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ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
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CONSORCIO PARINACOCHAS
INFORME 03. EST. BÁSICOS Y COMPLEMENTARIOS
ESTUDIO DE DISEÑOS – PRESA ANCASCOCHA
HOJA DE CONTROL DE CALIDAD
DOCUMENTO INFORME 03. EST. BASICOS Y COMPLEMENTARIOS – EST. DE DISEÑOS – PRESA ANCASCOCHA
PROYECTO ELABORACION DEL EXPEDIENTE TECNICO: “AMPLIACION DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA”
CÓDIGO OH1554-IN03-AX08.1-Ed01
AUTOR FIRMA RCB
FECHA 29/09/2014
VERIFICADO FIRMA FOT
FECHA 05/10/2014
DESTINATARIO GRA - PRIDER
NOTAS TERCER INFORME
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
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ÍNDICE
1. INTRODUCCION ........................................................................................................................................ 1
2. MEMORIA DE CÁLCULO ........................................................................................................................... 2
2.1. ANCHO DE CORONACION ................................................................................................................................................ 2
2.2. BORDE LIBRE O RESGUARDO ........................................................................................................................................... 2
2.3. ANALISIS DE ESTABILIDAD DE LA PRESA ..................................................................................................................... 5
2.3.1. METODOLOGIA .................................................................................................................................................... 5
2.3.2. PARÁMETROS GEOTECNICOS ........................................................................................................................ 7
2.3.3. MEMORIA DE CÁLCULO ................................................................................................................................... 8
2.3.4. CONCLUSIONES .................................................................................................................................................18
2.4. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE..................................................................................................................19
2.5. ANALISIS DE FILTRACIONES ............................................................................................................................................24
2.5.1. BASE DE CÁLCULOS .........................................................................................................................................24
2.5.2. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS .......................................................................................................................24
2.5.3. RESULTADOS .......................................................................................................................................................27
2.5.4. CAUDAL DE INFILTRACIÓN ...........................................................................................................................39
2.5.5. CONCLUSIONES .................................................................................................................................................40
2.6. SIFONAMIENTO Y DISTRIBUCION DE LAS SUBPRESIONES EN LA CIMENTACION DE LA PRESA .......41
2.6.1. VERIFICACION DE SEGURIDAD AL SIFONAMIENTO ...........................................................................41
2.6.2. DISTRIBUCION DE LAS SUBPRESIONES EN LA CIMENTACION DE LA PRESA...........................44
2.7. DISEÑO DE LA DESCARGA DE FONDO .......................................................................................................................44
2.8. DISEÑO DEL ALIVIADERO DE DEMASÍAS ...................................................................................................................50
2.8.1. FUNCION ..............................................................................................................................................................50
2.8.2. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO HIDRAULICO DEL ALIVIADERO ......................................50
2.8.3. MEMORIA DE CÁLCULO .................................................................................................................................50
3. CONCLUSIONES....................................................................................................................................... 58
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1. INTRODUCCION
Una de las primeras y principales actividades de la ingeniería es la construcción de obras de irrigación.
Todas las grandes civilizaciones se han caracterizado por la construcción de embalses de almacenamiento
y estructuras de conducción para suplir sus necesidades y satisfacer las demandas de irrigación surgidas
del desarrollo y expansión de la agricultura organizada. Al operar en las condiciones de restricción
impuestas por circunstancias locales, especialmente de clima y topografía, el poderío económico de las
civilizaciones sucesivas estaba ligado a la experiencia y conocimientos en materia de ingeniería de
recursos hidráulicos. La prosperidad, la salud y el progreso material se ligaron cada vez más a la habilidad
de almacenar y conducir el agua.
En un contexto nacional, la utilización apropiada y oportuna de los recursos hidráulicos, sigue siendo una
de las contribuciones más vitales de la ingeniería a la sociedad pero hay que tener en cuenta que en las
zonas áridas el agua es un recurso escaso, tiene que usarse inteligentemente. Cada vez es más urgente e
indispensable realizar un manejo racional del agua, pues la principal y primera fuente de agua es su buen
manejo. No basta ahorrar agua, sino que es necesario concebir el uso del agua en correspondencia con su
elevado costo y escasez.
No tendría ningún sentido gastar enormes cantidades de dinero para regular y conducir el agua hasta los
lugares de consumo, distribuirla y usarla con bajísima eficiencia. Es pues necesario recordar y tener
presente que por lo general, sólo comprendemos la importancia y el valor del agua cuando la perdemos.
