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8/12/2019 Presas de arco 23.desbloqueado.pdf

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA Y ARQUITECTURA

UNIDAD ZACATENCOSUBDIRECCIN ACADMICA

LA DEFLEXIN EN CORTINAS DE CONCRETO TIPOARCO - BVEDA

T E S I SQUE PARA OBTENER EL TITULO DE

I N G E N I E R O C I V I L

P R E S E N T A N:

ESPERANZA AGUILERA AGUILERAOSVALDO ANGEL ALMANZA PICHARDO

DIRECTOR DE TESIS:ING. LUCIO ROSALES RAMIREZ.

MEXICO D.F. MAYO DEL 2006..


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IPN ESIA LA DEFLEXION EN CORTINAS DE CONCRETO TIPO ARCO-BOVEDA

INDICE

Pg.

I.- Introduccin a Cortinas 1

II.- Objetivos de las Obras 15

III.- Justificacin de las Obras 17

III.1.- Datos, Diseo y Criterio. 21

III.2. Diseo de la Presa. 42

IV.- Clculo de la Deflexin. 78

V.- Conclusiones. 91

VI.- Bibliografa. 92


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GR DE IMIENTOS

A mis padres por haberme brindado la oportunidad de superarme, porque gracias a suapoyo he logrado una de mis ms anheladas metas.

A ti madre, por apoyarme en los momentos mas difciles de mi vida, por esas sabiaspalabras que me han ayudado a seguir adelante, por tu agradable compaa y sobretodo por ser mi amiga, de ti aprend lo que es dar todo para alcanzar la meta deseada.gracias Mam.

A ti papPor apoyarme incondicionalmente en todo momento y por darme todo lonecesario para que este esfuerzo valga la pena.

A todos y cada uno de mis hermanos que contribuyeron en esta meta alcanzada. Cadaayuda fue sumamente valiosa e importante para mGracias Norma, Alfredo,Margarita y Juan por su apoyo y compaa, a Luis Daniel y Eduardo por la atencinbrindada, a mis sobrinos: Brenda Marlene, Melanie Michelle, Luis Eduardo y Alan

Daniel por esos momentos tan agradables que pasamos juntos.

A Osvaldo ngel mi compaero de tesis, por toda la paciencia que me tuvo.

A nuestro director de tesis, por el apoyo que nos brind hasta la culminacin de esteproyecto.

Y a todas aquellas personas que colaboraron en la realizacin de esta tesis, mi mssincero agradecimiento.

s p e r a n z a


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GR DE IMIENTOS

A mis padres por todo el apoyo que me han dado y por estar siempre conmigo.

Madre, Gracias por tu paciencia y por tu comprensin, por esos sabios consejos quesiempre me das para poder superarme, te quiero mucho.

Papa, gracias por tu apoyo, por darme la oportunidad de crecer como persona y comoprofesionista, por ayudarme a tomar las decisiones ms importantes de mi vida.Gracias Pap.

Omar, Pepe, Carlos y Emiliano por todos esos momentos que pasamos juntos, graciaspor su apoyo y compaa, los quiero mucho,

A Esperanza mi compaera de tesis por la paciencia y la atencin que me tuvo.

Agradezco al director de Tesis por el apoyo brindado para la realizacin de la misma.

Y a todas aquellas personas que ayudaron a la realizacin de esta tesis,

svaldo ngel


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Capitulo I Introduccin a CortinasDesarro llo de las Presas en MxicoEs importante mencionar algunos datos histricos que nos permitan recordar cmo han idoevolucionando estas estructuras de ingeniera que constituyen el tema de las presas.

En nuestro pas, entre los siglos XVII y XIX, se construyeron numerosas presas, casi todasde mampostera, en el territorio de Aguascalientes y Quertaro, destinadasfundamentalmente a riego. Casi todas de trazo recto, con algunos contrafuertes y conseccin de dimensiones que ahora pueden considerarse atrevidas, desde el juicio de suestabilidad.

Entre las ms importantes obras de almacenamiento que subsisten se pueden mencionar: lade Saucillo, San Blas, Natillas, Pabelln, estas presas en Aguascalientes. En Guanajuato, El

Aguacate, y la de Nad, en el Estado de Mxico.

PRESA SAUCILLO (Edo. Aguascalientes)

En los primeros aos del Siglo XX la actividad en la construccin de presas fue muyreducida. El gobierno no trabajaba con fuerzas propias en esta rama de la ingeniera,confiaba a compaas extranjeras, dentro de convenios y concesiones, los trabajos de sas yotras obras. As la Compaa de Luz y Fuerza construy la presa Necaxa, una de las msimportantes de esa poca, tiene 58 m de altura y la cortina est formada por enrocamientoque fue colocado con chiflones de agua para ayudar a su mejor acomodo, esta obra tieneunos diques que causaron problemas posteriores, siendo resueltos por la Comisin Federal

de Electricidad.


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PRESA PLUTARCO ELAS CALLES (EDO. AGUAS CALIENTES)

PRESA VENUSTIANO CARRANZA (DON MARTN) (EDO. COAHUILA)

La compaa norteamericana J. G. White Engineering Corporation, que fue la contratadapara aquellos seis aos, trajo a muchos de los mejores ingenieros norteamericanos delBureau of Reclamation y varios de ellos se quedaron en Mxico permanentemente comoconsultores. Son dignos de mencionar entre ellos los seores. Andrew Weiss y Max W. Kingque por muchos aos fueron incansables guas en la ingeniera mexicana de presas.Pronto los ingenieros mexicanos acometieron obras de gran relevancia. El primer desafo

que tuvieron fue el proyecto de construccin de los que se llam Las Tres Grandes Presas,diseadas totalmente por ingenieros mexicanos y construidas por ingenieros mexicanosencabezados por superintendentes extranjeros de gran experiencia.

Esas obras, hace ms de cincuenta aos, fueron:

La presa Lzaro Crdenas (El Palmito), de 95 m de altura, en el ro Nazas, Durango,construida de tierra compactada y con una capacidad inicial de 3,000 millones de metroscbicos, terminada en 1946.


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PRESA LAZARO CARDENAS (EL PALMITO)

La presa Marte R. Gmez (El Azcar) de 47 m de altura, terminada en 1946, en el ro SanJuan, con una cortina de tierra limosa compactada y una capacidad de almacenamiento de2,400 millones de metros cbicos.

PRESA MARTE R. GMEZ (EL AZCAR) (EDO. DE TAMAULIPAS)

Su vertedor iba a tener 9 compuertas de 15 m x 15 m que se contrataron en Alemania, peronunca llegaron. El vertedor ya en construccin s rediseo y se construy con una obra

vertedora de 15 m de altura y longitud de 300 metros.

La presa La Angostura, de arco gravedad y altura de 91 m, terminada en 1942 en el roBavispe, Sonora y con una capacidad de 1,020 millones de metros cbicos. En su diseo yconstruccin se aplicaron tecnologas de la famosa presa Boulder de los Estados Unidos deNorteamrica, como el sistema de clculo con cargas de prueba (trial load) y de sistema deenfriamiento del concreto.


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Adems de esas presas de almacenamiento, se disearon y construyeron muchas otras masdurante los veinte aos en que existi la Comisin Nacional de Irrigacin fueron 136 presascon una capacidad conjunta de 11,160 millones de metros cbicos.La Comisin termin su labor, como tal en 1946 habiendo hecho obras para el riego, cercade un milln de hectreas.

Todas estas obras tuvieron, como ya se ha supuesto, el objetivo principal de almacenar aguapara el riego de enormes extensiones que ahora suman, con el beneficio de presasanteriores y posteriores, cerca de 7 millones de hectreas, adems de su desempeo naturalde controlar avenidas.Comisin Federal de Electric idadEn 1937, el gobierno fund la Comisin Federal de Electricidad que ininterrumpidamente hacontinuado su labor hasta nuestros das en el sector y que ha construido ms de treintapresas con capacidad total de cerca de 50,000 millones de metros cbicos.

Muchas de esas presas son de gran relevancia no slo por su funcin para alimentarimportantes plantas hidroelctricas. Algunas de ellas, como:

El Infiernillo, de 148 m de altura, terminada en 1963 en el ro Balsas Santa Rosa, arco de114 m, terminada en 1964 en el ro Santiago Caracol de 126 m, terminada en 1985 en el roBalsas.

PRESA MANUEL MORENO TORRES (CHICOASN) (EDO. DE CHIAPAS)

Chicoasn de 261 m (la quinta ms alta del mundo) terminada en 1980 en el ro Grijalva LaAngostura, de 146 m terminada en 1974 en el ro Grijalva. Entre las recientes, mencionarms adelante las dos ms modernas que destacan por sus caractersticas tcnicas,

Aguamilpa y Zimapan.Secretara de Recursos Hidraulicos En 1947, la Comisin Nacional de Irrigacin se transform en la Secretara de RecursosHidrulicos, para cubrir casi todos los aspectos del agua adicionales a la irrigacin, con


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excepcin de la generacin de energa elctrica. Durante la vida de la Secretara, quetermino en 1976, se construyeron 104 presas en Mxico con una capacidad total dealmacenamiento de 109,000 millones de metros cbicos la Secretara construy 81 de ellas,principalmente para riego con una capacidad conjunta de 70,000 millones de metros cbicos.Por su parte, la Comisin Federal de Electricidad construy en ese lapso 23 presas concapacidad total de 38,200 millones de metros cbicos. Estas obras, con su gran importancia,

reflejan la magnitud de un perodo acelerado de crecimiento industrial en el pas.Como obras importantes terminadas en esa poca pueden mencionarse Nezahualcyotl (MalPaso), en Chiapas con capacidad de 12,900 millones de metros cbicos y 138 m de altura

lvaro Obregn (Oviachic) en 1952, de 90 m construida en el ro Yaqui Internacional Falcnde 50 m, terminada en 1953 en el ro Bravo Tacotn, de 70 m, en 1958 en el ro AyuquilaBenito Jurez, de 86 m en 1961 en el ro Tehuantepec El Humaya, de 106 m en 1964 en elro Sinaloa Internacional de La Amistad, de 88 m en el ro Bravo.

