caractersticas geomtricas de un bordo.

Ncleo impermeable: Pantalla impermeable de la cortina construida consuelo compactado este ncleo puede estar al centro y ser vertical oinclinado, o bien, localizado prximo al paramento de aguas arriba (fig.II.2). Dichas alternativas van a depender de los materiales del lugar.

Respaldos : Partes de la cortina construidas con materiales permeables( enrocamiento, gravas o arenas ), o bien, suelos limosos o arcillososcolocados aguas abajo pero confinados por filtros.

Filtros : Elementos de la seccin formados con arena limpia, biengraduada, destinados a colectar las filtraciones a travs del ncleo yprotegerlo de una posible erosin interna; puede requerirse un filtrovertical al centro, unido a otro en la base, aguas abajo: cuando el respaldode aguas arriba debe de construirse con un material de permeabilidadrelativamente baja, suelen intercalarse capas filtrantes horizontales.

Protecciones : Para evitar la erosin causada por oleaje por el talud deaguas arriba o por lluvias en el de aguas abajo, los paramentos

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respectivos se forman con materiales capaces de resistir dicha accin.Aguas arriba es conveniente usar una capa de enrocamiento, pero lacarencia de las rocas en el lugar puede obligar el uso de losas de suelo-cemento, concreto o de recubrimientos asflticos. Aguas abajo esfrecuente cubrir con una capa de suelo y csped.

2.5 FACTORES CONDICIONANTES:Funcin de la obra.Cimentacin.Materiales.Clima y sismicidad.Equipo de construccin.

En cada caso particular, varios de ellos estarn interrelasionados y laevaluacin conjunta ser determinante de la solucin que se adopte parala estructura.

Funcin de la obra: Los proyectos de presas son de dos tipos: los quealmacenan agua y los que las retienen temporalmente. Dentro del primer

grupo caven distinciones en funcin del valor que tiene el agua; no es lomismo un aprovechamiento urbano en lugar donde se escasea el agua,que otro de tipo rural en una regin de precipitacin media.

Por supuesto, en ambos se desechara a un vaso permeable o una boquillaque se anticipan fugas importantes a travs de la cimentacin, pero puederesultar costeable el tratamiento de esta ltima en el caso deabastecimiento de agua potable y no serlo cuando la finalidad es el riego.

Cimentacin : Se pueden usar varios mtodos de control de lasfiltraciones, que dependen de los requisitos para evitar la prdida deagua. El objetivo de las cimentaciones es permitir el paso libre de lacorriente y disipar la presin sin que se altere la estructura. Como se

muestra en la fig. II.3.

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Fig. II.3 Soluciones segn la funcin de la obra

La cimentacin deber estar libre de fallas, zona de corte, y otras zonasde debilidad estructural. El limo, la arcilla, la arena y la materia orgnica

debe quitarse del rea de cimentacin antes de la construccin delterrapln.

2.6 DENTELLN:

Se debe de construir un cierre hermtico a lo largo del contacto de lamembrana impermeable con la cimentacin y los estribos, en el taln deaguas arriba de la presa, para evitar las filtraciones por debajo de lapresa. La anchura del dentelln est generalmente gobernada por lascondiciones impuestas por la construccin. La profundidad de penetracindel dentelln en la roca fija, depende del carcter de la roca decimentacin.

Si la roca es sana el dentelln debe prolongarse dentro de la roca de lacimentacin no menos de 1 m. Si la roca no est sana puede ser necesarioun dentellon ms profundo o un tratamiento especial como inyecciones, osi existen fisuras abiertas, o si la roca est fracturada.

2.7 MATERIALES:

Sea una boquilla que tiene un perfil mostrado en el lugar existente de laposibilidad de explotar dos tipos de materiales: Arena arcillosa compacta

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y limo de baja plasticidad. El primero es de explotacin ms cara, por suresistencia al ataque, lo que hace necesario contar con una excavadoramecnica. En el caso de la arena arcillosa, el ingeniero proyecta la seccinhomognea con filtro al pie del talud aguas abajo; como este material biencompacto es poco compresible, estima que no debe tomar otra precaucinadicional, en vista de la regularidad del sitio.

La clasificacin ms comn que se usa en la discusin de losprocedimientos de construccin se basa en los materiales que forma laestructura.

En esta clasificacin tambin se menciona el tipo bsico de proyectocomo, por ejemplo, para presas de concreto de gravedad y las tipo arco.

En este captulo nos limitamos los tipos comunes de cortinas pequeasque se construyen en las condiciones actuales, que son las de tierra, lasde enrocamiento y las de gravedad de concreto.

2.8 CLIMA Y SISMICIDAD:

La lluvia puede ser un obstculo serio para compactar el suelo en formacontrolada. Pero cuando la construccin se realiza en un ambiente clidoinfluye en los suelos limosos. Ambas situaciones deben conocerse en laetapa de diseo para establecer normas de trabajo o modificaciones de laseccin del borde que se hagan posible la correcta ejecucin de laestructura.

Por ejemplo en una regin lluviosa ser preferible una seccin modificada,con ncleo impermeable delgado y respaldos de roca o grava; de no serposible esta situacin deber protegerse el terrapln de la zona expuestade la superficie aplanada, con pendiente transversal para que el aguaescurra hacia afuera sin encharcarse, o bien, cubrirlo con lonas

impermeables cada vez que llueva.El clima de la regin no slo es importante en la construccin. Cuandostas son de baja altura, de seccin homognea y el suelo no essusceptible al agrietamiento, se producen fallas por tubificacin alllenarse el embalse despus de una sequa.

La sismicidad de la regin puede aconsejar que se deseche laconstruccin, de una cortina por el procedimiento hidrulico, ya que elmaterial se coloca saturado y en estado suelto. Salvo casos particulares,los suelos compactados en terraplenes de baja altura, aunque seencuentren saturados, exhiben un comportamiento satisfactorio bajo lasacciones de los sismos intensos debido a que son expansivos. La presencia

de limos no plsticos y arenas finas uniformes y en condisiones sueltasbajo una obra hidrulica, puede llevar a rechazar el sitio elegido por elpeligro de licuacin.

Primer Llenado.

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Bibliografia

Conclusiones

I - Hidrologia

II - Generalidades de los Modelos

III - Cortinas de Tierra IV - Cortinas de Concreto Tipo Gravedad

Indice Tesis

V - Cortinas de Enrocamiento

VI - Analisis de Cortinas y Estabilidad

NAVEGACION

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06.July.10RENDIMIENTOS MNIMOS OFICIALES DE LA MANO DE OBRA06.July.10

Dentellon - Materiales - Clima y Sismicidad | Inicio | Materiales Disponibles -Enrocamiento - Agregados Concreto - Primer Llenado

Requisitos Minimos para Construccion de Cortinas

2.9 REQUISITOS MNIMOS PARA CONSTRUCCIN DE CORTINAS

ANCHO DE CORONA: Por razones constructivas y la necesidad de teneracceso a las estructuras de la presa, es recomendable que la corona tengapor lo menos 4 m de ancho. Esta parte de la obra debe de recubrirse conun material semejante al de los caminos, para proteger el secado al ncleoarcilloso, el espesor de dicha cubierta suele ser de 30 cm. o mayor yconviene proporcionarle bombeo transversal para facilitar el escurrimiento

del agua de lluvia hacia el exterior.BORDO LIBRE ( HBL ) : En este concepto se incluye la amplitud del oleajegenerado por viento ( Hv ), y altura de rodamiento de las olas sobre eltalud ( Hr) asentamiento mximo de la corona ( D H ) y el margen deseguridad ( Hs ) , quedando :

HBL = Hv + Hr + D H + Hs

En ciertos casos el oleaje producido por efectos ssmicos ( Ht ) puede ser mayor queHv; la probabilidad de que ambos efectos sean simultneos es muy baja, y por ello,se utiliza la frmula anterior y el ms alto de los valores de Hv y Ht.