Para que esto no ocurra, es indispensable reflexionar y, luego, actuar sobre el manejo del recurso e ir a
una gestión eficiente del agua.
El diseño de la presa responderá a una serie de factores que deben integrarse: los geotécnicos
(cimentación e impermeabilidad del vaso y disponibilidad de materiales), hidrológicos (capacidad de
regulación del embalse y las dimensiones de los órganos de desagüe), de aporte de sedimentos (volumen
de embalse muerto y localización de los desagües profundos), etc.
En ese contexto, a continuación detallamos los criterios hidráulicos y metodologías aplicadas al proyecto
“Ampliación de la Presa Ancascocha y Afianzamiento del Valle de Yauca” en las obras de regulación y
obras conexas así como en las de conducción y derivación.
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2. MEMORIA DE CÁLCULO
2.1. ANCHO DE CORONACION
El ancho de la corona de una presa depende de varias consideraciones, como son:
- Altura e importancia de la estructura.
- Requerimiento de ancho para proveer masa a la estructura para resistir a los efectos sísmicos y
contrarrestar las fuerzas de empuje.
- Requerimiento de tránsito vehicular.
- Practicidad de construcción
La fórmula, C = 0.6h, se aplica a presas de concreto, de altura mayor a 15.0 m. En este caso, resulta un
ancho mínimo de 3.71 m, considerando para ello una altura de 38.24 m .El ancho de corona adoptado es
de 5.0 m, distribuidos de la siguiente manera: 3.0 m de ancho de coronación efectivo y un metro a cada
lado de este en voladizo armado a fin de permitir la circulación vehicular y camiones grúa durante el
periodo constructivo.
Elevación del Terreno Natural (Cauce de río – Eje de Presa): 3394.00 m.s.n.m.
Elevación de la Corona de Presa: 3432.237 m.s.n.m.
Altura de Presa (desde su cimentación): 38.24 m
Coeficiente de Aceleración Máxima: 0.48g
2.2. BORDE LIBRE O RESGUARDO
El borde libre es la diferencia de cotas entre el nivel máximo de embalse (NAME) y el de la coronación.
Este borde se fija en función al oleaje debido al viento y sismos.
La altura máxima de olas generadas por movimientos sísmicos, estimada a partir de los conocimientos
actuales, generalmente resulta menor que la del oleaje producido por vientos fuertes, excepto en casos
de resonancia cuya probabilidad es siempre incierta. Por dichos motivos y particularmente en este caso
por la extensión del vaso y porque topográficamente no es abrigado, es válido estimar el bordo libre
suponiendo que la altura máxima del oleaje es la correspondiente al viento. Su valor se determina en
función del “fetch efectivo” y de la velocidad y dirección del mismo sobre las aguas del embalse. El valor
del “fetch” se obtiene de acuerdo con la expresión:
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Vista en Planta del Embalse Ancascocha
Donde Lx representa la longitud de los radios medidos a intervalos regulares de ángulos entre la
dirección del viento y un máximo de 5º a cada lado de éste. El resultado así obtenido da un valor Fe =
1567.04 m.
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1.-
LINEA N° L X (m) Ɵ (°) COS Ɵ L X .COSƟ
L 02 829.81 10 0.985 817.20
L 01 961.91 5 0.996 958.25
L C 1020.94 0 1.000 1020.94
L 01 1240.46 5 0.996 1235.74
L 02 2244.36 10 0.985 2210.27
L 03 2377.03 15 0.966 2296.03
L 04 2366.10 20 0.940 2223.40
Σ 6.868 10761.84
1567.04 m
Nota:
2.-
H= 0.89 m Altura de ola significante (Stevenson)
H= 1.34 m Altura de ola significante (Ibarren)
H= 1.12 m Altura de ola significante promedio
H 1 = 0.37 m
H 2 = 0.75 m
H 3 = 0.75 m
BL 1 = 1.86 m
BL 2 = 1.00 m
BL 3 = 1.98 m
BL 4 = 0.20 m
BL = 5.00 m
CALCULO DEL FETCH EFECTIVO
FETCH EFECTIVO =
Se han considerado radiales cada 5° de separación, suponiendo que la influencia del
viento se extiende solamente hasta 10° al lado izquierdo y 20° al lado derecho del
radial central.