PRESA ALVARO OBREGN (EL OVIACHIC) (EDO.DESONORA)

PRESA TACOTN (EDO. JALISCO)


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PRESA NEZAHUALCOYOTL (MAL PASO) (EDO. DE CHIAPAS)

PRESA INTERNACIONAL FALCN (EDO. TAMAULIPAS)

PRESA INTERNACIONAL DE LA AMISTAD (EDO. DE COAHUILA)


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PRESA ADOLFO LPEZ MATEOS (HUMAYA) (EDO. DE SINALOA)Contratacin de Obras La construccin de las presas hasta los aos cuarenta fue ejecutada por las fuerzas tcnicasdel Gobierno Federal a travs de las dos comisiones de la Irrigacin y de la Electricidad conel mtodo de administracin. Pero en esa poca, adems de algunas compaasconstructoras extranjeras existentes, se formaron empresas mexicanas de construccin y elsistema de cambio al mtodo de construccin por contratacin de las obras por preciosunitarios.

Las compaas constructoras mexicanas formaron equipos que pronto adquirieron ampliaexperiencia y que ms adelante trabajaron tambin en Ecuador, en Argentina, en Colombia yotros pases.

Por lo que se refiere al diseo de las presas, los ingenieros mexicanos tambin tuvieronrpidamente experiencia importante dentro de las oficinas gubernamentales y desarrollarontecnologas brillantes que merecieron reconocimiento internacional. Los laboratorios deingeniera experimental ayudaron, indiscutiblemente, a la buena ejecucin de los proyectos.

A finales de los aos cincuenta el Gobierno Federal tambin empez a contratar el estudio ydiseo de pequeas presas y de muchas otras obras con empresas prestigiadas deingeniera y consultora que absorbieron en muchos casos a los grupos tcnicos de lasoficinas estatales, y puede decirse que, a la fecha, un 90% o ms de los estudios y diseosde presas se realizan por firmas de consultora con amplia experiencia y que tambin hansalido al extranjero a ejecutar ingeniera de presas, por ejemplo, en Colombia, Ecuador,Brasil, Repblica Dominicana y Argentina.Secretara de Agricultura y Recursos Hidrulicos.En 1976 fue creada la Secretara de Agricultura y Recursos Hidrulicos que esencialmenteconsisti en unir las anteriores Secretara de Agricultura y Secretara de Recursoshidrulicos. Termin sus funciones en 1988.Por lo que se refiere a las presas, no hubo unadisminucin en la intensidad de actividades tanto en el diseo como en su construccin. Enese perodo se terminaron 130 presas de ms de 15 m de altura.


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Mencionaremos algunas de las ms importantes Chilatn, de 104 m, en el ro Tepalcatepec,Michoacn en 1986 Cajn de Pea, en el ro TomaTln, Jalisco, de 70 m de altura,terminada en 1976 Cerro Prieto en el ro Pablillo, Nuevo Len, de 50 m de altura, terminadaen 1983 Bacurato, de 114 m de altura, terminada en el ro Sinaloa, Sinaloa, en 1982Comedero, Sinaloa de 136 m de altura, terminada en 1983.

PRESA PDTE. GUSTAVO DAZ ORDAZ (BACURATO) (EDO. SINALOA)

PROF. RAL J. MARSAL (COMEDERO) (EDO. SINALOA)

Comisin Nacional del AguaEn 1989 el Gobierno Federal constituy la Comisin Nacional del Agua, dependiente de laSecretara de Agricultura y Recursos Hidrulicos. En 1994 la Comisin pas a formar parte,tambin como un rgano desconcentrado, de la nueva Secretara del Medio Ambiente,Recursos Naturales y Pesca.

En lo que se refiere a las presas, ha continuado con la tradicin que dejaron sus antecesorasen materia hidroagrcola y de suministro de agua para usos municipales y domsticos.


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Por las diversas circunstancias que han influido en la situacin econmica del pas, lasactividades en la materia que nos ocupa han disminuido sin embargo, desde su creacin a lafecha, puede hablarse de que la Comisin ha construido ms de 25 grandes presas.Dignas de mencin especial son: la terminacin de la presa Cerro de Oro en el ro SantoDomingo, Oaxaca de 70 m de altura terminada en 1989 y la de Trigomil de concreto rodilladoen el ro Ayuquila, terminada en 1992 la del Cichillo, en el ro San Juan, de 44 m de altura,

terminada en 1994 la de Huites, de la cual hablaremos con algo ms de detalle, terminadaen 1995.

PRESA LUIS DONALDO COLOSIO (HUITES) (EDO. SINALOA)

PRESA MIGUEL DE LA MADRID (CERRO DE ORO) (EDO. OAXACA)

Se tiene noticias de que se realizan estudios de varias presas que podran formar parte delas construidas en este siglo: la de Temascaltepec que permitir aportar 5 m3/s al SistemaCutzamala de agua para el Valle de Mxico una o varias presas en la cuenca del ro Sonorapara proteccin de la ciudad de Hermosillo alguna ms en el Estado de Sinaloa para riegode la planicie costera y, probablemente, la Comisin tendr en sus planes algunos otrosproyectos que todava no son del conocimiento pblico.


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Esa ha sido la historia hasta hace unos tres o cinco aos. La ingeniera mexicana de presasse ha distinguido en el mundo entero por su avance en el estudio, diseo y construccin. Losltimos ejemplos de su capacidad para las grandes presas han sido Aguamilpa, Huites yZimapan. Algunas consideraciones sobre ellas:

AGUAMILPA PRESA DE ENROCAMIENTO CON PANTALLA DE CONCRETO.

Durante los primeros aos de la Comisin Nacional de Irrigacin, se realiz el proyecto yconstruccin de varias presas de enrocamiento cuyo elemento impermeable fue una losa deconcreto formando la cara de aguas arriba de las presas. Pueden mencionarse la presaTaxhimay (1934), la de San Ildefonso (1942), la Esperanza (1943), El Peaje (1943), obrasque estn trabajando cumpliendo sus objetivos.

En ellas, el cuerpo de la presa est formado por rocas colocadas a volteo y fueron

acomodadas, con ayuda de chiflones de agua aplicada a razn de unos 5 m3 por cada m3de roca. Ese es el cuerpo principal de la cortina y en la zona de aguas arriba, con volumenreducido, se cuid un mejor acomodo a mano para recibir el concreto de la losaimpermeable, intercalando una capa de material fino entre la losa y la roca acomodada.La losa de concreto reforzado est formada en cuadros de unos 5 x 5 m con lmina de cobreen las juntas y se ligaba la losa con un dentelln perimetral en la boquilla, de concreto coladoen zanja de la roca con profundidad de pocos metros, a travs del cual se inyect la roca. Enalgunas presas, como La Esperanza, se suprimieron las juntas horizontales, y en algunatambin las verticales.

Las presas tienen altura menor a 50 m y, han funcionado bien, salvo algunos pequeos

incidentes principalmente en las uniones con el dentelln, que fueron reparadas fcilmente.Una de las ltimas grandes presas, Aguamilpa, de 187 m de altura (la mayor del mundo deese tipo) fue construida por la Comisin Federal de Electricidad hace cinco aos mediantetcnicas modernas que permitieron abocarse a la obra de tal magnitud. El dentelln fuesustituido por una losa plana perimetral, sirviendo de base al inyectado profundo de la roca yla cara o pantalla de concreto fue colada con losas dotadas de juntas verticales. El sistemade tapa juntas fue minuciosamente estudiado y su comportamiento ha sido satisfactorio.


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Pero los elementos dignos de considerar son los que forman el cuerpo de la cortina: la mitadde aguas arriba est formada por gravas y arenas consolidadas con rodillos y la otra mitadaguas abajo, fue formada por rocas de tamao medio que se colocaron en capas y secompactaron con rodillos de 15 toneladas siguiendo especificaciones de detalle basadas enconsideraciones y pruebas pertinentes.

Estas caractersticas marcan la diferencia principal con las antiguas presas y permitieronunas obras de 3 4 veces ms alta que aqullas.

Otras obras semejantes a Aguamilpa, aunque de menor altura, han sido construidas enAustralia, en Colombia, en Brasil y algunas se estn realizando en estas fechas en otrospases.Presas de Gravedad.Muchas de las presas de gravedad en aos anteriores fueron construidas con mamposterade piedra, ms adelante con concreto y tambin con concreto rodillado, de estas ltimasdigna de mencionarse es la de Trigomil.

A ellas se agrega Huites, en el ro Fuerte. Construida por la Comisin Nacional del Agua conconcreto convencional y terminada en 1995. Es la obra de concreto ms importanterealizada en Mxico tanto por su altura de 152 m como su volumen de tres millones demetros cbicos que fueron colocados en tiempos muy cortos que establecieron rcordsmundiales. Las tcnicas de enfriamiento del concreto, el diseo de la cortina y sus obrasauxiliares fueron realizadas con aplicacin de los sistemas ms modernos por los ingenierosmexicanos.Presas de ArcoNo son muchas las existentes en nuestro pas, pero la ms importante es la presa Zimapnterminada en 1994 por la Comisin Federal de Electricidad. Su altura de 202 metros laclasifica dentro de las ms importantes del mundo y su reducido volumen de doscientos milmetros cbicos de concreto colocados tambin con el ms moderno sistema de enfriamientocolocan a esta presa mexicana dentro de las ms relevantes obras modernas en el mundo.

PRESA ZIMAPN (HIDALGO, MX.)


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La presa de Kariba est situada en la frontera entre Zambia y Zimbabue. Permite controlarlas inundaciones y produce energa hidroelctrica para ambos pases. Una carretera pblicarecorre el borde de la presa, que separa el lago Kariba del ro Zambeze. La caractersticaforma de arco de la presa, distribuye uniformemente la presin del agua a lo largo de laestructura.

PRESA DE ARCO DE KARIBA

PRESAS DE MXICO VOL. I: CNA Y SEMARNAP


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CAPITULO IIOBJETIVO DE LAS OBRAS

Las Presas son una barrera artificial que se construye en algunos ros para embalsarlos yretener su caudal. Los motivos principales para construir presas son concentrar el agua del

ro en un sitio determinado, lo que permite generar electricidad regular el agua y dirigirlahacia canales y sistemas de abastecimiento, aumentar la profundidad de los ros parahacerlos navegables, controlar el caudal de agua durante los periodos de inundaciones ysequa, y crear pantanos para actividades recreativas. Muchas presas desempean varias deestas funciones.

