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Curso: GEOLOGIA APLICADA
CAPITULO VII:
Geotecnia aplicada a estudio de Canales presas, trasvases y otrosDocente: Ing. Hernan Fernandez
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFacultad de INGENIERA
Escuela Acadmico Profesional de INGENIERA HIDRULICA
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Captulo VII: GEOTECNIA APLICADA A ESTUDIO DE CANALES, PRESAS, TRASVASES Y OTROS
Influencia de las condiciones geolgicas en los estudios de canales
Problemas de emplazamiento, exploracin y aplicacin en Presas.
Estudios de trasvases sobre suelos y rocas. Problemas de aguas subterrneas en el diseo de estructuras hidrulicas.
Programas exploratorios para diversas categoras de estructuras hidrulicas .
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EL MEDIO GEOLGICO Y SU RELACIN CON LA INGENIERA
El medio geolgico esta en continua evolucin y los procesos afectan tanto los materiales
rocos a los suelos como al medio natural en su conjunto. El antrpico, representado por las
ciudades, la infraestructuras, obras pblicas, etc., irrumpe con frecuencia en regiones
geolgicamente inestables modificando, incluso desencadenando, los procesos geolgicos.
La bsqueda de soluciones armnicas
entre el medio geolgico y el antrpico
precisa de la consideracin previa de
ciertos factores diferenciadores entre
ambos, cuyo desconocimiento es causa
de interpretaciones errneas. Entre
estos factores destacan:
La escala geolgica y la ingenieril
El tiempo geolgico y el antrpico
El lenguaje geolgico y el ingenieril
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Ingeniera del terreno, geotecnia
Aplicaciones de los conceptos y de la informacin de las ciencias geolgicas-geotcnicas al
estudio del comportamiento del terreno para optimizar sus condiciones de ocupacin
Disciplinas bsicas:
Resistencia de materiales Geologa y geomorfologa Mecnica de suelos Mecnica de rocas Hidrologa e hidrulica
INGENIERA GEOTCNICA.
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CONSIDERACIONES PREVIAS
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Propiedades de los materiales tipo cohesivo
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INFRAESTRUCTURAS DE REGULACIN HDRICA
Las infraestructuras de regulacin hdrica, y en particular las grandes presas, constituyen una de las tipologas esenciales de la ingeniera civil. La
regulacin de los recursos hdricos es una funcin bsica del proyecto, que de
forma ordinaria est vinculado a otras funciones: abastecimiento, regado,
refrigeracin, produccin energtica, (regulacin de avenidas)
Estos proyectos tienen una gran capacidad transformadora del
territorio, con marcados impactos
positivos y negativos. La
construccin supone una
alteracin potente del rgimen
hidrolgico, y la explotacin
implica la gestin y transferencia
de importantes volmenes de
recursos hdricos.
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El objetivo primordial es almacenar
grandes cantidades de agua para
diferentes propsitos:
Riego.Abastecimiento poblacional.Generacin de energa hidroelctrica.
Control de inundaciones.Para recreacin, pesca, actividades deportivas.
Usos mltiples.
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En la actualidad hay aprox. unas 45.000 presas en todo el mundo, regulando cerca
del 15% de los caudales superficiales fluyentes. La superficie ocupada por el agua
embalsada es del 1% de la superficie; y la fragmentacin del continuo hidrolgico
ha afectado al 60% de los ros.
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De acuerdo al tipo de material predominante en su construccin se clasifican en dos
grupos: presas de materiales sueltos y presas de fbrica (concreto).
TIPOS DE PRESAS
Presas de Tierra:Secciones Homogneas.Seccin graduada o zonada, con ncleo impermeable.Seccin de enrrocamiento (escollera) con corazn impermeable.Presas de pantalla.
Presas de concreto u hormign:Presas de gravedad (mayor volumen de hormign sin estribos).Presas de contrafuerte (presas de gravedad aligeradas conelementos estructurales transversales)
Presas de Arco gravedad (con estribos y planta en arcos)Presas de arco bveda (estructuras esbeltas, planta y seccin curva)
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Presas de Tierra:
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PARTES CONSTITUYENTES DE UNA PRESA
Presa (material de concreto o de tierra)Aliviaderos o vertedor de excedencias.Obras de toma.Vaso de almacenamientoObras miscelneas (Instalaciones, vialidad)
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Presas de gravedad
Son estructuras de hormign de seccin
triangular; la base es ancha y se va
estrechando hacia la parte superior; la cara
que da al embalse es prcticamente vertical.
Vistas desde arriba son rectas o de curva
suave. La estabilidad de estas presas radica
en su propio peso. Es el tipo de construccin
ms duradero y el que requiere menor
mantenimiento. Su altura suele estar
limitada por la resistencia del terreno.