CALCULO DE LA ALTURA DEL BORDE LIBRE
Altura de Impacto de la Ola Promedio
Borde libre con respecto al NAME
Máximo asentamiento esperado por la presa,
considerando la influencia sísmica.
Tirante generado por máximas avenidas.
Altura de Resguardo Ajustada
Borde Libre Asumido
Se tiene una ola de altura significativa H=1.12 m y una altura de ola de impacto sobre el talud de H3=0.75
m, generándose un borde libre de 1.86 metros con respecto al NAME, considerándose un asentamiento
promedio esperado de 1.00 m, lo que sumado al tirante originado por el vertedero de excedencias (1.98
m) y a una altura de resguardo de 0.20 m, finalmente se tendría un borde libre total de 5.00 m.
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2.3. ANALISIS DE ESTABILIDAD DE LA PRESA
2.3.1. METODOLOGIA
Para abordar el análisis de seguridad de una presa hay que evaluar distintos factores que influirán en la
selección de los parámetros de cálculo, entre los aspectos a tener en cuenta tenemos:
Clasificación de la presa en función del riesgo potencial
Las presas se clasifican según sus características físicas (altura y volumen de embalse) y en función de las
consecuencias potenciales asociadas a su fallo, que se pueden medir en términos de pérdidas de vidas
humanas y económicas.
Para determinar la clasificación de las presas, nos basaremos en la siguiente denominación según su
factor de riesgo:
CORRESPONDENCIA ENTRE CLASIFICACION
CLASIFICACION FACTOR DE RIESGO
A Extremo
B Moderado
C Bajo
Para la situación de la presa Ancascocha, considerando la ubicación, aspectos geotécnicos y sísmicos, se
asume una clasificación A, con un factor de riesgo extremo.
Parámetros sismicos de diseño
Para analizar la seguridad de la presa se definen dos sismos uno de proyecto (TP) y otro extremo (TE),
para los que se exigen diferentes niveles de seguridad. Para seleccionar estos parámetros se tiene en
cuenta la peligrosidad sísmica de la zona y la clasificación de la presa.
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Dos niveles de aceleración pueden ser definidos para el proyecto: el Operating Basic Earthquake - OBE (o
Design Basic Earthquake – DBE) y el Máximum Design Earthquake - MDE. El OBE representa el nivel de
movimiento del suelo relacionado con la probabilidad del 50% de que no será excedido en 100 años, la
condición es que la estructura durante este terremoto no debe sufrir ningún daño.
El MDE, genera el mayor nivel del movimiento del terreno para el cual hay que diseñar o analizar las
estructuras, la condición es que las estructuras durante este terremoto pueden sufrir ciertos daños, pero
que sea posible hacer el saneamiento de dichos daños de modo económico. En el proyecto se adoptó el
nivel de riesgo de 10%.
Los niveles permitidos del riesgo sísmico han sido determinados de acuerdo a las recomendaciones de
USCOLD (1985):
- Sismo de Diseño Normal – “Operating Basic Earthquake” (OBE), definido por el nivel de riesgo
sísmico del 50 %, con periodo de retorno de 100 años.
- Sismo de Diseño Máximo (ac)– “Maximum Designe Earthquake” (MDE), definido por el nivel de
riesgo sísmico del 10 %, con periodo de retorno de 1,000 años y magnitud de aceleración
promedio de 0.48g.
En el caso de utilizar el método pseudo-estático para el diseño de la presa, el efecto sísmico se considera
como unas fuerzas aplicadas en el centro de gravedad de la estructura, obtenido a partir de la aceleración
de cálculo considerada.
Para el caso de la presa Ancascocha, se estimaron tanto los coeficientes sísmicos extremos como los de
diseño:
COEFICIENTE SISMICO EXTREMO PROYECTO
HORIZONTAL 0.48 g 0.24 g
VERTICAL 0.32 g 0.16 g
Condiciones de cálculo
COMBINACIONES DE ANÁLISIS
CONDICION SITUACION PESO PROPIO EMPUJE
HIDROSTÁTICO
EFECTO
SISMICO (TP)
EFECTO
SISMICO (TE) OLA SISMICA
PRESION
INTRESTICIAL
CON DRENES
EFICACES
NORMAL
Embalse Vacío X
Embalse Lleno X X X
ACCIDENTAL
Embalse Vacío X X
Embalse Lleno X X X X X
EXTREMO
Embalse Vacío X X
Embalse Lleno X X X X X
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Coeficientes de Seguridad
En el caso del cálculo de estabilidad de la presa, se usan dos coeficientes que se introducen en el cálculo
para minorar los efectos de deslizamiento y de volteo, sin embargo en otros países, y en los manuales del
USACE en concreto, se usa el coeficiente de factor de seguridad como el cociente de las fuerzas
estabilizadoras y desestabilizadoras.