Independientemente del tipo de Presa, esta consta de un Sistema de Abastecimiento deagua potable siendo esto un conjunto de obras civiles y electromecnicas, permitiendo as elya mencionado aprovechamiento de los Recursos Hidrulicos, con la finalidad de abastecer alos centros poblacionales, tanto urbanos como rurales.

Las cortinas se suelen clasificar segn el tipo de material de construccin o del mtodoutilizados para resistir la presin del agua. Las clasificaciones principales son: de gravedad,de arco, de contrafuerte, de tierra y de enrocamiento.

Para definir la capacidad de almacenamiento en una Presa, se debe definir primero el usodel agua y la demanda de la misma, ya sea domstico, de riego o industrial.

Una presa debe ser impermeable las filtraciones a travs o por debajo de ella deben sercontroladas al mximo para evitar la salida del agua y el deterioro de la propia estructura.Debe estar construida de forma que resista las fuerzas que se ejercen sobre ella. Estasfuerzas que los ingenieros deben tener en cuenta son: la gravedad (que empuja a la presa

hacia abajo), la presin hidrosttica (la fuerza que ejerce el agua contenida), la presinhidrosttica en la base (que produce una fuerza vertical hacia arriba que reduce el peso de lapresa), la fuerza que ejercera el agua si se helase, y las tensiones de la tierra, incluyendo losefectos de los sismos.

Cuando se valora el mejor emplazamiento para construir una presa, el riesgo de terremotosforma parte del anlisis geolgico. Adems, los gelogos deben determinar qu tipo deterreno est expuesto a filtraciones y cul puede soportar el peso de la presa y el agua quecontendr detrs de ella.

Anlisis geolgicos inadecuados han tenido consecuencias catastrficas. Varios factores

geolgicos fueron responsables del desprendimiento, sobre todo el debilitamiento de lasparedes de roca, inestable en el agua embalsada.

El diseo de una Presa es tan extenso que sera casi imposible abarcar todo en esteproyecto, siendo as, nos basaremos en el clculo de la Deflexin en Cortinas de ConcretoTipo Arco-Bveda, considerando adems diferentes factores que afectan el diseo de unaPresa, desde la ubicacin con respecto a las fuentes de abastecimiento, hasta la definicinde tipo de Presa de acuerdo a su capacidad.


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Algunos de los conceptos a manejar para el diseo en cortinas tipo arco son:

1. Determinacin del eje de R y el ngulo Central.2. Definiendo la seccin de la referencia y Corona.3. Ubicacin de los Arcos.

4. Proporcin de Longitud-altura.5. Simetra.6. Forma del Can.7. Formas de presas.

Estudiando de esta manera un poco ms sobre las Presas tipo Arco-Bveda en dondeesperamos definir el funcionamiento que tiene la seccin arco, esto mediante el clculo de laDeflexin.


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CAPITULO III Justi ficacin de las ObrasUno de los modelos en obras hidrulicas para el desarrollo de riego, captacin de agua, enMxico son las presas de derivacin. Las cuales sirven para retencin de agua yalmacenamiento, las caractersticas son de acuerdo a las necesidades del lugar.

En una presa son notables tres partes que se consideran esenciales para cumplir con susfines y el Proyecto.

1. Planta.2. Vista desde aguas arriba.3. Seccin tpica no vertedora.4. Seccin-vertedor.

CortinasCon la cortina se represa el agua hasta una elevacin suficiente que permita derivar el

gasto por la bocatoma y se disea para que la corriente convierta sobre ella, ya sea parcialo totalmente su longitud por lo que siempre sern cortinas vertedoras. Clasificacin Se puede intentar una clasificacin de estas cortinas considerando varios aspectos.

Por su eje en planta:1. Rectas2. Curvas

La lnea del eje por lo general es recta y normal a la corriente, pero en ocasiones debido a

la topografa o geologa del cauce se adaptan ejes curvos y mixtos con el fin de disminuirlas excavaciones y volmenes del material en el cuerpo de la cortina o bien por cimentarlaen los estratos geolgicos ms favorables del sitio.

Por su tipo de materiales:1. Flexibles.2. Rgidas.3. Mixtas.

Las cortinas flexibles se forman con materiales naturales colocados en forma adecuada,para aprovechar eficazmente las caractersticas fsicas particulares de cada elemento,

permitiendo as que estas cortinas se adapten a las deformaciones naturales plsticas deesos elementos.

El tipo de cortina flexible ms empleado en presas derivadoras, es el llamado cortina " tipoindio" construido fundamentalmente de una pantalla impermeable y enrocamiento,ocasionalmente se construyen de madera, pero son poco usuales y se emplean en obrasde derivacin provisional.


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Las cortinas rgidas se construyen con materiales ptreos unidos por algn compuestocementante, mediante el cual, se produce una masa homognea. Dicha presa se muestraen laFIGURA 1.

Eje

Tangencia

CORTINA

Elevacin deCorona

Cimacio

FIGURA 1.Seccin tpica de cortina vertedora.Las cortinas rgidas ms empleadas, son hechas a base de mampostera con mortero decemento, (concreto ciclpeo), concreto simple y ocasionalmente con mampostera conmortero de cal y canto.

Cuando se inicia el diseo de una cortina ya se tiene en mente la clase de material a usar,y finalmente lo que ayudar a la eleccin definitiva, ser el hecho de actuar con distintosdiseos para preparar cada uno de acuerdo a la zona, sus necesidades, elevacin y el usode la misma, adems de considerar la seguridad estructural y del funcionamiento

hidrulico en todos los casos.

En la eleccin del material constructivo, fundamentalmente se deben considerar lossiguientes factores:

1. Materiales del lugar.2. Perfil geolgico del cauce.3. Altura de la cortina.

Los materiales de la regin combinados con la geologa del cauce, son decisivos paraelegir el tipo de cortina, porque influyen en la economa de la misma.

La altura de las cortinas en ocasiones es una limitante para el empleo de presas tipo indiodebido a que los taludes que se obtienen con las cargas hidrulicas grandes dan porresultado volmenes de materiales considerables que hacen preferir a las cortinas rgidasy adems se obtienen pasos de filtracin largos y la posibilidad de filtraciones ya notolerables. Para las cortinas rgidas no hay alturas lmites recomendadas y su seccin serla que resulte del clculo de su estabilidad. En varias ocasiones, debido a la subpresinresultante, es necesario agregar un respaldo de material arcilloso o de mampostera paraabatir la robustez de la cortina. En general, se pueden agrupar estas cortinas en dosclases: desecc in homogne y secc in zoni f ic d . Las primeras constan de una


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masa relativamente grande de suelo compactado, con otros elementos que se vern msadelante en cambio las segundas estn formadas por un ncleo impermeable y respaldospermeables o drenados libremente.

La seccin depende de los factores de la cimentacin, materiales disponibles, funcin dela obra y clima.Tipos de PresasPresas de GravedadLas presas de gravedad son estructuras de concreto de seccin triangular la base esancha y se va estrechando hacia la parte superior la cara que da al embalse esprcticamente vertical. Vista desde arriba son rectas o de curva suave. La estabilidad deestas presas radica en su peso propio. Es el tipo de Construccin ms duradero y el querequiere menor mantenimiento. Su altura suele estar limitada por la resistencia del terreno.Debido a su peso las presas de gravedad de ms de 20m de altura se construyen sobreroca.

Presa de GravedadPresas de BovedaEste tipo de presa utiliza los fundamentos tericos de la bveda. La curvatura presentauna convexidad dirigida hacia el embalse, as la carga se distribuye por toda la presa hacialos extremos las paredes de los estrechos valles y caones donde se suele construir este

tipo de presa. En condiciones favorables, esta estructura necesita menos concreto que lade gravedad, pero es difcil encontrar emplazamientos donde se pueden construir.


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Presas de ContrafuertesLas presas de contrafuertes tienen una pared que soporta el agua y una serie decontrafuertes o pilares, de forma triangular, que sujetan la pared y trasmiten la carga delagua a la base. Estas presas precisan de un 35 a un 50% del concreto que necesitarauna de gravedad de tamao similar. Hay varios tipos de presa de contrafuertes: los mscomunes son de planchas uniformes y de bveda mltiples.

Presa de Contrafuertes


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IPN-ESIA LA DEFLEXION EN CORTINAS DE CONCRETO TIPO ARCO-BOVEDA

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III.1 Datos, Criterio y DiseoConceptos GeneralesEl mtodo para el clculo requiere de algunos conceptos bsicos para el anlisis de unapresa en arco, los conceptos que abarca la introduccin a la presa y su funcionamiento,

caractersticas del concreto en la cortina, la capacidad de la cimentacin y la variacin detensiones por las secciones de la cortina, es la siguiente:

1. Las formaciones rocosas a la boquilla despus del tratamiento ser capaz detransportar las cargas transmitidas por la cortina con las tensiones aceptables.

2. La cortina rgida unida a piedra maciza de cimentacin y su contacto con elsubsuelo se puede considerar que el arco y los elementos se mueven con lacimentacin.

3. El concreto en la cortina es homogneo, uniformemente elstico en todas lasdirecciones y sirve para llevar las cargas aplicadas junto con las tensiones debajodel lmite elstico.

4. La cortina es una estructura monoltica y la accin del arco ocurre si las fuerzas enla cortina son suficientes y actan para producir los empujes horizontales positivospara que el cierre vertical aparezca (las junturas de la reduccin, las hendedurasdel cierre, etc.) cerrado. Si las fuerzas negativas de la causa suplente, los empujeshorizontales y las tensiones existen encima del 50 por ciento del espesor del arco,la accin del arco no ocurrir.

5. Las tensiones verticales en los planos horizontales varan linealmente de aguasarriba a aguas abajo.

6. La tensin horizontal normal a los planos radiales verticales varan linealmente deaguas arriba a aguas abajo.

7. Las tensiones horizontales que actan en las direcciones tangenciales varan

linealmente de aguas arriba a aguas abajo.8. Las tensiones horizontales que actan a lo largo de los planos horizontales en lasdirecciones radiales y a lo largo de los planos radiales verticales siendo lasdistribuciones parablicas tienden de aguas arriba a aguas abajo.