El asentamiento mximo de la corona ( D H ) es funcin de la compresibilidad de lapropia masa de la cimentacin.

PROTECCIN DE TALUDES: Los procedimientos ms usuales para proteger el taludde aguas arriba son: a) chapa de enrocamiento; b) pavimento de concreto, y c)revestimiento asfltico o de suelo cemento. La chapa de revestimiento se construyecon fragmentos de enrocamientos de dimensiones mnimas, que dependeprincipalmente de la amplitud mxima, debe tener un espesor apropiado.

A fin de reducir el arrastre de finos a travs del enrocamiento, producido por elreflujo, la roca se coloca sobre una capa material bien graduado que generalmente,se obtiene al explotar la cantera; por su espesor debe ser, por lo menos, igual a lachapa que soporta.

Para proteger el talud aguas abajo contra la erosin pluvial, se usa enrocamiento ocsped; en esta ltima alternativa, debe planearse un buen sistema de drenajesuperficial.

FILTROS : Sus funciones son: a) imponer condisiones de frontera al flujo a travs dela cortina y/o cimentacin y b) retener partculas de suelo que confina, previniendola erosin interna.

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En primer lugar es necesario que el material filtrante tenga permeabilidad de 50 a100 veces mayor que el suelo por proteger. Otra parte, se ha encontrado que paraevitar la erosin interna,se utiliza la tubificacin del suelo.

Por facilidad de construccin y para definir los efectos de la contaminacin, no esrecomendable, construir filtros de espesor inferior a 1 m. Pero debe verificarse que

esta dimensin es adecuada por capacidad hidrulica del filtro, y su caso,incrementarla de acuerdo con los siguientes lineamientos.

Se supondr que el escurrimiento por ambos tramos del dren llena la seccin y esparalelo a las paredes del mismo. Entonces, por la ley de Darcy, el espesor mnimo (d1 ) del filtro vertical con permeabilidad k resulta.

d1 = q/k

donde: q es el gasto por unidad de longitud de la cortina, calculado a partir del de lared de la red de flujo y multiplicando por un factor de seguridad igual a 2.

ESTABILIDAD DE TALUDES: Ser conveniente realizar un mnimo de trabajo paraverificar la estabilidad, mediante la determinacin de la cohesin si los materialesarcillosos, usando especmenes compactados con las especificaciones deconstruccin, o bien, si son limos arenas o gravas, eligiendo el valor del ngulo defriccin interna, con cohesin nula en el caso de enrocamientos se recomienda de40< f < 50

ASENTAMIENTOS: Los asentamientos que ocurren en un terrapln de baja altura,suponiendo que los materiales de la seccin se han compactado y la cimentacin noes comprensible, son del orden de centmetros y no corresponde a un sistema queamerite consideracin.

Este problema es tan delicado que es imprescindible el uso de filtros en la seccinpara proteger el material de la erosin interna. Si en la cimentacin existen arcillaso limos compresibles, es necesario estimar los asentamientos totales debido a lacarga del terrapln.

Interesaran estos datos para conocer el valor de ( D H ) que aparece en la expresindel bordo libre propuesta anteriormente y el posible desarrollo de grietas porextensin.

Como es muy probable que se cuente con medios y tiempo para obtener muestrasinalteradas y ensayarlas en compresin confinada se recomienda la grfica de lafigura II.4 para elegir el ndice de compresibilidad a partir del contenido del agua, oel limite lquido, en el supuesto de que el limo o la arcilla en cuestin se encuentren

normalmente consolidados.Otros datos bsicos como la humedad natural, espesor, profundidad y lascaractersticas de los estratos abajo y arriba de la formacin compresible, se handeterminado durante la fase de exploracin de la boquilla. Los incrementos deesfuerzos verticales producidos por la carga del terrapln, en diferentes seccionesdel mismo, se evalan como Bussinesq lo establece.

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Fig. II.4 ndice de compresin vs contenido de agua natural.

CONSTRUCCIN: El rpido progreso de los conocimientos sobre la

mecnica de los suelos, se ha traducido en un gran adelanto en elconocimiento de los factores que influyen en la transformacin de la tierrasuelta y el material estructural. Los progresos futuros en el campo de lasterracerias, dependen no solamente de la mecnica de suelos y de laingeniera de la cimentacin, sino tambin de los buenos mtodos deconstruccin.

2.10 MATERIALES DISPONIBLES:

Los materiales para presas son de varios tipos, y son:

1 . - Suelos para los terraplenes.2 . - Rocas para terraplenes y para enrocamiento.

3 . - Agregados para concreto.La eliminacin o reduccin de los gastos de acarreo de los materiales deconstruccin, especialmente de los que se utilizan en grandes cantidades,reducirn considerablemente el costo de la obra.

El tipo ms econmico de presa ser con frecuencia aquel para el que seencuentren materiales en suficiente cantidad y dentro de distanciasrazonables del lugar.

2.11 ENROCAMIENTO Y LOS TERRAPLENES DE ROCA:

El enrocamiento es una capa de fragmentos grandes de roca durable. Su

objeto es preservar la forma del talud o de la estructura que cubre,evitando la erosin debida al oleaje o a las corrientes. Estos sonconstruidos con fragmentos de roca en porciones de las presas de tierra ode enrocamiento.

2.12 AGREGADOS PARA EL CONCRETO:

La mayor parte de los factores que influyen en la bondad de los depsitosde agregados se relacionan a la historia geolgica de la regin. Estos

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factores incluyen el tamao, forma y ubicacin del depsito, espesor ycarcter de despalme; tipos y condiciones de la roca; granulometra, gradode redondez y uniformidad de las partculas de los agregados, y el nivelfretico.

Deben explorarse los depsitos ms prometedores y tomarse muestras

por medio de sondeos, pozos de prueba o zanjas y determinarse la bondadde los agregados. Si el banco de tierra tiene humedad natural menor quela ptima determinada con la energa por unidad de volumen adecuada alequipo de compactacin especificado o disponible, es necesarioincrementarla mediante riego de inundacin o de aspersin. El primero esaplicable, previo arado a la superficie si sta es prcticamente horizontal;el segundo sistema puede realizarse en terrenos de ladera, despalmados yroturados.