Los valores de los coeficientes de seguridad están en función de la clasificación de la presa y de la
combinación de análisis consideradas, sin embargo en los manuales del USACE se diferencian en primer
lugar por estructuras críticas (Categoría A) y estructuras normales (Categorías B y C) y posteriormente se
dan distintos valores según el nivel de caracterización del sitio de presa.
COEFICIENTES DE SEGURIDAD – DESLIZAMIENTO
SITUACIÓN
CLASIFICACION DE LA PRESA
A B C
MÁXIMO RESIDUAL MÁXIMO RESIDUAL MÁXIMO RESIDUAL
NORMAL 1.5 5.0 1.4 5.0 1.4 4.0
ACCIDENTAL 1.2 4.0 1.2 3.0 1.1 3.0
EXTREMO >1.0 3.0 >1.0 2.0 >1.0 >1.0
COEFICIENTES DE SEGURIDAD – VOLTEO
SITUACIÓN
CLASIFICACION DE LA PRESA
A B C
NORMAL 3.0 2.5 2.0
ACCIDENTAL 2.0 2.0 1.5
EXTREMO 1.5 1.5 1.2
2.3.2. PARÁMETROS GEOTECNICOS
Para el desarrollo del presente análisis se utilizaron los siguientes parámetros, recogidos del estudio de
geotecnia, haciendo énfasis a los resultados de laboratorio de la muestra extraída del sondeo diamantino
P-09, la cual se encuentra estratégicamente ubicada (punto más cercano al cauce del río), teniendo en
cuenta que lo recomendable es considerar lo información proveniente de métodos directos como lo son
los sondeos diamantinos.
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VISTA EN PLANTA DE LA UBICACIÓN DE LA EXTRACCION DE LA MUESTRA
PARÁMETROS GEOTECNICOS EMPLEADOS
PROCEDENCIA DE DATA PROFUNDIDAD
0.66 Kg/cm2 64.92 KPa CORTE DIRECTO (MSP9-M03) 14.35 - 14.65
1.50 Kg/cm2 147.10 KPa CORTE DIRECTO (MSP9-M03) 14.35 - 14.65
275000.00 Kg/cm2 26968.29 MPa BIBLIOGRAFIA
5200.00 Kg/cm2 509.95 MPa CONSTANTES ELASTICAS (MB-P9-2) 11.65 - 11.90
0.11 Kg/cm2 10.79 KPa CORTE DIRECTO (MSP9-M03) 14.35 - 14.65
20.20 ° CORTE DIRECTO (MSP9-M03) 14.35 - 14.65
PARÁMETRO
MODULO DE YOUNG - CONCRETO
COHESIÓN (CIMENTACION)
DESCRIPCION
ANGULO DE FRICCION (CIMENTACIÓN)
MODULO DE YOUNG - CIMENTACION
MÁXIMO ESFUERZO CORTANTE (CIMENTACION)
MÁXIMO ESFUERZO NORMAL (CIMENTACION)
2.3.3. MEMORIA DE CÁLCULO
Para el desarrollo del análisis de la presa Ancascocha se utilizó la ayuda del software CADAM, el cual se
basa en el método de gravedad (equilibrio cuerpo rígido), en el que se lleva a cabo el análisis de
estabilidad para cargas hidrostáticas y cargas sísmicas. El software permite utilizar varias opciones de
modelado asi como poder verificar el comportamiento estructural de la presa (geometría, presiones,
propagación de grietas y criterios de drenaje)
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CUADRO: FACTORES DE SEGURIDAD OBTENIDOS EN EL ANALISIS
SITUACION
FACTOR DE
SEGURIDAD DE
DESLIZAMIENTO
FACTOR DE
SEGURIDAD DE
DESLIZAMIENTO
RESIDUAL
FACTOR DE
SEGURIDAD
AL VOLTEO
(A. Arriba)
FACTOR DE
SEGURIDAD
AL VOLTEO
(A. Abajo)
FACTOR DE
SEGURIDAD
CONTRA LA
FLOTACIÓN
Normal
Embalse Vacío 0.792 1.902 3.255 1.829 2.585
Embalse Lleno 0.548 1.331 3.190 1.470 2.277
Extremo
Máximas
Aceleraciones 2.991 7.559 1.741 2.981 3.437
Aceleraciones
Continuas 3.125 7.760 2.195 2.405 3.011
MÍNIMOS FACTORES DE SEGURIDAD REQUERIDOS
Normal
Embalse Vacío
1.500 5.000 3.000 3.000 1.500
Embalse Lleno
Extremo
Máximas
Aceleraciones
(Sísmo) 1.000 3.000 1.500 1.500 1.300
Aceleraciones
Continuas
(Sísmo)
CONDICIONES DE ESTABILIDAD
Normal
Embalse Vacío Inestabilidad Inestabilidad Estable Inestabilidad Estable