Caractersticas del ConcretoLas Propiedades del ConcretoUna presa en arco debe construirse de concreto, se encuentra el criterio en el proyectopara la fuerza, durabilidad, permeabilidad y otras propiedades. Aunque las proporcionesde la mezcla normalmente son controladas por la fuerza y/o requisitos de durabilidad, el

volumen del cemento debe sostenerse a un mnimo aceptable para minimizar el calor dehidratacin. Las propiedades de concreto varan con la edad y con las proporciones y tiposde ingredientes.

Debe hacerse la prueba de la muestra combinada, y la muestra debe ser de edadsuficiente para evaluar la fuerza y las propiedades elsticas adecuadas que existirn parael concreto en la cortina.


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Fuerza. La fuerza del concreto debe satisfacer la carga temprana y los requisitos dela construccin a un tiempo establecido el esfuerzo a compresin determinado por eldiseador. Este tiempo determinado es a menudo 365 das pero puede variar de unaestructura a otra.

Debe determinarse la fuerza resistente de tensin del concreto y como una serie depruebas se usa el mtodo de la prueba tensor directo.

La fuerza de esquila es una combinacin de friccin interior que vara con la tensin decompresin normal y la fuerza cohesiva.

La serie de pruebas de fuerza de esquila debe dirigirse a los valores de la tensin normal yel rango de tensiones normales debe ser esperado por la cortina, estos valores debenusarse para obtener una curva de fuerza contra la tensin normal.Propiedades Elsticas. El Concreto no es un material verdaderamente elstico. Cuandose sujeta el concreto a una carga sostenida como puede esperarse en una presa, ladeformacin producida por esa carga puede ser dividida en dos partes, la deformacinelstica que ocurre inmediatamente debido al mdulo instantneo de elasticidad y lasdeformaciones inelsticas que se desarrolla gradualmente y contina durante un tiempoindefinido. Responde los efectos de su arrastre y el mdulo sostenido de elasticidad seusan en el proyecto adems del anlisis de una presa de concreto.

La curva de la tensin es para los propsitos prcticos, una lnea recta dentro del rango detensiones del funcionamiento usual aunque el mdulo de elasticidad no es directamenteproporcional a la fuerza. El rango usual del mdulo instantneo de elasticidad para elconcreto a la edad de 28-das est entre 2.0 * 106 y 6.0 * 106 libras por pulgada cuadrada.Propiedades Trmicas. Los efectos de cambio de temperatura en una presaprincipalmente son dependientes en las propiedades trmicas del concreto. La propiedadtrmica necesaria para la evaluacin de efectos de temperatura es el coeficiente deexpansin trmica, conductibilidad trmica y calor especfico.

1. Coeficiente de expansin trmica: es el cambio de longitud por el ancho de launidad debido al cambio de temperatura en grados.

2. Conductibilidad trmica: es la proporcin de conduccin de calor a travs de unespesor de la unidad, encima de un rea de la unidad del material sujetada a unadiferencia de temperatura de unidad entre las caras.

3. Calor especfico: se define como la cantidad de calor, la temperatura de una masade la unidad de 1 grado de material

4. Difusin del concreto: es un ndice de la facilidad con que el concreto sufrir elcambio de temperatura.

5. Difusin: es una funcin de los valores especficos, conductibilidad trmica ydensidad.

Propiedades Dinmicas. El concreto cuando esta sujeto a cargas dinmicas puedeexhibir caractersticas diferentes a aquellas ocurridas durante las cargas estticas. En ellaboratorio se pueden determinar las propiedades del concreto cuando esta sujeto a


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cargas dinmicas. Hasta que los datos de la prueba sean suficientes deben usarse lasfuerzas disponibles, estticas y el mdulo instantneo de elasticidad.Otras Propiedades. Adems de la fuerza, el mdulo elstico y las propiedadestrmicas deben evaluarse otras propiedades del concreto en el laboratorio que prueba el

programa. Estas propiedades que deben determinarse para las deformaciones y tensionesen las estructuras concretas son: la proporcin de Poisson, el peso unitario y cualquierdeformacin de volumen.Propiedades del Concreto en promedio. Para los estudios preliminares los datos dela prueba del laboratorio debern estar disponibles, los valores necesarios puedenestimarse de los datos publicados para las pruebas similares. Hasta que se hagan laspruebas de carga a largo plazo se determinan los efectos de el mdulo de elasticidad,debe tomarse aproximadamente de 60 a 70 por ciento del valor del laboratorio conrespecto al mdulo instantneo de elasticidad.

Si en alguna prueba no estn disponibles los datos, lo siguiente puede asumirse para losestudios preliminares:

1. Fuerza de compresin especificada = 3,000 a 5,000 lb/in2

2. Fuerza tensionante = 4 a 6 por ciento de la fuerza de compresin.3. Fuerza de Esquila:

Por ciento de Cohesin = 10 veces la fuerza de compresin. Coeficiente de friccin interior = 1.0

4. Mdulo sostenido de elasticidad = 3.0 * 106 lb/in2 (carga esttica incluso los efectosde arrastre)

5. Mdulo instantneo de elasticidad = 5.0 * 106 lb/in2 (carga de tiempo dinmica ocorta).

6. Coeficiente de expansin trmico = 5.0 * 10-6 por el grado F.7. Proporcin de Poisson = 0.208. Peso de la unidad del concreto 150 lb/m3

DeformacionesDeformacin en la CimentacinLas reacciones producidas en las cimentaciones hacia las cargas superiores de la presaen alguna magnitud son las tensiones dentro de la presa, es decir, recprocamente es larespuesta de la presa a las cargas externas, la cimentacin determina las tensionesproducidas dentro de la cimentacin. La determinacin apropiada de la interaccin entre lapresa y la cimentacin requiere de un conocimiento exacto de las caractersticas de ladeformacin de la cimentacin.

Considerando el criterio de que la presa es homognea, elstica e isotropica, sucimentacin es en general heterognea, inelstica e isotropica. Esta variacin en lacimentacin puede afectar la distribucin de carga en la presa y como resultado en lacimentacin.


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El rango de complejidad podra reemplazar la caracterstica (c) con lo siguiente:

5. Ampliamente el espacio en las costuras paralelas de la arcilla de bajo mduloelstico se divide en zonas con geometra regular.La deformacin de una cimentacin podra usar la relacin de tensin junto con los

conceptos de distribucin de tensin.Las cimentaciones que no exhiben las caractersticas similares que simplifican el problemade determinar el mdulo de la deformacin deben ser consideradas complejas. Para estascimentaciones deben establecerse los procedimientos para ayudar en la seleccin dedeformaciones de el modulo para los propsitos del proyecto. En tal procedimiento el"Mtodo del Elemento Finito , se describe mas adelante. El procedimiento permite unagama amplia de complejidades de las cimentaciones.

Esto es porque el detalle se uso definiendo la geometra de los materiales o determinandosus propiedades, En la descripcin del procedimiento se dan algunos ejemplos del detalleque puede o no puede requerirse.Determinacin de Deformacin del Mater ial: Las pruebas de laboratorio de esquilaen in-situ mantienen el mdulo de la deformacin y la falla en zonas de esquila. Ladescripcin de la composicin buena de las zonas probadas para el mdulo de ladeformacin permite la extrapolacin de los resultados a las zonas ideales de ladescripcin similar.Determinacin de cimentaciones de Deformacin: Para una cimentacincompleja el mtodo del elemento finito bidimensional debe usarse para determinar elmdulo de la deformacin en las direcciones seleccionadas y situaciones a lo largo de lacimentacin. Un modelo del elemento finito presenta cada material en su situacinapropiada y cantidad. Las propiedades de la deformacin usada para los materiales sondeterminadas por la informacin ganada del programa de investigacin de la cimentacin.

Las variaciones en las caractersticas de las zonas que tambin se detalla en el modelodel elemento finito total pueden modificar los resultados de comprobacin localizada delmaterial. Si las investigaciones geolgicas indican cualquier variacin significante, stospueden evaluarse por el anlisis adicional y las correcciones apropiadas que puedenhacerse al modulo de la deformacin determinado de las pruebas.

El mdulo de la deformacin de las masas de las rocas presentado en el modelo delelemento finito puede tomarse directamente de las pruebas de gran potencia si las juntasen la cimentacin son uniformes. Se considera que las masas de roca son el materialentre la esquila y la falla. La roca en general contiene fisuras, cortes muy estrechos,esquileos grandes discontinuos y otras discontinuidades menores.

Otro procedimiento es reducir el mdulo elstico de muestras de la prueba de un tipo deroca por un porcentaje basado en la calidad de recuperacin de centro de la perforacin.Cuando las discontinuidades a un sitio son muy inconstantes, se usa una tcnica conocidacomo las Juntas de Esquila.


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Puede usarse para determinar el mdulo de las masas de la roca el procedimiento bsicoque usa este mtodo, es como sigue:

Para cada prueba de gran potencia, el mdulo de la deformacin se obtiene:

De la situacin, condicin y tipo de discontinuidades. Los mdulos elsticos de lasmuestras del centro son determinados.

Despus de que la prueba se ha dirigido a la proporcin del mdulo de la deformacin,obteniendo el mdulo elstico del centro de la perforacin (Ed / Ec). Esta proporcin setraza contra la suma de las discontinuidades para la situacin, condicin y tipo. Una curvade la correlacin se establece cuando se han trazado los resultados de varias pruebas.Esta curva puede usarse para determinar el modulo de la deformacin para la roca acualquier situacin a lo largo de la cimentacin anotando el centro de la perforacinsimplemente segn un procedimiento fijo y determinando su mdulo elstico.

La referencia determina la aplicacin de los mtodos descrita sobre una cimentacinespecfica.Determinacin del Mdulo d e Deformacin Ef icaz: La necesidad de reducir elmodulo de la deformacin colectiva a un solo valor se le llama mdulo de la deformacineficaz, para cortinas en general provenientes de la manera en que el mtodo del anlisisde tensin incluye los efectos del mdulo de la cimentacin.