Debido a su peso las presas de gravedad de
ms de 20 m de altura se construyen sobre
roca.
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Presas de bveda o de arco
Este tipo de presa utiliza los fundamentos
tericos de la bveda. La curvatura
presenta una convexidad dirigida hacia el
embalse, as la carga se distribuye por
toda la presa hacia los extremos; las
paredes de los estrechos valles y caones
donde se suele construir este tipo de
presa. En condiciones favorables, esta
estructura necesita menos hormign que
la de gravedad, pero es difcil encontrar
emplazamientos donde se puedan
construir.
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Presas de contrafuertes
Las presas de contrafuertes tienen una pared
que soporta el agua y una serie de
contrafuertes o pilares, de forma triangular,
que sujetan la pared y transmiten la carga del
agua a la base. Estas presas precisan de un 35 a
un 50% del hormign que necesitara una de
gravedad de tamao similar. Hay varios tipos de
presa de contrafuertes: los ms comunes son de
planchas uniformes y de bvedas mltiples. A
pesar del ahorro de hormign las presas de
contrafuertes no son siempre ms econmicas
que las de gravedad. El coste de las
complicadas estructuras para forjar el hormign
y la instalacin de refuerzos de acero suele
equivaler al ahorro en materiales de
construccin. Pero este tipo de presa es
necesario en terrenos poco estables.
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METODOLOGA DE LOS ESTUDIOS GEOLGICOS Y GEOTCNICOS
Los estudios
geolgicos y
geotcnicos de
presas se desarrollan
en consonancia con
las distintas fases del
proyecto y
construccin de una
presa
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Estudios a realizar para construir las
presas:
1.- Estudio Hidrogeolgico.
2.- Estudio topogrfico.
3.- Estudio geolgico.
4.- Estudios geotcnicos.
5.- Estudios econmicos.
6.- Estudios de Impacto ambiental.
ESTUDIOS A REALIZAR EN PRESAS
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RECONOCIMIENTOS GEOLGICOS E INVESTIGACIONES in situ
Las investigaciones in situ para presas dependen tanto de las condiciones geolgicas
como el tipo de presa, sus dimensiones y estructuras auxiliares, debiendo adaptar en
cada caso los reconocimientos a las condiciones del proyecto.
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Aspectos a considerar en los estudios geolgicos, regionales y
estudios previos de cerradas.
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CRITERIOS GEOLGICO-
GEOTCNICOS DE SELECCIN DE
PRESAS
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Cmo seleccionar el tipo de presa?, Cules son las caractersticas
principales?
1.- Debe ser lo ms impermeable posible, geolgicamente ptima.
2.- Debe poseer un sitio adecuado para colocar la presa, es decir, una
garganta y un suelo resistente.
3.- Disponibilidad de materiales de construccin prxima a la presa.
4.- Geolgicamente estable para fundar estribos.
5.- Buena capacidad de almacenamiento, es decir, que se almacenen
grandes volmenes de agua, con costos relativamente bajos.
6.- agua de buena calidad.
7.- Sitio apropiado para la colocacin de aliviaderos u obras de toma.
CARACTERISTICAS DE UNA PRESA
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Materiales geolgicos para la construccin:
Se inicia en los estudios previos, deben cumplir
los siguiente requisitos:
-Volumen apropiado a la magnitud de la presa.
-Calidad adecuada para los diferentes fines.
-Distancia operativa.
-Facilidad de extraccin.
-Condiciones medio-ambientales aceptables
para su explotacin.
CARACTERISTICAS DE UNA PRESA
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MATERIALES GEOLGICOS PARA LA CONSTRUCCIN DE PRESAS
Segn la utilizacin del material se tiene:
Ncleos impermeables: Impiden el paso a
travs del cuerpo de la
presa:
-Baja permeabilidad < 10-5cm/seg.
-Arcillas y limos o arenas con alto contenido
de arcillas, o margas y argilitas.
-IP entre 15 y 35.
-Se compactan en espesores de 20 a 30 cm
con rodillo pata de cabra.
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Espaldones o escolleras:
-Transmiten a la presa resistencia y
estabilidad, y la protegen de la erosin.
-Se compactan a menores de 2 m de
altura con rodillos vibratorios.
-Menor al 5% de finos y bien gradados.
Filtros y drenes:
-Evitan el paso de las partculas finas de
los materiales contiguos y permiten el
drenaje
-Son materiales granulares, con criterio
granulomtrico estricto, ausencia de finos,
alta resistencia e inalterables.
ridos para hormigones.
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Fuerzas Ejercidas
CONDICIONES
GEOLGICO-
GEOTECNICAS DE
CIMENTACIN EN
PRESAS
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Mecanismos de Rotura
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MECANISMO DE FALLA EN PRESAS TIERRA
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MECANISMO DE FALLA EN PRESAS TIERRA
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