Embalse Lleno Inestabilidad Inestabilidad Estable Inestabilidad Estable
Extremo
Máximas
Aceleraciones Estable Estable Estable Estable Estable
Aceleraciones
Continuas Estable Estable Estable Estable Estable
2.3.4. CONCLUSIONES
En atención a los resultados del cálculo puede concluirse que la estabilidad de la presa presenta
problemas, estableciéndose que:
- Para el presente análisis se ha considerado los resultados de métodos directos (sondeos
diamantinos) en lo que a caracterización geotécnica se refiere.
- La presa no es estable a deslizamiento debido a condiciones inadecuadas presentes respecto a
sus parámetros geotécnicos.
- La presa no es estable al Volteo Aguas Abajo, debido a las circunstancias descritas en la
conclusión anterior.
- La presa es estable a la Flotación generada por los esfuerzos de la subpresión ya que en el diseño
actual de la presa se ha considerado una estructura de drenaje adecuada para aliviar estos
efectos.
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- Se deberá de considerar realizar mayor investigación del subsuelo por métodos directos (sondeos
diamantinos) en lugares cercanos al eje propuesto en el estudio de factibilidad a fin de evaluar y
proyectar la ubicación de una nueva cerrada con las condiciones geotecnicas adecuadas.
2.4. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE
Para el cálculo de la capacidad portante se ha realizado el análisis en la sección critica, es decir, en donde
la presa alcanza su mayor altura teniendo en cuenta el ancho efectivo de la corona de la misma (3.00
metros) y la longitud de la corona referenciada al cauce del río (39.08 metros).
Vista en planta de la presa proyectada.
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Sección Tipo de la Presa Proyectada Referenciada a la Presa Existente
Los parámetros geotécnicos utilizados en el análisis son los resultados de los ensayos realizados a
testigos de los sondeos diamantinos, específicamente en el sondeo P-09 a profundidades entre 14.35 a
14.65 metros.
1813 Kg/m3 1.813 gr/cm3 CORTE DIRECTO (MSP9-M03) 14.35 - 14.65
0.11 Kg/cm2 10.79 KPa CORTE DIRECTO (MSP9-M03) 14.35 - 14.65
20.20 ° CORTE DIRECTO (MSP9-M03) 14.35 - 14.65ANGULO DE FRICCION (CIMENTACIÓN)
DENSIDAD
COHESIÓN (CIMENTACION)
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CARGA TRASMITIDA POR EL CUERPO DE LA PRESA HACIA LA CIMENTACION
D A B h VP γ PA C γ CIM
γW H W Q T μ P o P´ o Q B Q NETA Q´ B Q´NETA
(m) (m) (m) (m) (m3
) (Tn/m3
) (m2
) (Tn/m3
) (Tn/m3
) (m) (Tn) (Tn/m2
) (Tn/m2
) (Tn/m2
) (Tn/m2
) (Tn/m2
) (Tn/m2
) (Tn/m2
) (MPa) (Kg/cm2
)
1.00 39.08 3.00 31.54 3697.75 2.40 117.24 1.81 1.00 2.30 8874.60 2.30 1.81 -0.49 75.70 73.89 73.40 73.89 0.72 7.39
2.00 39.08 3.00 32.54 3814.99 2.40 117.24 1.81 1.00 3.30 9155.98 3.30 3.62 0.32 78.10 74.48 74.80 74.48 0.73 7.45
3.00 39.08 3.00 33.54 3932.23 2.40 117.24 1.81 1.00 4.30 9437.35 4.30 5.43 1.13 80.50 75.07 76.20 75.07 0.74 7.51
4.00 39.08 3.00 34.54 4049.47 2.40 117.24 1.81 1.00 5.30 9718.73 5.30 7.24 1.94 82.90 75.66 77.60 75.66 0.74 7.57
5.00 39.08 3.00 35.54 4166.71 2.40 117.24 1.81 1.00 6.30 10000.10 6.30 9.05 2.75 85.30 76.25 79.00 76.25 0.75 7.62
6.00 39.08 3.00 36.54 4283.95 2.40 117.24 1.81 1.00 7.30 10281.48 7.30 10.86 3.56 87.70 76.84 80.40 76.84 0.75 7.68