Un mdulo de la deformacin eficaz es uno que cuando lo sustituimos para el modulo enuna cimentacin compuesta, produce una conducta equivalente. El mtodo del elementofinito bidimensional de anlisis puede usarse para analizar una cimentacin difcil ycompleja compuesta de varios materiales diferentes y puede determinarse el mdulo de ladeformacin eficaz para unas secciones particulares o situacin. La tcnica se satisfacebien al propsito desde que cada zona del material variante puede planearse segn suslmites geomtricos y su mdulo de la deformacin particular. Analizando un nmeroadecuado de secciones o situaciones, una seccin de la variacin en el mdulo de ladeformacin eficaz para la cimentacin entera puede hacerse y el mdulo de ladeformacin eficaz para cada cortina y el estribo de la bveda determinara as la variacinen el mdulo de la deformacin a lo largo del contacto en el anlisis de tensin para lapresa.Modi f icacin d el Mdulo de Deformacin po r el Tratamiento: La presencia de unazona de material de bajo mdulo en la proximidad ntima a la cortina puede producir unmdulo de la deformacin equivalente que es demasiado bajo para ser aceptable o quecausa un cambio con respecto a las secciones adyacentes. Podran producirse tensionesindeseables en la cortina debido a estas zonas.

El tratamiento puede planearse directamente en los estudios del elemento finitoreemplazando las propiedades de los materiales de los elementos simplemente en lazona a ser tratada. Despus de la cantidad correcta de tratamiento ha sido determinado elmdulo de la deformacin eficaz de la cimentacin, debe determinarse como descrito en(c), con el tratamiento incluido.


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Fuerza en la CimentacinLa fuerza de compresin en la roca de cimentacin puede ser un factor importantedeterminando los requisitos gruesos para una cortina a su contacto con la cimentacin.Donde la roca de cimentacin es no homognea, se tendr que realizar un nmero

suficiente de pruebas determinadas por el diseador y debera hacerse obtener la fuerza acompresin que se valora para cada tipo de roca en la parte cargada de la cimentacin.

Una determinacin de fuerza a tensin de la roca raramente se requiere porque lasdiscontinuidades como las junturas sin curar y costuras de la esquila no pueden transmitirla tensin dentro de la cimentacin.

La resistencia para esquilar dentro de la cimentacin entre la cortina y la cimentacin es elresultado de la cohesin y la friccin interior inherente en los materiales de la cimentacin.Estas propiedades se encuentran del laboratorio y en in-situ. Sin embargo, cuando losdatos no estn disponibles pueden estimarse valores de las propiedades y de las pruebasen los materiales similares.

Los resultados de la prueba triaxial del laboratorio y las pruebas de esquila directas ascomo en las pruebas de esquila in-situ se darn a conocer en el formulario de la ecuacin,

R = CA + la corteza de N

Donde: R = resistenciaC = cohesin t

A = rea de seccinN = a fuerza efectiva normalTan = la tangente de ngulo de friccin.

Que define una relacin lineal entre la resistencia de esquila y la carga normal, Laexperiencia ha mostrado una representacin de resistencia de la esquila que esnormalmente realista para ms roca inalterada. Para otros materiales la relacin no puedeser lineal y una curva de fuerza de esquila contra la carga normal debe usarse para lacondicin de una juntura existente, Tambin puede ser muy difcil de diferenciar entrecohesivo y resistencia de friccin para los materiales de otra manera que la rocainalterada.

En el caso de una juntura existente en la roca, la fuerza de esquila se deriva bsicamentede la friccin corrediza y normalmente no vara linealmente con la carga normal. Porconsiguiente la resistencia de esquila debe representarse por una curva de resistencia deesquila contra la carga normal, mostrado por la curva OA en lagrafica 1, Si una lnearecta AC hubiera sido usada, habra dado valores de resistencia de la esquila demasiadoaltos donde es anterior la curva OA.


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CORTANTE

RESISTENTE

(n)

CARGA NORMAL (N)

E

C

A

0

D

N N210

Grafica 1.Resistencia al corte en una juntura existente en la roca.Una variacin lineal puede usarse para representar una porcin de la curva. As la lneaDE, puede usarse para determinar la resistencia de esquila por las cargas normales reales

entre N1 y N2 si el error es significante. Sin embargo, para las cargas normales debajo deN1 o sobre N2, su uso dara una resistencia de esquila que es demasiado alta y elproyecto sera por consiguiente inseguro.

Otro potencial debe verificarse en los planos como zonas de esquila y fallas paradeterminar si la resistencia de esquila debe ser lineal o curvilnea, como con la rocaarticulada una variacin lineal puede asumirse para un rango limitado de cargas normalessi las pruebas en las muestras verifican este tipo de variacin para ese rango de cargasnormales.

Las muestras se probaron en el laboratorio o en in-situ es normalmente pequeo con

respecto a los planos analizados en el proyecto. Por consiguiente el efecto de la balanzadebe ser considerado cuidadosamente determinando la resistencia de esquila a ser usadaen el proyecto.

Entre los factores considerados se determina el efecto de la balanza a cada sitio de lasiguiente manera:

1. Comparaciones de pruebas de varios tamaos.2. Variaciones geolgicas a lo largo de las secciones de fallas potenciales.3. Investigacin actual en el efecto de la balanza.

Cuando una cimentacin es no homognea la superficie corrediza potencial puedecomponerse de materiales diferentes. La resistencia total puede determinarse agregandolas resistencias de esquila ofrecidas por los diferentes materiales mostrados en laecuacin siguiente:

Rt = R1 + R2 + R3 +.................. Rn (2)Donde:

Rt = resistencia total.R1, R2, R3, etc. = resistencia ofrecida por los diferentes materiales.


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Al determinar la resistencia de esquila ofrecida por los diferentes materiales el efecto dedeformacin debe ser considerado. La resistencia de esquila dada por la ecuacin de lascurvas de resistencia de esquila contra la carga normal es el mximo para la muestra de laprueba sin tener en cuenta la deformacin. Algunos materiales obtienen su resistenciamxima con menos deformacin que otros. Por ejemplo, la roca inalterada no se

deformar tanto como una juntura en roca zona de esquila cuando la resistencia deesquila mxima del material se alcanza.

El ejemplo siguiente ilustra la importancia de determinar la resistencia ofrecida por cadamaterial en las cimentaciones no homogneas. Este ejemplo tiene slo 5 rocas inalteradaspara dar nfasis a que una cantidad pequea de fuerza en donde las rocas inalteradaspueden hacer una contribucin significante, normalmente no se encuentra pero se puedepresentar.Ejemplo:Determine la resistencia de la esquila en una seccin corrediza potencial que es 1,000 ft2

en el rea para las condiciones siguientes:

La carga normal, N = 10,000 klb/in2. El plano es 5% de roca inalterada (Ar = 50 ft

2 ), 20 por ciento corte de material (As =200 ft2 ) y 75 por ciento juntura (Aj = 750 ft

2 ) Los valores de cohesin y tan para cada material es la siguiente:

Material Cohesin (lb/in2) tanRoca inalterada 200,000 1.80Corte de Material 3,000 0.30Juntura 0 0.75

Para este ejemplo veremos el anlisis de la fuerza de esquila, las muestras de ladesviacin y el movimiento de la roca inalterada al fracaso que es de 0.02 pulgadas. Aesta desviacin el material esquilado habr desarrollado slo 5 por ciento. Porconsiguiente la fuerza real desarrollada en el momento en que la roca fallara es:

13,600 + 900 * 0.50 + 5,250 * 0.05 = 14,312 klb/in2

Es aproximadamente 70 por ciento de la fuerza de esquila mxima sin considerar ladeformacin.

En algunas situaciones la superficie corrediza potencial comprendida de diferentesmateriales puede exhibir la resistencia de esquila total, despus del corte de cualquiermaterial inalterado. Por ejemplo, si la fuerza cohesiva de la roca inalterada es baja pero lacarga normal que acta en la superficie total es grande la resistencia a la abrasincorrediza de los materiales combinados puede exceder la resistencia al corte. Por estarazn un segundo anlisis debe realizarse considerando solo la resistencia por la abrasincorrediza de la superficie.


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Permeabilidad en la CimentacinEl anlisis de cimentacin de una presa requiere que la cimentacin tenga unconocimiento directo de la distribucin de la presin hidrosttica. Tambin debedeterminarse la pendiente de la salida para materiales de zonas de esquila que aparecen

aguas abajo de la presa para verificar la posibilidad de conducirlos por tuberas.El laboratorio valora la permeabilidad de la muestra ya que es solamente aplicable a esaporcin o porciones de la cimentacin que ellos representan. La permeabilidad se controlapor una red de rasgos geolgicos como las junturas, fallas y zonas de esquila. Lapermeabilidad de los rasgos geolgicos puede determinarse mejor por la comprobacin enin-situ. La distribucin de presin para el proyecto que debe incluir la permeabilidad ymagnitud de todos los materiales de la cimentacin y rasgos geolgicos. Tal determinacinpuede hacerse por varios mtodos que incluyen dos-dimensiones y tres-dimensiones, losmodelos fsicos de dos y tres-dimensiones y el elemento finito.CargasDepsito y Oleaje.El Depsito y oleaje es una carga para ser aplicado a la estructura, se obtiene delfuncionamiento del depsito que se estudia y las curvas del oleaje. Estos estudios sonbasados en operar los datos de hidrologa como la capacidad del depsito, asignacin delalmacenamiento, el subsuelo, grava, hidrgrafos de diluvio y el depsito. Un depsito delproyecto puede derivarse de estos estudios del funcionamiento que reflejarn unasuperficie de agua alta normal, el agua subterrnea estacional y la superficie de agua bajausual.

La presin hidrosttica en cualquier punto en la cortina est igual a la carga hidrulica, enese punto cronometrado el peso de la unidad del agua (62.4 lb/ft).

La elevacin del depsito del proyecto es la elevacin ms alta que el agua normalmente.Es la cima de la capacidad del uso de juntura, si la capacidad de uso de juntura esincluida. Si no, es la cima de la capacidad de conservacin activa para las definiciones decapacidades del depsito.

La elevacin del depsito del proyecto est definido como la superficie de agua baja usualreflejado en el agua subterrnea estacional a menos que el depsito que est abajo sepueda Cubrir de Capacidad Inactiva a los intervalos frecuentes, la elevacin de depsitosdel proyecto ser ms alta que ese nivel.

La elevacin mxima de depsito del proyecto, es la elevacin de superficie del aguaanticipada ms alta, y normalmente a la asignacin de ruta de la superficie del agua delproyecto sobre el suelo a travs del depsito.