2.13 PRIMER LLENADO:

Durante el llenado inicial y el primer ao de operacin, es necesario hacervisitas peridicas para observar posibles filtraciones a travs del bordo y

la cimentacin, as como realizar mediciones de asentamiento ydesplazamiento. Si las fugas de agua son importantes, deben encausarsey aforarlas con vertedores triangulares, llevando un registro de caudales,color del agua y arrastre de finos. Si la obra no muestra unfuncionamiento imprevisto despus del llenado inicial y durante el primerao de vida deben realizarse por lo menos dos visitas al ao: una, alterminar el perodo de sequa o cuando el vaso est vaco y la otra aembalse lleno y, si es posible cuando se derrame el vertedor. En la visitasse efectuaran nivelaciones y medidas de colimacin, inspeccionndose lacorona y los taludes para localizar grietas, movimientos de la proteccinde aguas arriba y erosiones a pie de vertedor.

CAPITULO IIICORTINAS DE TIERRA

3.1 ORIGEN Y EVOLUCIN:

Las cortinas de tierra para el almacenamiento de agua se han usado desdelos principios de la civilizacin. Algunas de las estructuras construidas enla antigedad eran de enorme tamao.

Hasta en los tiempos modernos todas las presas de tierra se proyectancon procedimientos empricos y la literatura de ingeniera est repleta delos relatos de las fallas. El rpido avance de la mecnica de suelos, habadado por resultado el desarrollo de procedimientos de proyectos muymejorados para las cortinas de tierra Estos procedimientos constan deinvestigaciones previas de las cementaciones y del estudio de losmateriales de construccin; aplicacin de los conocimientos y tcnicas dela ingeniera al proyecto; y mtodos de construccin cuidadosamenteproyectados y controlados.

Como resultado las cortinas de tierra se construan en 1958, hasta alturasque sobrepasaban los 150 m. arriba de sus cimentaciones. El proyecto de

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una presa de tierra debe de apegarse a la realidad, por que seconstruyeron en los ltimos 30 aos sin haberse registrado ninguna falla.

Debe acusar las condiciones reales del emplazamiento en que seconstruye y los materiales de construccin que se disponen, y no debe deser igual el proyecto, cundo se sabe que cada condicin de lugar es

diferente aunque haya tenido xito en otro lugar.Esto se limita a los procedimientos de un proyecto para pequeas presasde tierra que son del tipo compactado. Este tipo de construccin es el quese usa para presas pequeas, con exclusin de los terraplenes que sonconstruidos por el procedimiento hidrulico y minihidrulico.

Para efectos del diseo de las cortinas le llamaremos presas pequeasaquellas que no excedan los 15 m. de altura de cauce y su volumen no esde gran magnitud. Una presa no se considera pequea si su volumenexcede de 1 milln de yardas cbicas.

3.2 SELECCIN DEL TIPO DE CORTINA DE TIERRA:

a) Generalidades: En este tipo se construye la principal parte del terraplnen capas sucesivas, compactadas mecnicamente. El material se utiliza enel terrapln, generalmente con camiones o escrepas. Se extiende conmotoconformadora y se humedece.

b) Presas del tipo diafragma: Se construye un diafragma delgado dematerial impermeable para que constituya la barrera hidrulica. Eldiafragma puede ser de tierra, concreto de cemento Portland, de concretobituminoso, de otro material.

Si el ncleo es de tierra, se considera que es un "diafragma" si su espesoren el sentido horizontal a cualquier altura es menor de 3.0 m. o menor quela distancia a la corona de la presa en ese punto.

La construccin de un diafragma interno de tierra, con los filtrosnecesarios, requiere un mayor grado de precisin y control ms rigurosodel que es posible obtener en las presas pequeas. Las pantallas de tierraen el paramento de aguas arriba de una presa, que por otra parte seapermeable, no se recomiendan debido al gasto y a la dificultad paraconstruir filtros adecuados. Se recomienda para las presas pequeas undiafragma de material manufacturado colocado en el paramento de aguasarriba, que de otra manera fuera permeable.

c) Cortinas de material homogneo : Estn compuestas de un solomaterial. El material debe ser suficientemente impermeable para formar

una barrera efectiva para el agua, y para estabilidad de los taludes debende ser relativamente tendidos. Para evitar la licuacin el talud de aguasarriba debe ser relativamente tendido, se prevn rpidos desembalses delvaso despus de un largo almacenamiento. El talud de aguas abajo debeser suficientemente estable para resistir la licuacin cundo se sature elnivel elevado. En una seccin completamente homognea es inevitableque las filtraciones emerjan en el talud de aguas abajo, cualquiera que seaeste y la impermeabilidad del suelo, si el nivel del vaso se mantieneelevado por un tiempo suficientemente largo, el talud de aguas abajo

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Una cortina de ncleo impermeable compuesta de material resistente y defaldones exteriores permeables, puede tener taludes exterioresrelativamente inclinados, limitados solamente por la resistencia de lacimentacin, la estabilidad del terrapln y las consideraciones sobre suconservacin.

3.3 DATOS PARA EL PROYECTO:Los datos necesarios para una presa de tierra describen los estudios delas cimentaciones y las fuentes de materiales de construccin. El detallenecesario y la precisin de los datos estarn gobernados por la naturalezadel proyecto y su propsito inmediato. Estos estarn tambin relacionadoscon la complejidad de la situacin.

3.4 BASES PARA EL PROYECTO:

El principio bsico es construir una estructura satisfactoria y funcional abajo costo. Se debe dar una notable consideracin para el mantenimiento,para que el costo inicial de construccin no resulte excesivo.

Las presas de tierra deben de ser seguras y estables durante todas lasfases de la construccin y de la operacin del vaso. Para lograrlo se debende cumplir los siguientes requisitos:

1 . - El terrapln debe estar asegurado contra el rebajamientodurante las avenidas de proyecto, disponiendo suficientecapacidad en el vertedor de demasas y en las obras de toma.

2 . - Los taludes de los terraplenes deben de ser establesdurante su construccin y en todas las condiciones que sepresenten durante la operacin del vaso, incluyendo su rpidodesembalse en caso de las presas de almacenamiento.

3 . - El terrapln deber proyectarse de manera que noproduzca esfuerzos excesivos en la cimentacin.

4 . - Se deben controlar filtraciones a travs del terrapln, dela cimentacin y de los estribos, para que no se produzca laerosin interna y por lo mismo no haya derrumbes en el readonde las filtraciones emergen.

5 . - El terrapln debe estar diseado el efecto dereembalsamiento por oleaje.

6 . - El talud de aguas arriba debe de estar protegido contra laerosin producida por el oleaje, y la corona y el talud aguas

abajo debe de estar protegido por la erosin del viento y lalluvia.

Las cortinas de tierra proyectadas para satisfacer las anteriorescondiciones sern permanentemente seguras, siempre que se empleen losmtodos de construccin y de control correctos.

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3.5 ESTABILIDAD DE TALUDES:

Se han propuesto varios mtodos para calcular la estabilidad de las presasde tierra. Estos mtodos se basan en la resistencia de corte del suelo y enalgunas suposiciones con respecto al carcter de una falla del terrapln.

El mtodo sueco o del " circulo de deslizamiento ", el cual supone que lasuperficie de ruptura es cilndrica, es un mtodo relativamente sencillo deanalizar la estabilidad de un terrapln. Aunque se han elaborado otrassoluciones estrictamente matemticas, el mtodo de circulo dedeslizamiento para analizar la estabilidad es el ms aceptado. En estemtodo, el factor de seguridad contra el deslizamiento se define como larelacin del promedio de la resistencia al esfuerzo cortante, al promediodel esfuerzo cortante determinado por medio de la esttica de unasuperficie potencial de deslizamiento. La fuerza ejercida por cualquiersegmento dentro del circulo de deslizamiento es igual al peso delsegmento y acta verticalmente hacia abajo desde su centro de gravedad.Los componentes de este peso actan en una porcin del circulo y son, lafuerza normal del arco, determinada completando el tringulo de lasfuerzas con lneas en las direcciones radiales y tangenciales.