7.00 39.08 3.00 37.54 4401.19 2.40 117.24 1.81 1.00 8.30 10562.86 8.30 12.67 4.37 90.10 77.43 81.80 77.43 0.76 7.74
8.00 39.08 3.00 38.54 4518.43 2.40 117.24 1.81 1.00 9.30 10844.23 9.30 14.48 5.18 92.50 78.02 83.20 78.02 0.77 7.80
9.00 39.08 3.00 39.54 4635.67 2.40 117.24 1.81 1.00 10.30 11125.61 10.30 16.29 5.99 94.90 78.61 84.60 78.61 0.77 7.86
10.00 39.08 3.00 40.54 4752.91 2.40 117.24 1.81 1.00 11.30 11406.98 11.30 18.10 6.80 97.30 79.20 86.00 79.20 0.78 7.92
11.00 39.08 3.00 41.54 4870.15 2.40 117.24 1.81 1.00 12.30 11688.36 12.30 19.91 7.61 99.70 79.79 87.40 79.79 0.78 7.98
12.00 39.08 3.00 42.54 4987.39 2.40 117.24 1.81 1.00 13.30 11969.74 13.30 21.72 8.42 102.10 80.38 88.80 80.38 0.79 8.04
13.00 39.08 3.00 43.54 5104.63 2.40 117.24 1.81 1.00 14.30 12251.11 14.30 23.53 9.23 104.50 80.97 90.20 80.97 0.79 8.10
14.00 39.08 3.00 44.54 5221.87 2.40 117.24 1.81 1.00 15.30 12532.49 15.30 25.34 10.04 106.90 81.56 91.60 81.56 0.80 8.16
15.00 39.08 3.00 45.54 5339.11 2.40 117.24 1.81 1.00 16.30 12813.86 16.30 27.15 10.85 109.30 82.15 93.00 82.15 0.81 8.21
16.00 39.08 3.00 46.54 5456.35 2.40 117.24 1.81 1.00 17.30 13095.24 17.30 28.96 11.66 111.70 82.74 94.40 82.74 0.81 8.27
17.00 39.08 3.00 47.54 5573.59 2.40 117.24 1.81 1.00 18.30 13376.62 18.30 30.77 12.47 114.10 83.33 95.80 83.33 0.82 8.33
18.00 39.08 3.00 48.54 5690.83 2.40 117.24 1.81 1.00 19.30 13657.99 19.30 32.58 13.28 116.50 83.92 97.20 83.92 0.82 8.39
19.00 39.08 3.00 49.54 5808.07 2.40 117.24 1.81 1.00 20.30 13939.37 20.30 34.39 14.09 118.90 84.51 98.60 84.51 0.83 8.45
20.00 39.08 3.00 50.54 5925.31 2.40 117.24 1.81 1.00 21.30 14220.74 21.30 36.20 14.90 121.30 85.10 100.00 85.10 0.83 8.51
21.00 39.08 3.00 51.54 6042.55 2.40 117.24 1.81 1.00 22.30 14502.12 22.30 38.01 15.71 123.70 85.69 101.40 85.69 0.84 8.57
22.00 39.08 3.00 52.54 6159.79 2.40 117.24 1.81 1.00 23.30 14783.50 23.30 39.82 16.52 126.10 86.28 102.80 86.28 0.85 8.63
23.00 39.08 3.00 53.54 6277.03 2.40 117.24 1.81 1.00 24.30 15064.87 24.30 41.63 17.33 128.50 86.87 104.20 86.87 0.85 8.69
24.00 39.08 3.00 54.54 6394.27 2.40 117.24 1.81 1.00 25.30 15346.25 25.30 43.44 18.14 130.90 87.46 105.60 87.46 0.86 8.75
25.00 39.08 3.00 55.54 6511.51 2.40 117.24 1.81 1.00 26.30 15627.62 26.30 45.25 18.95 133.30 88.05 107.00 88.05 0.86 8.80
26.00 39.08 3.00 56.54 6628.75 2.40 117.24 1.81 1.00 27.30 15909.00 27.30 47.06 19.76 135.70 88.64 108.40 88.64 0.87 8.86
27.00 39.08 3.00 57.54 6745.99 2.40 117.24 1.81 1.00 28.30 16190.38 28.30 48.87 20.57 138.10 89.23 109.80 89.23 0.88 8.92
28.00 39.08 3.00 58.54 6863.23 2.40 117.24 1.81 1.00 29.30 16471.75 29.30 50.68 21.38 140.50 89.82 111.20 89.82 0.88 8.98
29.00 39.08 3.00 59.54 6980.47 2.40 117.24 1.81 1.00 30.30 16753.13 30.30 52.49 22.19 142.90 90.41 112.60 90.41 0.89 9.04
30.00 39.08 3.00 60.54 7097.71 2.40 117.24 1.81 1.00 31.30 17034.50 31.30 54.30 23.00 145.30 91.00 114.00 91.00 0.89 9.10
31.00 39.08 3.00 61.54 7214.95 2.40 117.24 1.81 1.00 32.30 17315.88 32.30 56.11 23.81 147.70 91.59 115.40 91.59 0.90 9.16
32.00 39.08 3.00 62.54 7332.19 2.40 117.24 1.81 1.00 33.30 17597.26 33.30 57.92 24.62 150.10 92.18 116.80 92.18 0.90 9.22
33.00 39.08 3.00 63.54 7449.43 2.40 117.24 1.81 1.00 34.30 17878.63 34.30 59.73 25.43 152.50 92.77 118.20 92.77 0.91 9.28