La elevacin del oleaje usada con una elevacin del depsito particular debe ser el mnimoque puede esperarse que ocurra con esa elevacin del depsito.


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Temperatura.Se imponen las cargas de temperatura en una presa de concreto cuando el concreto sufreun cambio de temperatura y el cambio volumtrico es variable. Se relaciona la magnitudde la carga de temperatura a la temperatura del cierre y al coeficiente de dilatacin trmicodel concreto y a la diferencia de temperatura entre la temperatura del cierre y las

temperaturas del funcionamiento.La temperatura del cierre de una presa principal est definida como temperatura baja en elmomento en que se asume que la estructura es la accin principal y monoltica. Dosejemplos estaran a temperatura del concreto en el momento de la lechada en las junturasde reduccin o en el momento de echar el relleno en una hendidura del cierre. Si latemperatura no es la misma a lo largo de la presa en el momento de la lechada en la

juntura de reduccin, los arcos individuales tendrn las temperaturas del cierre diferentes.

Deben determinarse las temperaturas del cierre o temperaturas incorporadas en elproyecto de una presa en los resultados del anlisis de tensin y modificado comorequisito por las consideraciones prcticas como los costos de mando de la temperaturaen el sitio condicionado en el programa de la construccin. Enfriando el concretoartificialmente con los sistemas de mando de temperatura incluidos, la temperatura delcierre puede ser uniforme a lo largo de la presa o puede variar para lograr la distribucinde tensin deseada. Los aditivos del concreto producirn las temperaturas del cierre devariantes mientras dependiendo de la altura y el espesor de la presa en las condicionesclimticas y horario de la construccin.

Se obtienen las temperaturas del funcionamiento de estudios que usan temperaturasareas ambiente anticipadas, temperaturas de agua de depsito y la radiacin solar. Parael reconocimiento y la resistencia diseada, la temperatura que se estudia define el rangode temperaturas del concreto, Los estudios del proyecto final deben usar los mtodoscomo el mtodo de Schmidt o el mtodo del elemento finito para determinar temperaturasconcretas y pendientes de temperatura cuando ellos varan a lo largo del ao en lasdiferentes partes de la presa.

Las tensiones secundarias se enfatizan a que pueden ocurrir alrededor de las aperturas ya las caras de la presa debido a los diferenciales de temperatura, los diferenciales detemperatura son causados por la diferencia en la temperatura de las superficies delconcreto debido al aire del ambiente y variaciones de temperatura del agua, la radiacinsolar, temperatura del aire y la temperatura de la masa del concreto. Estas tensionessecundarias normalmente se localizan cerca de las caras de la presa y pueden produciragrietamientos que dan una apariencia desagradable. Si las concentraciones de tensinocurren alrededor de las aperturas debido a stos, los diferenciales de temperaturapodran llevar a la deterioracin progresiva. Aperturas llenas de agua como las tomas decorrientes son de preocupacin particular por los agrietamientos, por que una vez llenacon esta agua se puede aumentar la presin de poro dentro de la presa y podra propagarel agrietamiento.

Cuando se hacen los estudios para determinar la temperatura concreta de la carga ypendientes de temperatura que pueden aplicarse las condiciones de tiempo variantes.


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Semejantemente una superficie de agua de depsito ampliamente fluctuando afectar lastemperaturas concretas. Determinando la temperatura se usan las condiciones siguientes:

1. Las temperaturas areas extremas.La media temperatura area que se espera queocurra al sitio. stos normalmente se obtienen de los archivos, las temperaturas de

aire mensual extremo y el mximo diario extremo y mnimo de las temperaturasareas.2. Las condiciones de tiempo usuales. La combinacin de las temperaturas areas

diarias, representante del ciclo de una semana del fro (caliente) los socios de losperodos con los cambios de presin baromtricos y las temperaturas de airemensuales extremas. Esta condicin responder de temperaturas que son a mitadde camino entre las temperaturas de aire mensuales extremas y el mnimo (elmximo) grado de las temperaturas areas al sitio.

3. Las condiciones de tiempo extremas. La combinacin de las temperaturas areasdiarias representan el ciclo de dos semanas del fro (caliente) los perodos seasociaron con los cambios de presin baromtricos y las temperaturas de airemensuales extremas. Esta condicin responder del mnimo (al mximo) grado delas temperaturas areas al sitio. sta es una condicin extrema y raramente se usa.

4. Las temperaturas bajas. La media temperatura entre aguas arriba y aguas abajoque sern el resultado de las temperaturas ambientales bajas, las temperaturas deagua del depsito se asociaron con el funcionamiento del depsito del proyecto y laradiacin solar.

5. Las temperaturas usuales. Son las mismas de las anteriores slo que lascondiciones de tiempo son mas usuales y aplicadas.

6. Las temperaturas extremas. Son las mismas de las anteriores slo que lascondiciones de tiempo extremas son aplicadas.

Las presiones Hidrostticas del agua del depsito y el oleaje actan en la presa y ocurrendentro de la presa y la cimentacin como presiones interiores en los poros, agrietamientos,

junturas y costuras. Se asume que la distribucin de presin a travs de una seccinhorizontal de la cortina vara linealmente de la cabeza hidrosttica llena a la cara aguasarriba poner a cero o los oleajes que presionan a la cara aguas abajo con tal de que lacortina tenga drenes. Cuando se construyen los desages la presin interior debemodificarse de acuerdo con el tamao, situacin y espacio de los desages. Transicionesde reserva en lneas grandes u otras aperturas grandes en las presas requerirnmodificacin especial de modelos de presin interiores. Presin en la distribucin y en lacimentacin puede modificarse por el agua en el rea general.

La cimentacin es dependiente en el tamao del desage, profundidad, situacin yespacio, en la porosidad de la roca, las fallas y alguna magnitud en la cortina. Ladeterminacin de tal distribucin de presin puede hacerse de precios netos de flujoanalizados por varios mtodos que incluyen los modelos fsicos tridimensionales y elelemento finito tridimensional y los anlogos elctricos. Tal un precio neto de flujo semodific por los efectos del desage y lechada en la cortina, debe usarse para determinarla distribucin de presin interior. Sin embargo, deben darse las fallas, la permeabilidadinconstante, y otros rasgos geolgicos que pueden modificar el precio neto del flujo msall de la consideracin llena.


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El componente de presin hidrosttica interior que acta para reducir la compresinvertical enfatiza en el concreto de una seccin horizontal a travs de la presa o a su base,este llamado levantamiento o presin de poro. Se guardan los archivos de medidas depresin de poro de la presa.Figura I ilustra las presiones del levantamiento moderadasreales al contacto del concreto con la roca comparado con el del proyecto para la presa de

Yellowtail.Los ensayos de laboratorio indican que para los propsitos prcticos, el acto presionaencima de 100 por ciento del rea de cualquier seccin a travs del concreto. Debido a laposible penetracin de agua a lo largo de las junturas de la construccin, losagrietamientos y la cimentacin avisan, debe considerarse que las presiones interioresactan a lo largo de la presa. Es supuesto que las presiones no se afectaron por laaceleracin del terremoto debido a la naturaleza transitoria de tales aceleraciones.

Deben usarse las presiones hidrostticas interiores para los anlisis de la cimentacin ypara los estudios de estabilidad global de un arco, para los estudios de estabilidad globalen la presa de arco a su contacto con la cimentacin. Estas presiones reducen que lacompresin enfatiza actuando dentro del concreto, mientras bajan las resistencias deesquila friccinantes.

Sala de Operacin T.W. EI. 3 179.0

T.W. EI. 3 188.4

Lneas de Desague

Medicin de presin en tuberas.

EI 3 332.7

EI 3 638.0W.S. 10-18-70

Normal W.S. EI 3 640

Medicin de la pr es in sobre la elevacin 10- 18- 71

NOTAS

3 700

3 600

3 500

3 400

3 300

3 200

DCBA

3 100

Supuesta medicin de la presin sobre el gradientehidralico variable para la presin de la reserva

mxima en la cara aguas arriba de la presa, latercera pres in diferencia l entre las caras que m soperan en las l neas de des age y la operacin enla cara aguas abajo.

..

..

EI 3 360 Corona

Figu ra I.Supuesta comparacin de datos y actual elevacin de presin sobre la presa de arco (YellowtailPresa en Montana).

La gravedad diferente que depende de la resistencia al corte por la estabilidad, es que laspresas principales se resisten mucho a la carga aplicada transfirindolo horizontalmente a


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La presin del hielo se crea por la dilatacin trmica del hielo y por el viento de arrastre.Presiones causadas por la dilatacin trmica son dependientes en el alza de temperaturadel hielo, el espesor del hielo, el coeficiente de dilatacin, el mdulo elstico y la fuerza delhielo.

El viento de arrastre es dependiente en el tamao y forma del rea expuesta, la asperezade la superficie, la direccin y la velocidad del viento. Las cargas de hielo sonnormalmente transitorias. No todas las presas se sujetarn para helar la presin y eldiseador debe decidir despus de la consideracin de los factores anteriores si unaconcesin para la presin del hielo es apropiada.Sedimento.No todas las presas se sujetarn para obstruir con el sedimento la presin y el diseadordebe considerar todos los datos hidrolgicos disponibles antes de decidir si es necesariauna aplicacin de la presin de sedimento. Se asume que la presin de sedimentohorizontal es equivalente a un peso fluido de 85 libras por pie cbico (lb / ft 3). La presinde sedimento es determinada como si las mercancas del sedimento en una tierra quetiene una densidad mojada de 120 libras por pie cbico (lb / ft 3 ), la magnitud de presinque vara directamente con la profundidad. Estos valores incluyen los efectos de aguadentro del sedimento.Terremoto.Las presas de concreto son estructuras elsticas que pueden excitarse a la resonanciacuando estn sujetas a las perturbaciones ssmicas. Dos pasos son necesarios de obtenercargando en una presa de concreto debido a tal una perturbacin. Primero, una estimacinde magnitud y situacin debe hacerse del terremoto a que la presa se sujetar y losmovimientos de la roca resultantes al sitio determinado. El segundo paso es el anlisis dela respuesta de la presa a un terremoto por la oscilacin de la respuesta del mtodo deltiempo mximo.