Las presiones intersticiales actuando sobre el arco dan por resultado unafuerza de subpresin que reduce la componente normal del peso delsegmento.

El factor de seguridad contra deslizamiento de un crculo supuesto sepuede calcular con la ecuacin:

S = Resistencia al corte por unidad de rea.

U = Suma de fuerzas de subpresin de la presin intersticial delagua a lo largo del arco.

f = ngulo de friccin

C = Segn la humedad del suelo.

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deban proyectarse. Una aplicacin importante de los materiales obtenidosde las excavaciones de las estructuras en su utilizacin en proporcin deterrapln donde la permeabilidad no tiene una importancia crtica y endonde, el peso y el volumen son los requisitos principales.

Se puede utilizar las diferentes zonas de terrapln y la contraccin y

abundamiento que sufran los materiales. Se ha encontrado de til eldiagrama de distribucin de los materiales.

b ) Taludes de los terraplenes: Pueden variar mucho segn el carcter delos materiales disponibles para su construccin, las condiciones de lacimentacin y la altura de la estructura. Los taludes de los terraplenes sonlos necesarios para dar la estabilidad sobre una cimentacin resistente alos esfuerzos que en ella actan.

Los taludes para las cortinas de tierra dependen del tipo de presa y lanaturaleza de los materiales de construccin. De especial importancia esla naturaleza del suelo que se va a usar en la construccin de las presashomogneas modificadas o en el ncleo de una presa de seccin

compuesta. En este caso, la relacin del tamao del ncleo al tamao de lacubierta es tambin importante.

Los taludes ordinarios de aguas abajo de las cortinas de tierra pequeasson de 2:1 cuando la presa lleva una zona impermeable en este lado, y de2 1/2:1 cuando el terrapln es impermeable.

Estos taludes son estables para los productos son comnmente usados,cuando se proyecta drenaje, de manera que el talud aguas abajo nunca sesatura de las filtraciones.

c) Tipos de diafragma : Se recomienda para las pequeas solamentecuando las existencias de suelos impermeables son tan limitadas que no

se pueden construir del tipo de terrapln de seccin compuesta. En estecaso se recomienda que se coloque un diafragma en las presas de materialfabricado en el paramento mojado de los terraplenes, que de otro modoserian permeables, en lugar del colchn de tierra. Si el material permeablees roca, la presa se clasifica como cortina de terrapln de roca. El materialpermeable para la construccin de una presa de tierra de diafragma debeser tal que puedan compactarse para formar un terrapln estable que estsujeto a pequeos asentamientos. Despus de construidos las arenas malgraduadas no se pueden compactar bien; las mezclas bien graduadas dearena y grava forman buenos terraplenes.

d ) Terraplenes tipo homogneo : Se recomienda slo cuando losmateriales de fcil drenaje hace que la construccin de una cortina deseccin compuesta sea antieconmica, y con la salvedad de que para laspresas homogneas de almacenamiento debe de modificarse debeninstalarse dispositivos para que drene interiormente.

Para efectuar su funcin de abatir la lnea fretica de estabilizar la porcinde aguas abajo de la presa, el filtro debe prolongarse desde el talud deaguas abajo de la presa hasta muy adentro del cuerpo del terrapln.

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Es conveniente que el filtro de drenaje tenga longitud mnima. Para laspresas pequeas se recomienda que el filtro de drenaje comience en eltaln de aguas abajo del terrapln y se extienda aguas arriba hasta unadistancia igual a la altura de la cortina ms 1.5 m de la lnea central de lapresa.

Con esto se tendr un dren de extensin suficiente y que al mismo tiempono reduzca la longitud de recorrido de las filtraciones ms all de loslmites convenientes.

e) Terraplenes de seccin compuesta: Este tipo de cortina puedeconstruirse siempre que se pueda conseguir los suelos de varias clasescon facilidad, por que sus ventajas inherentes producirn economas en elcosto de su construccin.

Este tipo de proyecto es de construccin econmica, por que permite eluso de taludes ms inclinados con la consecuente reduccin del volumentotal del material de terrapln por que tambin permite el uso de una granvariedad de materiales.

Los taludes que se requieren la estabilidad de un terrapln compuesto confuncin de los tamaos relativos del ncleo impermeable y de los faldonespermeables.

Los taludes que se requieren para la estabilidad de un terraplncompuesto son funcin de los tamaos relativos al ncleo impermeable. Lafig. III.4 muestra los faldones permeables, el ncleo mnimo para unacortina construida sobre una cimentacin impermeable, o sobre unacimentacin permeable atravesada completamente por dentelln detierra; el ncleo no est completamente atravesada por un dentelln detierra y el tamao " mximo " de ncleo para presas compuestas.

Fig. III.4 Variacin de tamaos de ncleos impermeables a los terraplenescompuestos.

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El ncleo mnimo de una presa sobre cimentacin permeable, como semuestra anteriormente, se basa en la consideracin de las presiones defiltracin en la cimentacin.

Las elevaciones, dimensiones y taludes se han expuesto con base a datoshidrulicos, topogrficos y geolgicos. Se efectuar el anlisis de

estabilidad, para encontrar los esfuerzos y condiciones a los que trabajarla cortina y de acuerdo a los resultados que se obtengan, para determinarsi se acepta la seccin.

3.7 CONSIDERACIONES GENERALES:

a) Fuerzas que actan sobre la cortina

a.1) El peso propio de la cortina.a.2 ) La relacin del terrenoa.3 ) La posicin del agua

Interna ( subpresin )

Externa ( presin hidrosttica )a.4 ) Presin de azolvesa.5 ) Presin del hieloa.6 ) Sismos

En el aguaEn la estructura

a.7 ) Presin del vientoa.6 ) Presin de las olas

No todas las fuerzas intervienen en los clculos, unas se desprecian por

tener efecto mnimo y otras por que en nuestro medio no los hay, como lapresin del hielo.

3.8 MTODO DE CLCULO:

El problema consiste en ordenar los clculos de tal manera que se puedeseguir una secuencia lgica de los mismos, para poder analizar encualquier plano horizontal y obtener los esfuerzos de los puntos en dondese considere necesario. Este problema se ha resuelto formando una tablade clculo que satisface los requisitos deseados.

El mtodo es el siguiente:

a ) Elegir la seccin por analizar.b ) Determinar las condiciones del anlisis .c ) Considerar las fuerzas que intervienen en el clculo.d ) Determinar datos del proyecto, constantes e hiptesise ) Efectuar los clculos por medio de la tabla.

3.9 CONDICIONES GENERALES DEL DISEO:

Para que el diseo de una cortina sea optimo en trminos generales debecumplir con las condiciones siguientes:

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1 . - Que la obra sea funcional, econmica y de poco mantenimiento.2 . - Que tenga la seguridad requerida.