34.00 39.08 3.00 64.54 7566.67 2.40 117.24 1.81 1.00 35.30 18160.01 35.30 61.54 26.24 154.90 93.36 119.60 93.36 0.92 9.34
35.00 39.08 3.00 65.54 7683.91 2.40 117.24 1.81 1.00 36.30 18441.38 36.30 63.35 27.05 157.30 93.95 121.00 93.95 0.92 9.39
36.00 39.08 3.00 66.54 7801.15 2.40 117.24 1.81 1.00 37.30 18722.76 37.30 65.16 27.86 159.70 94.54 122.40 94.54 0.93 9.45
37.00 39.08 3.00 67.54 7918.39 2.40 117.24 1.81 1.00 38.30 19004.14 38.30 66.97 28.67 162.10 95.13 123.80 95.13 0.93 9.51
38.00 39.08 3.00 68.54 8035.63 2.40 117.24 1.81 1.00 39.30 19285.51 39.30 68.78 29.48 164.50 95.72 125.20 95.72 0.94 9.57
39.00 39.08 3.00 69.54 8152.87 2.40 117.24 1.81 1.00 40.30 19566.89 40.30 70.59 30.29 166.90 96.31 126.60 96.31 0.94 9.63
40.00 39.08 3.00 70.54 8270.11 2.40 117.24 1.81 1.00 41.30 19848.26 41.30 72.40 31.10 169.30 96.90 128.00 96.90 0.95 9.69
41.00 39.08 3.00 71.54 8387.35 2.40 117.24 1.81 1.00 42.30 20129.64 42.30 74.21 31.91 171.70 97.49 129.40 97.49 0.96 9.75
42.00 39.08 3.00 72.54 8504.59 2.40 117.24 1.81 1.00 43.30 20411.02 43.30 76.02 32.72 174.10 98.08 130.80 98.08 0.96 9.81
43.00 39.08 3.00 73.54 8621.83 2.40 117.24 1.81 1.00 44.30 20692.39 44.30 77.83 33.53 176.50 98.67 132.20 98.67 0.97 9.87
44.00 39.08 3.00 74.54 8739.07 2.40 117.24 1.81 1.00 45.30 20973.77 45.30 79.64 34.34 178.90 99.26 133.60 99.26 0.97 9.93
45.00 39.08 3.00 75.54 8856.31 2.40 117.24 1.81 1.00 46.30 21255.14 46.30 81.45 35.15 181.30 99.85 135.00 99.85 0.98 9.98
46.00 39.08 3.00 76.54 8973.55 2.40 117.24 1.81 1.00 47.30 21536.52 47.30 83.26 35.96 183.70 100.44 136.40 100.44 0.99 10.04
47.00 39.08 3.00 77.54 9090.79 2.40 117.24 1.81 1.00 48.30 21817.90 48.30 85.07 36.77 186.10 101.03 137.80 101.03 0.99 10.10
48.00 39.08 3.00 78.54 9208.03 2.40 117.24 1.81 1.00 49.30 22099.27 49.30 86.88 37.58 188.50 101.62 139.20 101.62 1.00 10.16
49.00 39.08 3.00 79.54 9325.27 2.40 117.24 1.81 1.00 50.30 22380.65 50.30 88.69 38.39 190.90 102.21 140.60 102.21 1.00 10.22
50.00 39.08 3.00 80.54 9442.51 2.40 117.24 1.81 1.00 51.30 22662.02 51.30 90.50 39.20 193.30 102.80 142.00 102.80 1.01 10.28
Tensión en la
Cimentación
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
OH1554-IN03-AX08.1-Ed01 22
CONSORCIO PARINACOCHAS
CAPACIDAD ADMISIBLE DE LA CIMENTACIÓN DE LA PRESA
Df g B c f N c N q N g g q qu qadm qadm
m kN/m3 m kN/m 2 º kN/m3 kN/m 2 kN/m 2 kN/m 2 kgf/cm2
1.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 17.75 425.47 141.82 1.45
2.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 35.50 541.33 180.44 1.84
3.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 53.25 657.20 219.07 2.23
4.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 71.00 773.07 257.69 2.63
5.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 88.75 888.94 296.31 3.02
6.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 106.50 1004.81 334.94 3.42
7.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 124.25 1120.68 373.56 3.81
8.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 142.00 1236.55 412.18 4.20
9.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 159.75 1352.42 450.81 4.60
10.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 177.50 1468.28 489.43 4.99
11.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 195.25 1584.15 528.05 5.39
12.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 213.00 1700.02 566.67 5.78