La mayora de los terremotos son causados por los movimientos de la tierra a lo largo delas fallas. Deben hacerse exmenes geolgicos del rea, localizar cualquier falla quedetermine que recientemente ellos han sido activos y estimar la longitud probable de falla.

Tambin deben estudiarse los archivos sismolgicos para determinar la magnitud ysituacin de cualquier terremoto grabado en el rea. Basado en estos datos geolgicos ehistricos, los terremotos hipotticos normalmente de magnitudes mayores que loseventos histricos se estiman para cualquier falla activa en el rea. Se considera queestos terremotos son los terremotos ms severos asociados con las fallas y se asume queocurre el ms cercano al punto en la falla del sitio. Esto define el Terremoto mximoregistrado y su situacin por lo que se refiere a la Magnitud de Richter M y a la distanciade la falla causada.

Los mtodos para determinar un terremoto en el proyecto que representa un evento en laque operan estn bajo el desarrollo. Estos mtodos deben considerar que los archivoshistricos para obtener la frecuencia de ocurrencia contra la magnitud, la vida til de laestructura y un acercamiento estadstico para determinar la ocurrencia probable de varios


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terremotos de magnitud durante la vida de la estructura. Cuando los desarrollos futurosproducen tales mtodos los factores de seguridad convenientes sern incluidos en elcriterio.Los parmetros necesarios para determinar al sitio que usa los mtodos de atenuacin esla aceleracin, perodo predominante, duracin de agitar y volumen de frecuencia.

La atenuacin de la falla al sitio es directamente incluida en las frmulas de los datosbsicos para las graficas de vibraciones.

La grafica de vibracin, representa a la respuesta mxima de una estructura grficamentecon un grado de libertad que tiene una humedad especfica. Una grafica de vibracin debedeterminarse para cada relacin de magnitud por cada uno de tres mtodos. La oscilacinde la respuesta de proyecto de una estructura a un sitio es el compuesto de lasoscilaciones anteriores.

El tiempo lmite analiza a una presa que a veces es deseable. Los acelerogramasrequeridos pueden producirse por el ajuste apropiado de existir, o artificialmente sepueden generar los acelerogramas. Los parmetros previamente mencionados son lasconsideraciones necesarias en el desarrollo de acelerogramas sintticos o en el ajuste deacelerogramas de registro real.

Los mtodos analticos calculaban las frecuencias materiales, el modo, forma y lacontestacin estructural.Combinaciones de CargasGeneralEl proyecto de la presa principal debe ser basado en la combinacin de carga usual mssevera en la lista siguiente a menos que las consideraciones especiales se determinen porotra parte. Las combinaciones de carga transitoria cada uno de los cuales tiene slo unaprobabilidad remota de ocurrencia en cualquier momento dado tienen una probabilidaddespreciable de ocurrencia simultnea y no deben ser consideradas como una baserazonable para el proyecto.

Cuando pueden esperarse fluctuaciones grandes del nivel del agua, el proyecto debe darun equilibrio aceptable de tensiones por las varias combinaciones de cargas usualesaplicables. La presa debe disearse para las combinaciones de las cargas apropiadassiguientes que usan los factores de seguridad.Combinaciones de Cargas Normales

1. Los efectos de temperatura concreta usual mnima y la elevacin del depsito msprobable que ocurren en ese momento con las cargas muertas apropiadas, oleaje,hielo y sedimento.

2. Los efectos de temperatura concreta usual mxima y la elevacin del depsito msprobable que ocurren en ese momento con las cargas muertas apropiadas, oleaje ysedimento.


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3. La elevacin de depsito del proyecto normal y los efectos de temperatura concretausual que ocurre en el momento con las cargas muertas apropiadas, oleaje, hielo ysedimento.

4. La elevacin mnima de depsito del proyecto y los efectos de temperatura concretausual que ocurre en ese momento con las cargas muertas apropiadas, oleaje, hielo

y sedimento.Combinaciones de cargas extras y extremas.1. Combinacin Cargas extras. La elevacin de depsito mxima del proyecto y los

efectos de temperatura baja del concreto que ocurre en ese momento con lascargas muertas apropiadas, oleaje y sedimento.

2. Combinacin de Cargas extremas. Cualquiera de las Combinaciones de las CargasUsuales anteriores ms los efectos del Terremoto Mximo registrado.

Otros Estudios e Investigaciones1. Cualquiera de las combinaciones cargantes anteriores ms las presiones

hidrostticas dentro de la cimentacin para la estabilidad de la cimentacin.2. La carga muerta.3. Los efectos de construccin y sucesiones de lechada. La lechada de las junturas de

la reduccin en una presa principal proporciona la continuidad para que laestructura acte monolticamente. Puede realizarse la lechada de junturas dereduccin en las fases mientras la colocacin concreta este en marcha, estoproduce la accin principal en la parte de la lechada de la presa, siempre y cuandono exista en la parte dnde la construccin est continuando. El agua y cargas detemperatura tambin pueden estar presentes en el relleno de la lechada de lapresa. Esta sucesin de aplicacin de carga puede obligar a los ms bajos arcos allevar ms de la carga total.

4. Si las junturas de la reduccin en una presa principal son las etapas de relleno de lalechada, agua, nivelados, la temperatura cambia y afecta la colocacin concretaentre las fases de lechada que debe ser estudiada en los anlisis de tensinseparados para determinar los efectos de la construccin y programa de lechada enla distribucin de tensin en la cortina. En las tensiones todas las fases de laconstruccin deben combinarse por la superposicin.Cualquier otra combinacin cargante en la opinin del diseador, debe analizarsepara una presa particular.

Factores de SeguridadGeneralTodas las cargas del proyecto deben representar como pueden determinarse las cargasreales que actuarn en la estructura durante su funcionamiento. Los mtodos de carga aresistirse para determinar la capacidad de la presa debe ser el ms exacto disponible.Todas las incertidumbres con respecto a las cargas llevando la capacidad debenresolverse hasta donde sea factible por el campo o ensayos de laboratorio, exploracincompleta e inspeccin de la cimentacin. El factor de seguridad ser como una evaluacin


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exacta para la capacidad de la estructura de resistencia a las cargas aplicadas. Todos losfactores de seguridad listados son los valores mnimos.

Frecuentemente deben inspeccionarse las presas, en particular donde las incertidumbresexisten, se consideran las cargas, la capacidad, o caractersticas de la cimentacin, se

espera que se hagan observaciones adecuadas y medidas de conducta estructural de lapresa y su cimentacin para asegurar que la estructura este comportndose de acuerdo alo diseado.

Los factores de seguridad para la presa son basados en el anlisis de Mtodo de ensayo-carga, Aunque pueden permitirse los ms bajos factores de seguridad para las reaslocales limitadas, la seguridad global se factoriza para la cortina y la cimentacin quedeben reunir los requisitos para la combinacin de carga a analizar. Deben usarse losfactores de seguridad un poco ms altos para los estudios de la cimentacin debido a lacantidad mayor de incertidumbre involucrada evaluando la carga de la cimentacin. Eldiseador es responsable para la seleccin de factores de seguridad y para otrascombinaciones de cargas dnde los factores de seguridad no son especificados.Tensiones permitidas.Las compresiones aceptables mximas para el concreto en las Combinaciones CargantesUsuales deben determinarse dividiendo la fuerza de compresin especificada por un factorde seguridad de 3.0. Sin embargo, y en ningn caso las compresiones aceptablesenfatizan que las Combinaciones Cargantes normales excedan 1,500 lb / ft2. En el caso deCombinacin de Cargas mximas la tensin de compresin aceptable mxima debedeterminarse dividiendo la fuerza de compresin especificada por un factor de seguridadde 2.0 y en ningn caso este valor debe exceder 2,250 lb/in2. Las compresionesaceptables enfatizan para la Combinacin de Carga Extrema que debe ser menor a lafuerza de compresin especificada.

Aunque el concreto posee alguna fuerza de tensin, las evaluaciones cuantitativas hansido inciertas. Debe determinarse la importancia de tensiones para los casos individualesconsiderando la situacin, magnitud y direccin de tensin, la duracin probable de cargarque producira la tensin y los efectos de agrietamiento en la conducta de la estructura.

Pueden permitirse cantidades limitadas de tensin en las reas localizadas a la caraaguas arriba para las Combinaciones Cargantes Usuales a la discrecin del diseador.Bajo ninguna circunstancia esta tensin debe exceder 150 ( lb/ ft2 ) para el Usual y 225(lb/ ft2) para las combinaciones cargas mximas. Al igual la tensin a la resistencia del

concreto a las superficies de alzamiento puede permitirse para las reas localizadas en lacara aguas abajo durante la construccin o para la combinacin del nivel de aguas abajo yla carga de temperatura alta. El punto de aplicacin de la fuerza resultante de la cargamuerta tambin debe permanecer dentro de la seccin vertical para mantener laestabilidad durante la construccin. Debe asumirse que el concreto se agrieta para lacombinacin de carga mxima que incluye el terremoto mximo registrado, La estructurapuede ser considerada segura para la Combinacin Carga Extrema, las tensiones sonmenores que la fuerza de compresin del concreto y la estabilidad de la estructura semantiene.


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Las compresiones aceptables mximas enfatizan en la cimentacin, y deben ser menosque la fuerza de compresin del material de la cimentacin dividida por los factores deseguridad de 4.0, 2.7, y 1.3 para las combinaciones cargas normales, extras y extremasrespectivamente.Tensin al corte y estabilidad al deslizamiento.El promedio aceptable mximo que corte a la tensin dentro de la presa ser menor que lafuerza de corte dividida por el factor de seguridad apropiado. Los factores de seguridadsern mayores que 3.0 para Usual, 2.0 para extras y 1.0 para las Combinaciones deCargas Extremas.

El factor de esquila-friccin de seguridadQ, como se indica en la ecuacin, es una medidade seguridad contra desplazamiento o corte al contacto de la cortina y la cimentacin. Elfactor de la esquila-friccin de seguridad tambin debe usarse para verificar la estabilidaddel resto de la seccin parcialmente daada despus de que el agrietamiento ha sidoincluido para las Combinaciones de Cargas Mximas.

El factor de la esquila-friccin de seguridad,Q es la proporcin de resistirse a las fuerzascalculadas por la expresin:

Q = CA + N + u) tan vDonde:

C = Cohesin de la unidad.A = rea de la seccin considerada.N = Suma de fuerzas normales.