Debido a la complejidad y al nmero de factores que intervienen en unacortina, se hace por etapas el proyecto para definir el proyecto de etapapor etapa, que son las siguientes.

1 . - Explotacin de la cimentacin y de los bancos de material.2 . - Estudio de los factores del diseo.3 . - Seleccin de las alternativas viables.4 . - Anlisis de seguridad de todas las alternativas5 . - Seleccin de programas de construccin adecuados.6 . - Preparacin de costos de las alternativas.7 . - Seleccin final del diseo.

3.10 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEO:

El diseo de una cortina de tierra y enrocamiento est basado en estudiosanalticos, adems de la experiencia del proyectista.

Adems las caractersticas en particular de cada sitio, por que para cadasitio puede existir una gran variedad de soluciones econmicas comofuncionales, los factores que afectan al diseo son:

1 . - Funcin de la obra.2 . - Tipo, calidad y localizacin de los materiales.3 . - Caractersticas de la boquilla, cimentacin y del vaso.4 . - Desviaciones del ro.5 . - Accin probable del oleaje.6 . - Caractersticas climatolgicas de la regin.7 . - Caractersticas geolgicas de la regin.8 . - Importancia general de la obra.

1 . - FUNCIN DE LA OBRA:

Dependiendo del uso, estilo y clasificacin de la presa se deben deconsiderar los factores de diseo de acuerdo al sitio dado.

Las filtraciones deben proyectarse de tal manera que sean lo menosposible debido a la escasez y el costo del agua; por tal motivo esrecomendable disear una seccin con corazn impermeable y trincherascon materiales impermeables.

Todas las prdidas del agua por flujo a travs de la cimentacin y de losempotramientos son excesivos dependiendo de la finalidad de la obra.

En unos depsitos de agua el nivel de sta siempre se mantiene constantey por lo tanto jams est sujeta a las condiciones del " vaciado rpido ". Lafuncin de la obra es un factor determinante de las dimensiones de lacortina de las obras de excedencia afectando las condiciones de diseo,tratamiento de la cimentacin y de empotramientos.

2 . - TIPO, CALIDAD Y LOCALIZACIN DE LOS MATERIALES:

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Para hacer la seleccin y distribucin de los materiales que se han deutilizar en cortinas deben de tomarse en cuenta; distancias de acarreo,operaciones de extraccin y proceso de los materiales con la finalidad deun costo bajo. En general el diseo ms econmico de una cortina se debea que se utiliza para su construccin materiales de la regin ms cercanos.

3 . - CARACTERSTICAS DE LA BOQUILLA, DE CIMENTACIN Y DEL VASO:

La boquilla puede ejercer una gran influencia en el diseo de la cortina, enalgunos casos el tratamiento de la cimentacin puede ser difcil eimportante.

Cuando la cimentacin es de baja resistencia, el esfuerzo cortante en labase del terrapln es amplio, lo mismo cuando se presentan suelos falsosen la cimentacin que podran causar asentamientos diferenciales.

4 . - DESVIACIN DEL VASO:La necesidad de manejo del ro durante su construccin es de granimportancia, cundo la boquilla es angosta y taludes muy inclinados, el ropuede ser desviado por tneles para que sobre toda la longitud de lacortina se pueda trabajar.

En boquillas amplias las proporciones de terrapln cerca de losempotramientos pueden ser construidas antes de la desviacin del cauce,dejando una seccin angosta de cierre el cual requiere un diseo especial,pues como la seccin de cierre es estrecha y los materiales deben de sercolocados con cierta rapidez, esto es que en el terrapln se puedandesarrollar grietas por asentamientos diferenciales, por lo tanto ser

necesario que los materiales de las zonas impermeables sean msplsticos y la colocacin de un sistema de drenaje en la seccin de cierrecon el objeto de controlar las filtraciones que se puedan producir a travsde las grietas.

Cuando se controlan los ros por medio de ataguas que requierenvolmenes considerables, por economa es usual que sean incorporadosposteriormente como parte de la cortina. La forma y localizacin de aguasarriba en las ataguas, frecuentemente son influidas por la posicin de latrinchera de la cimentacin si es usada.

El estanque formado por las ataguas o al desviar el cauce de la corrientepueden alcanzar a cubrir unas reas de prstamo, por lo cual el diseador

se ve en la necesidad de elegir:a ) Usar otras reas de prstamob ) Extraer y amontonar los materialesc ) Cambiar la desviacin del cauced ) Colocar diques alrededor de las reas de prstamo.

5 . - ACCIN PROBABLE DEL OLEAJE:

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Las presas de tierra deben de ser protegidas por la accin de las olas en elparamento mojado, la altura del bordo libre, y la proteccin que dependela longitud del embalse y la velocidad de los vientos. El oleaje que puedealcanzar una altura de 2.5 m, y su accin acta rpidamente en elparamento mojado, produce fuerzas de impacto que algunas veces llega atener valores elevados. Para reducir la accin del oleaje se construyen

rompeolas de concreto reforzado o concreto asfltico o en su casoenrocamiento segn en la zona en que se encuentre para una mayoreconoma.

6 . - CARACTERSTICAS CLIMATOLGICAS DE LA REGIN:

El clima y el tiempo que generalmente estn ligados entre s y ala vez conlos materiales existentes para la construccin puede afectar de unamanera considerable al diseo. Por ejemplo los terraplenes cuya seccines permeable y roca pueden colocarse en cualquier tiempo an en pocasde lluvias, sin embargo en regiones con clima lluvioso y el tiempo paraconstruir se reduce, con la seccin homognea seria muy difcil controlardurante la construccin, el contenido de agua de compactacin, la cualhar aumentar la presin de poro en el terrapln. Hay un caso de coraznimpermeable inclinado y una de enrocamiento con pantalla impermeablede concreto.

El corazn impermeable puede colocarse durante o despus de laconstruccin de la zona permeable aguas abajo, lo mismo ocurrira en lazona aguas arriba con respecto al corazn. En regiones ridas ysemiridas es mucho ms fcil que cualquier otro clima controlar laconstruccin.

7 . - CARACTERSTICAS GEOLGICAS Y SISMOLGICAS DE LA REGIN:

Con datos geolgicos de la regin el diseador puede determinar lalocalizacin de los tneles de desviacin, vertedor, cimacio, etc. teniendoen cuenta la naturaleza de las formaciones que se encuentran en cada unade estas obras, con el objeto de tomar las medidas necesarias. Porejemplo en el embalse deben de analizarse las resistencias a la erosin alas formaciones superficiales, pues esta determina el volumen de azolvesque llegar a la presa, influyendo en su vida til.

Por lo que respecta a la sismicidad de cada regin el criterio de diseo esms conservador, debido a que es muy difcil de analizar elcomportamiento real de una cortina de tierra sometida a una excitacindinmica. Por lo cual en el diseo se toman medidas de seguridad que

consiste en darles dimensiones mayores.

8 . - IMPORTANCIA GENERAL DE LA OBRA:

En el diseo, debe tomarse en cuenta en todos los factores ya descritos ysus factores de seguridad, estn restringidos por otras tales como lacapacidad del vaso y su localizacin con respecto a centros de poblacin ozonas de gran valor econmico y por la importancia general de la obra.

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3.11 CRITERIOS DE DISEO:

Hay dos condiciones que debe de satisfacer un filtro, y son:

a ) . - Debe ser de material mucho ms permeable que el suelo porproteger.b ) . - Debe de ser suficientemente fino con el objeto de impedir el paso

atravs de sus poros de las partculas del suelo protegido.

Se han hecho pruebas con suelos de varios tipos protegidos por filtros devarias graduaciones sujetos a los diferentes gradientes hidrulicos que seencuentran en una presa.

De estas pruebas se evaluarn y sacarn muestras cuantitativas para eldiseo de filtros, de las cuales las ms importantes son las siguientes:

1 . - El D15 del filtro ( siendo D15 : tamao tal , que el 15% en peso igual omenor ) debe de ser mayor de 5 veces el D15 del suelo protegido. En otraspalabras : D15 ( filtro ) >> 5D15 ( suelo protegido ).

2 . - El D15 del filtro debe de ser menor que 5 veces el D85 del sueloprotegido, o sea:

D15 (filtro)

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Las presas de concreto son estructuras de dimensiones tales, que por supropio peso resisten las fuerzas que actan en ellas. Si se construyen encimentaciones buenas, las presas slidas de concreto son estructuraspermanentes que requieren poca conservacin.

Las presas del tipo de mampostera fueron superadas por mucho por las

del tipo de concreto ciclpeo, que fue el procesador de la presa modernade concreto del tipo gravedad. Innumerables innovaciones en el proyectoy la construccin, como la refrigeracin de la masa para difundir el calorde hidratacin, el uso de ceniza voladora, la construccin de bloquesseparados, y muchas otras, han hecho posible la construccin deestructuras monumentales como la de Aguamilpa y Chicoasen.

4.2 EXTENSIN DE LA DISCUSIN:

Se discuten principalmente las fuerzas de estabilidad y las que no lo son.Para su estabilidad se presentan consideraciones adicionales en conexincon las estructuras de concreto sobre cimentaciones permeables y,finalmente , las normas ordinarias con respecto los diferentes detalles de

proyecto o de distribucin que se describen brevemente.En las presas pequeas, la ventaja econmica que se puede obtenerenfriando el concreto e inyectando las juntas de contraccin que sepuedan producir, con objeto de poder analizar la estructura completacomo una sola masa.

4.3 GENERALIDADES:

En el proyecto es necesario determinar las fuerzas que se pueden suponerque afectan a la estabilidad de la estructura. Las fuerzas que debenconsiderarse para presas de gravedad, son debidas a:

* Presin del agua.* Presin de azolve.* Presin del hielo.* Fuerzas producidas por los terrenos.* Peso de la estructura.* Relacin de la resultante de la cimentacin.

Al proyectar la corona de la seccin vertedora, se debe de considerar laposibilidad de presiones inferiores a la atmosfrica que desarrollan entrelas lminas de agua y el concreto.

4.4 LA PRESION HIDRALICA:EXTERNA : La presin externa que acta sobre una presa que no esvertedora se ilustra en la figura IV.1

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Fig. IV.1 Presiones sobre las cortinas.

Sobre las presas vertedoras sin dispositivo de control, la presinhorizontal sobre el paramento de aguas arriba es representado por un

trapezoide ( abcd ) en la figura IV.1 en la que las presiones unitarias en laparte superior y en la parte inferior son iguales, respectivamente. La lneade accin de fuerza pasa por el centro de gravedad del trapezoide.

La presin interna o subpresin: Se presenta como presin interna en los

poros , grietas y hendiduras tanto de la presa como de su cimiento. Esevidente que estos espacios de la presa o de la cimentacin estarn llenosde agua , la cual ejerce presiones en todas direcciones. Esta presin puedetener un efecto importante en la estabilidad de la presa y debe deincluirse en el anlisis.

4.5 PRESAS SOBRE CIMENTACIN DE ROCA:

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La intensidad de la subpresin debajo de una presa de concreto sobre unacimentacin de roca es difcil de determinar. Generalmente , se suponeque las presiones intersticiales en la roca o en el concreto son efectivassobre toda la base de la seccin. Es evidente que bajo el efecto de unacarga sostenida, la intensidad en la subpresin en el paramento de aguasarriba es igual a la presin total del vaso y varia en forma aproximada a la

lnea recta desde este punto a la presin del agua de descarga, o cero, enel paramento de aguas abajo, si no hay agua de descarga.

Las subpresiones pueden reducir construyendo drenes a travs delconcreto de la presa y perforando agujeros de drenaje en la roca de lacimentacin.

Estos drenes se colocan generalmente en el paramento de aguas arriba dela cortina , aunque debe de asegurarse que no se producirntubificaciones directas del vaso. En todas las presas se construyen drenesde este tipo cuando son de altura considerable , y medidas reales de lasubpresin tomada debajo de la presa. Si la roca fuera absolutamentehomognea se podra ver la eficacia de los drenes.

Sin embargo , por la presencia de hendiduras y fisuras y la incertidumbrede interceptarlas con los drenes , el procedimiento ms seguro es suponerque la carga varia en lnea recta hasta las presiones del agua de descargacomo una medida de la subpresin.

Otros mtodos que se usan para reducir la subpresin en el contacto de lapresa con la cimentacin incluyen la construccin de dentellones debajodel paramento aguas arriba , la construccin de canales de drenaje entrela presa y la cimentacin y la inyeccin a presin de la cimentacin.

4.6 PRESAS SOBRE CIMENTACIONES PERMEABLES :

Cuando en una corriente lleva limos y se construye una presa de concretosobre la cimentacin permeable estn relacionadas a las filtraciones pormaterial permeable.

El agua al filtrarse por los materiales la retardan las resistencias debidas alos razonamientos , como le sucede a la misma agua cuando pasa por untubo. La intensidad de la subpresin se puede controlar con zampeadosdebidamente colocados , dentellones y otros dispositivos.

4.7 PRESIN DEL AZOLVE :

Cuando en una corriente que lleva limos se construye una presa ,eventualmente entrar el vaso y se depositarn en el agua tranquila ,aguas arriba de la presa. En algunas veces se construyen en la presacanales de descarga para evitar que se acumule limo en el vaso. Se deberde dar mayor importancia a los azolves cuando el objeto principal es ladetencin del limo.

En este caso no se considerara una cantidad arbitraria. Se pueden hacerclculos ms precisos sobre la carga del limo combinando la presin

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hidrosttica con la componente horizontal del limo , que esta determinadapor la frmula de Rankine.

4.8 PRESIN DEL HIELO :

Se origina por la dilatacin trmica de la lmina de hielo y por el arrastredel viento. Es difcil determinar los valores que se deben asignar a lacarga del hielo en el proyecto de una presa de concreto.

Los datos relativos de las caractersticas fsicas del hielo como unaresistencia al aplastamiento , su mdulo de elasticidad , los efectos delflujo plstico son inadecuados y aproximados.

Adems el esfuerzo ejercido por el hielo al dilatarse depende del espesorde la lmina , y de la rapidez de la elevacin de la temperatura del hielode las fluctuaciones del nivel del agua , del carcter de la playa del vaso ,del talud del paramento de aguas arriba de la presa , del arrastre del

viento y de otros factores.La rapidez de la elevacin de la temperatura en el hielo es una funcin dela rapidez de la elevacin de temperatura del aire y de la cantidad denieve que cubra el hielo.