El levantamiento de U = Suma fuerza de la corteza = el coeficiente de friccin interna.V = Suma de fuerzas de esquila.

Todos los parmetros que usan las unidades deben especificarse y sealarseapropiadamente.Estabilidad de la cimentacinLas junturas, cortes grandes y fallas que forman bloques identificables de roca estngeneralmente presentes en la cimentacin. Los efectos de debilidad en la estabilidad de lacimentacin deben evaluarse cuidadosamente. Los mtodos de anlisis para la estabilidadde la cimentacin bajo estas circunstancias y la determinacin de resistencia de esquilapara tales condiciones de la cimentacin se mencionan.

El factor de seguridad contra la falla corrediza es determinado por el factor de esquila-friccin de seguridad, debe ser mayor que 4.0 para las Combinaciones de Cargasnormales, 2.7 para las Combinaciones de Cargas externas y 1.3 para las Combinacionesde Cargas extremas. Si el factor de seguridad calculado es el requerido el tratamiento dela cimentacin puede ser incluido para aumentar la seguridad factorizada al valorrequerido.


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El tratamiento para lograr los objetivos de estabilidad especficos como la prevencin dedesplazamientos diferenciales o concentraciones de tensin debe disearse para producirel factor de seguridad requerido para la combinacin de cargas a analizarse.Diseo y Anlis isGeneral.El orden en que los temas se presentan en este captulo no representa la sucesin que seseguira para el proyecto y anlisis, pero representa una cronologa lgica de cuatro pasosque empiezan con un diseo de proyecto inicial.

El proyecto de una estructura muy indeterminada como una presa principal debe incluir elanlisis como una parte ntegra del procedimiento del proyecto. El diseador concibe unproyecto y usa los mtodos analticos para determinar el macizo de distribuciones detensin de la estructura. El proyecto se mejora continuamente modificando el diseoalternadamente y verificando los resultados del anlisis hasta que los objetivos delproyecto se logren dentro del criterio del proyecto aceptable. Los cuatro pasos diseandouna presa pueden resumirse como:

Diseo. Anlisis. Evaluacin. Modificacin.

Los mtodos usados para la tensin comprensiva y anlisis de estabilidad de presas dearco. El mtodo de ensayo-carga del anlisis que se desarroll anteriormente se haextendido y programado para una computadora electrnica. La versin informatizada,llamada Sistema de Anlisis de Tensin en una Presa Principal, se usa ahora para msestudios de tensin. La fiabilidad del mtodo de ensayo-carga ha sido demostrada por lasmedidas de investigacin. La eficacia del ADSAS ha sido demostrada por lascomparaciones con las medidas de conductas estructurales de prototipos. La limitacinprincipal del mtodo de ensayo-carga es que su complejidad y la cantidad de tiempo ylabor exigieron hacer un anlisis completo. Con el advenimiento de computadoraselectrnicas de gran velocidad y desarrollo de ADSAS, el medio tiempo requerido para unanlisis esttico se ha reducido a 15 minutos o menos dependiendo en el nmero dearcos.

El desarrollo y aplicacin de cargas estticas son incluidas con el desarrollo del mtodo deensayo-carga del anlisis. La determinacin de las cargas estticas equivalentes de lascargas dinmicas, como el terremoto.

Un programa de anlisis de elemento bidimensional finito est usndose para determinarlas distribuciones de tensin, tambin ha sido til en la determinacin del mdulo de ladeformacin para la cimentacin y la necesidad por el tratamiento de zonas dbiles en lacimentacin y modelos de tensin en el concreto. Elemento finito tridimensional que losprogramas de computacin estn presentemente bajo el desarrollo por el anlisis depresas y sus cimentaciones.


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Los estudios especiales constituyeron a la presa Hoover en mostrar los efectos del estribo,la cimentacin que cierra las cargas, las tensiones en el can, pared del can, lastensiones en el can y las medidas de tensin, Tambin se muestran las pruebas delmodelo estructural.


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III.2 Diseo de la PresaPrctica Actual.Un diseo que se dibuja para una presa principal incluye un proyecto, perfil y seccin a lolargo de la seccin de referencia. El dibujo hace describir a la presa geomtricamente y

localizar la presa en el sitio. Tambin se toman los datos necesarios para analizar laestructura y el diseo.

El objetivo primario es haciendo un diseo para una presa principal a un sitio particular, esdeterminar los arcos que encajarn en las condiciones topogrficas y geolgicas, semantiene la instalacin de medios adecuados para el funcionamiento del depsito ydistribuye la carga con el uso ms barato de materiales dentro de las limitaciones detensiones aceptables. La distribucin de carga y las tensiones que son el resultado de taldistribucin dependa de la forma del can, longitud y altura de la cortina, forma y espesorde la presa y las condiciones de carga.

Produciendo un proyecto satisfactorio, el ingeniero concibe y construye un diseo delproyecto, hace un anlisis de tensin para el diseo del proyecto, revisin de losresultados para determinar los cambios apropiados en la forma del proyecto que mejorarlas distribuciones de tensin y dibuja un nuevo diseo del proyecto que incorpora loscambios. El proceso est repetido hasta que un diseo haya evolucionado, se encuentra elcriterio siguiente casi tan factible como:

1. Una distribucin uniformemente variante de tensin.2. Un nivel de tensin de compresin a lo largo de casi igual como factible a los lmites

aceptables definidos.3. Un volumen mnimo de concreto.

Es muy difcil disear una presa principal que tiene tensiones de compresin a lo largo dela misma siendo cercano al mximo aceptable. Por consiguiente, un proyecto buenonormalmente es una solucin de compromiso de una presa que tiene compresiones muybajas y puede haber limitado zonas de tensiones incluso, con tal de que estn dentro delos lmites definidos aceptables. No obstante, los tres objetivos de un proyecto bueno,dicho anteriormente, todava representa la meta para esforzarse.Se planean las capacidades del diseo por computadora ayudadas por el desarrollo en elfuturo cercano que debe apresurar el procedimiento del diseo y los planes ptimos.Niveles de ProyectoHay tres niveles de proyecto para que los diseos sean hechos: apreciacin, viabilidad, yresultado final. El nivel de un proyecto determina que es hecho junto con lasinvestigaciones de campo, durante el proyecto que planea estimar el volumen del concretorequerido para su uso determinando la viabilidad del proyecto. Los proyectos de laapreciacin pueden ser basados en proyectos anteriores que son similares en la altura yforma del perfil para que las tensiones sean satisfactorias. Otro significado de determinarla informacin es usando los nomgrafos estos se construyeron de frmulas que ya sederivaron por los anlisis estadsticos de varios estudios analticos completados para laspresas previamente diseadas.


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orientacin ptima para el eje esto ser para que el ngulo de incidencia alcontorno de la superficie de la elevacin de la cresta sea aproximadamente igual encada lado. La frmula siguiente puede usarse como una gua a seleccionar un radioprovisional para el eje:

El eje de R = 0.6 L1

Porque las frmulas son slo una gua a escoger el eje de R, el diseador debehacer los ajustes apropiados en el eje de R, para que el ngulo central del arco dela cima e interseccin del eje con la topografa sea satisfactorio. Se analizan el arcode la cima y el eje intercambiablemente porque la superficie exterior y el eje tienenel mismo radio por definicin. La magnitud del ngulo central del arco de la cima esun valor controlado que influye en la curvatura de la presa. Las tensionesinaceptables se desarrollarn en los arcos de curvatura, tal insuficiencia de lascondiciones inclinadas pueden ocurrir en las ms bajas elevaciones de una presaque tienen un perfil de forma-V. El ngulo central ms grande factible debe usarse yconsiderarse dado al hecho que la topografa del lecho de la roca puede trazarseinexactamente y los estribos principales pueden necesitar ser extendidos a lospuntos de excavacin. Debido a las limitaciones, las condiciones topogrficas yrequisitos de la cimentacin se encontrar para la mayora de los diseos, elngulo central factible ms grande para el arco de la cima vara entre 90 y 110.

B. Definiendo la seccin de la referencia y Corona. El prximo paso despus deque el eje se ha localizado es definir la referencia del plano y la seccin de labveda de la corona. La bveda de la corona normalmente se localiza al punto dela profundidad mxima, la referencia de la seccin debe estar en el punto medio deleje. Esto ocurre raramente, sin embargo, porque la mayora de los caones no sonsimtricos sobre su punto inferior.

Despus de que la corona y la seccin de referencia se han localizado, debedeterminarse el espesor y forma de la bveda. Proporcionando la cima del espesorgrueso, intermedio y el espesor inferior (ver Figura II). Las ecuaciones sernusadas como guas y slo para los diseos iniciales.

I. El espesor de la cresta, en piesTC = 0.01 (H+1.2L1)

II. El espesor bajo, en piesTB = 3 0.0012 H L1 L2 (H/400) H/400

III. El espesor a 0.45 H, en piesT0.15H = 0.95 TB

Se dan nomgrafos que pueden obtenerse TC y TB, despus de los valores para elespesor que ha sido determinado, ellos pueden ser divididos en las proyecciones aguasarriba y aguas abajo segn las frmulas siguientes:


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27.5

= 28.9BT

= 95CT

R = 350'>

H = 290'

0.45 H

EL 165

EI 35

EI 325

EI 305

Normal WS

250'R

EI 320

250'R

Inclinacin 1.50:100

PC EI 225PC EI 225

(Plano de referencia a lo largo)

1300'R

476'R

1030'R

900'R

1.25:100

Seccin Mxima

Lneas centrales exterioresLneas centrales interiores

Lneas de Centro

Inclinacin

Figura II.Cortina en cantiliver y lneas centrales para diseo preliminar.La bveda puede construirse despus del espesor mostrado en la figura II.

C. Ubicacin de los Arcos. El prximo paso es dibujar los arcos en el proyecto a laselevaciones convenientes, es seleccionado tal que la presa entera se representauniformemente por un sistema de elementos horizontales, encima de la altura de laestructura. Normalmente los intervalos no son mayores que 100 pies ni menos de20 pies. El radio central definiendo la superficie interior y la superficie exterior paracada elevacin se traza a lo largo la seccin de referencia de la presa. Lassituaciones de los centros del radio estn en funcin del ancho del ca

presas de arco 23.desbloqueado.pdf

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