4.9 TERREMOTOS :

Los terremotos comunican aceleraciones de las presas que puedenaumentar las presiones del agua y de limo sobre ellas, y los esfuerzosdentro de las mismas presas.

Debe dejarse algn margen para las cargas producidas por los terremotosen el proyecto de las presas de concreto del tipo de gravedad que se van a

construir en zonas ssmicas. Adems del aumento de las cargas del agua yde los azolves , el efecto de los terremotos de la carga muerta sobre laestructura que se debe de tomar en cuenta.

Se deben de tomar cargas tanto verticales como horizontales producidaspor los temblores, en relacin de que la estructura que de menos estable.Para la condicin del vaso lleno esta ser un choque sobre la cimentacinen la direccin de aguas arriba y el choque de la cimentacin hacia abajo.

El primero aumenta la carga hidrulica y produce un momento de volteodebido a la inercia del concreto. El segundo, en efecto , produce unadisminucin del peso del concreto y del agua arriba del paramentoinclinado , reduciendo de esta manera la estabilidad de la estructura.

Con el objeto de determinar las fuerzas totales debidas a un terremoto ,es necesario determinar su intensidad o aceleracin , que generalmentese expresa con la relacin a la aceleracin debida a la gravedad. Lasaceleraciones que razonablemente se pueden suponer en unemplazamiento de una presa se determinan en consideracin la geologadel emplazamiento, vecindad a fallas mayores , antecedentes de losterremotos en la regin , y los registros ssmicos que se puedan disponer.

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En las zonas no tan ssmicas se puede, generalmente se usa unaaceleracin horizontal de 0.10 la de la gravedad y una vertical de 0.05.

Por medio del procedimiento analtico se ha demostrado que, debido a laresistencia interna del corte del limo, la aceleracin de un temblor hastade 0.30 de gravedad tiene una eficiencia en el limo igual a la mitad que en

el agua. La resonancia en las presas bajas no es probable que ocurradurante las sacudidas de los terremotos por varias razones.

El periodo fundamental de vibracin de una presa de concreto de unaaltura de 15 m, de seccin triangular est entre 0.03 y 0.04 seg. Losperiodos de vibracin de las sacudidas fuertes de la tierra determinada,quedan entre 0.2 y 1 seg. por lo tanto , no se producir ningunaresonancia importante entre la presa y la sacudida del suelo.

Adems , los terremotos se tratan de analtica y experimentalmente comomovimientos armnicos , pero los movimientos del terreno registrados enla zona destructiva de un temblor no parecen ser armnicos.

4.10 TERREMOTOS OSCILATORIOS :El efecto de la inercia en el concreto debe de aplicarse en el centro degravedad de la masa , sin tomar en cuenta la forma de la seccintransversal. En las presas con paramentos verticales o inclinados , elaumento a la presin del agua a cualquier elevacin debida a un tembloroscilatorio. Se muestra en la siguiente ecuacin :

donde:

C = Coeficiente adimensional que da la distribucin de las presiones

C = Cm/2 (y/h(2 y/h ) + (y/h(2 y/h))1/2 )

l = La intensidad del terreno.

l = aceleracin del terreno / aceleracin de la gravedad

w = Peso unitario del agua.

h = Profundidad total del vaso en la seccin que se estudia.

y = Distancia vertical de la superficie del vaso a la elevacin de cortina

Cm = Valor mximo de C para la constante dada. Fig. IV.3.

En las presas que tienen taludes compuestos , verticales e inclinados, elprocedimiento que se usa est gobernado por la relacin de la altura de laproporcin vertical de la altura total de la presa , como sigue :

1 . - Si la altura de la porcin vertical del paramento de aguas arriba de lapresa es igual o mayor a la mitad de la altura total de presa , considresecomo si fuera toda vertical.

2. - Si la altura de la porcin vertical del paramento de aguas arriba esmenor que la mitad de la altura total de la presa, sense las presiones

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correspondientes a una lnea inclinada que al punto de interseccin delparamento de aguas arriba de la presa y la superficie del vaso del puntode interseccin del paramento de aguas arriba de la presa y lacimentacin.

4.11 TERREMOTOS TREPIDATORIOS :En los paramentos inclinados de las presas , el peso del agua arriba deltalud debe modificarse con el factor de aceleracin correspondiente aligual que el peso del concreto.

4.12 PESO DE LA ESTRUCTURA :

Incluye el peso del concreto ms el de los accesorios como compuertas ypuentes. Sin embargo, en la mayor parte de las presas bajas solamente lacarga muerta debida al peso del concreto es la que se usa en el anlisis. Elpeso unitario del concreto se toma ordinariamente como 150 Kg/cm2 . Elpeso acta verticalmente en el centro de gravedad de la seccin

transversal.

4.13 RELACIN DEL CIMIENTO :

En condiciones de estabilidad resultante de las cargas verticales yhorizontales sobre la presa estar equilibrada por una fuerza igual yopuesta que constituye la relacin de la cimentacin.

4.14 REQUISITOS DE ESTABILIDAD

Las presas de concreto de gravedad deben de proyectarse para queresistan un amplio factor de seguridad, estas tres causas de destruccin :El volteo , el deslizamiento y esfuerzos excesivos.

4.14.1 EL VOLTEO :

Existe una tendencia de las presas de gravedad al volcarse girandoalrededor del taln de aguas abajo en la cimentacin o alrededor de laarista de aguas abajo de cada seccin horizontal. Si el esfuerzo vertical enla arista de aguas abajo que se calcule en cualquier seccin horizontal, sinla subpresin , excede a la subpresin en ese punto , se considera la presaes segura contra el vuelco con un amplio factor de seguridad. Si lasubpresin en el paramento de aguas arriba excede al esfuerzo vertical encualquier seccin horizontal, calculando sin subpresin , las fuerzas desubpresin a lo largo de la grieta horizontal supuesta aumenta mucho latendencia a la presa a volcarse con relacin al paramento de aguas abajo ,si la reaccin es menor que el esfuerzo tolerado de la cimentacin, seconsidera presa segura contra el vuelco.

4.14.2 DESLIZAMIENTO :

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La fuerza horizontal tiende a desalojar la presa en una direccinhorizontal. Esta tendencia contrarrestan las resistencias producidas por lafriccin y por la resistencia al corte del concreto o de la cimentacin.

El factor de friccin del corte de un sistema que normalmente se empleaen las presas altas, que no se recomienda usarse en el proyecto de las

presas que quedan dentro del campo de esta tesis, aunque se recomiendaen el proceso econmico de las rocas de concreto sobre una buena rocasufrir con esto. Las caractersticas cohesivas del concreto o de la rocaque afectan mucho al factor de friccin de corte, deben de determinarsepor medio de pruebas especiales de laboratorio o estimarse por algningeniero especialista que haya tenido casos semejantes.

El factor de deslizamiento permisible es el coeficiente de friccin estticaentre dos superficies de deslizamiento, reducido por un factor deseguridad conveniente. Una presa se considera segura cuando eldeslizamiento :

es igual o menor que f

f = coeficiente de deslizamiento

Los valores de exactos del coeficiente de friccin esttica no se puedandeterminar sin auxilio de las pruebas de laboratorio, pero los valores delos factores de deslizamiento que se dan enseguida, que tienen ampliosfactores de seguridad para el concreto para el deslizamiento sobre variosmateriales de cimentacin pueden usarse con gua general.

MATERIAL f

Roca sana con superficie limpia y regular 0.8

Roca con algunas fisuras y laminaciones 0.7

Grava y arena gruesa 0.4

Arena 0.3

Arcilla laminar 0.3

Con frecuencia se construyen dentellones en estructuras construidas encimentaciones que no son de rocas. El dentelln si se le da dimensiones

adecuadas y si lleva el esfuerzo conveniente, evita el desalojamiento de laestructura por su resistencia interna al esfuerzo cortante del mismodentelln y del volumen adicional de suelo que debe moverse antes deque la estructura se pueda deslizar, para alcanzar este objetivo se puedeproyectar como viga volada cargada con una fuerza horizontal igual a ladiferencia en exceso de la resistencia del deslizamiento.

4.14.3 ESFUERZOS EXCESIVOS:

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Normalmente , el esfuerzo en el concreto de las presas de gravedad , sertan pequeo , que las mezclas de concreto proyectada para satisfacerrequisitos como durabilidad y la manejabilidad , alcanzar suficienteresistencia para asegurar un coeficiente de seguridad de cuando menos 4contra el exceso de trabajo de los materiales.

Las presas de gravedad para almacenamiento de ms de 18 m de alturasobre cementaciones permeables generalmente requieren extensasinvestigaciones de campo y de laboratorio.

El control de la erosin producida por las filtraciones, y subpresin debajode las presas construidas sobre cimentaciones permeables requieren eluso de algunas de varias combinaciones de las siguientes construcciones:

1 . - Zampeado del lado de aguas arriba con o sin dentellones y el extremode aguas arriba.

2 . - Zampeado del lado de aguas abajo con o sin dentellones en elextremo de aguas abajo, y con o sin filtros y drenes de bajo del zampeado.

3 . - Dentellones en el lado de aguas arriba, o en el de aguas abajo, o enambos extremos del vertedor , con o sin filtros o drenes debajo de laseccin.

La funcin del zampeado es aumentar la longitud de recorrido de lasfiltraciones con objeto de reducir la subpresin debajo de porcin principalde la cortina. Generalmente el zampeado se une a la presa y a un cabezalde concreto sobre la atagua con cierres flexibles que permitenmovimientos diferenciales sin producir un agrietamiento perjudicial.

Los zampedos de concreto de aguas abajo tienen dos funciones. Alargan latrayectoria de filtracin en las cimentaciones y al mismo tiempo forman unestanque en el que se puede disipar con seguridad la energa vertida. Ladisipacin de la energa en el concreto ayuda a evitar erosiones peligrosasen el taln de la cortina.

CAPITULO VCORTINAS DE ENROCAMIENTO

5.1 INTRODUCCIN:

Generalmente se acepta que las cortinas de enrocamiento tuvieron suorigen hace aproximadamente 200 aos . El periodo ms activo de laspresas de enrocamiento fue a fines de 1800.

5.2 DEFINICIN:

Las presas de enrocamiento son terraplenes formados por fragmentos deroca de varios tamaos cuya funcin de estabilidad y por una membranaque es la que proporciona impermeabilidad. Aunque se han construidopresas que han tenido xito con diafragmas interiores, no se recomiendaneste tipo de construccin para las estructuras dentro del campo. Laconstruccin de diafragmas internos de tierra con los filtros necesarios

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requiere un elevado grado de precisin y control ms riguroso y el que esposible obtener para presas pequeas. Los diafragmas interiores dematerial rgido como el concreto tienen la desventaja de que no se puedeninspeccionar fcilmente ni hacer reparaciones de emergencia si se rompenpor el asentamiento de la presa o sus cimientos.

No se recomienda un colchn de tierra en el talud de aguas arriba de unapresa que de otra manera seria permeable, debido al costo y a ladificultad de construir los filtros adecuados. Adems, el colchn de tierradebe protegerse de la erosin por el oleaje, por lo tanto, queda enterradoen donde no es fcil su inspeccin ni su reparacin.

La membrana impermeable de una presa de enrocamiento debe deconstruirse en el talud de aguas arriba donde se puede observar sucondicin cuando se vaca, y cuando es necesaria hacer reparaciones.Generalmente la membrana consistir de concreto de cemento Portland,aunque se han usado con xito placas de acero o tablones, de acuerdo a lavida limitada de esos materiales. Recientemente se han usadorevestimientos de concreto asfltico, pero no existen registros sobre elfuncionamiento de este tipo de construccin de presas de enrocamiento.Cualquiera que sea el tipo de membrana usada, no se recomienda laspresas de enrocamiento cuando la operacin normal del vaso no permitala inspeccin peridica de la membrana y su reparacin si es necesario.

5.3 CIMENTACIN:

Los requisitos son menos exigentes que los necesarios para las presas degravedad de concreto, pero ms que los necesarios para las presas detierra. Las presas de enrocamiento requieren cimentaciones en las que seproduzcan los asentamientos mnimos. En las cimentaciones que no seande roca, se deber consultar un especialista respecto a su bondad. Las

cimentaciones de roca deben consistir en roca resistente y durable que nose pueda ablandar especialmente con el agua que se filtre del vaso.

5.4 PROYECCIN DE LA CIMENTACIN :

Deber estar libre de fallas, zonas de corte y de otras zonas de debilidadestructural. El limo, la arcilla, la arena y materia orgnica deben quitarsedel rea de cimentacin antes de la construccin del terrapln.

DENTELLN : Se debe de construir un cierre hermtico a lo largo delcontacto de la membrana impermeable de la cimentacin y los estribos, enel taln de aguas arriba de la presa, para evitar las filtraciones por debajode la presa. En las presas, este cierre tiene la forma de un dentelln deconcreto que se extiende del taln de aguas arriba de la presa hasta laroca fija.

La anchura del dentelln esta generalmente gobernada por condicionesimpuestas por la construccin. La profundidad de penetracin deldentelln en la roca fija, depende del carcter de la roca de cimentacin.Si la roca es sana el dentelln debe de prolongarse dentro de la roca de lacimentacin no menos de 1 m. Si la roca no est sana, se puede ser

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necesario un dentelln ms profundo o un tratamiento especial, comoinyecciones, o si existen fisuras abiertas o si la roca est fracturada. Lasinyecciones deben de incluirse en el proyecto, sin tomar en cuenta laaparente buena calidad de la roca, hasta que se hayan hecho suficientessondeos con las que se demuestra que no existen hendiduras, juntas,fallas o fisuras en la roca fija para las que se puedan producir escapes por

debajo del dentelln.

5.5 PROYECCIN DE UN TERRAPLN:

De principal importancia para el xito de una presa de enrocamiento esdel tipo de roca que se use en la zona de enrocamiento. Por economa, laroca debe de estar situada cerca del emplazamiento de la presa; se puedetener mediante explotacin de canteras o de los depsitos formados porlos taludes geolgicos. La roca debe de ser maciza, durable que resiste laruptura durante el acarreo durante las operaciones de su colocacin.

La roca debe de soportar la desintegracin por el efecto de la congelaciny fusin. Sobre todo no debe de contener materiales inestables que se

interpericen mec