13.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 230.75 1815.89 605.30 6.17
14.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 248.50 1931.76 643.92 6.57
15.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 266.25 2047.63 682.54 6.96
16.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 284.00 2163.50 721.17 7.36
17.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 301.75 2279.36 759.79 7.75
18.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 319.50 2395.23 798.41 8.14
19.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 337.25 2511.10 837.03 8.54
20.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 355.00 2626.97 875.66 8.93
21.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 372.75 2742.84 914.28 9.33
22.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 390.50 2858.71 952.90 9.72
23.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 408.25 2974.58 991.53 10.11
24.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 426.00 3090.45 1030.15 10.51
25.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 443.75 3206.31 1068.77 10.90
26.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 461.50 3322.18 1107.39 11.30
27.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 479.25 3438.05 1146.02 11.69
28.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 497.00 3553.92 1184.64 12.08
29.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 514.75 3669.79 1223.26 12.48
30.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 532.50 3785.66 1261.89 12.87
31.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 550.25 3901.53 1300.51 13.27
32.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 568.00 4017.40 1339.13 13.66
33.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 585.75 4133.26 1377.75 14.05
34.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 603.50 4249.13 1416.38 14.45
35.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 621.25 4365.00 1455.00 14.84
36.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 639.00 4480.87 1493.62 15.23
37.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 656.75 4596.74 1532.25 15.63
38.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 674.50 4712.61 1570.87 16.02
39.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 692.25 4828.48 1609.49 16.42
40.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 710.00 4944.35 1648.12 16.81
41.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 727.75 5060.21 1686.74 17.20
42.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 745.50 5176.08 1725.36 17.60
43.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 763.25 5291.95 1763.98 17.99
44.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 781.00 5407.82 1802.61 18.39
45.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 798.75 5523.69 1841.23 18.78
46.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 816.50 5639.56 1879.85 19.17
47.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 834.25 5755.43 1918.48 19.57
48.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 852.00 5871.29 1957.10 19.96
49.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 869.75 5987.16 1995.72 20.36
50.00 17.75 3.00 10.79 20.20 15.02 6.53 5.54 17.75 887.50 6103.03 2034.34 20.75
CALCULO DE CAPACIDAD ADMISIBLE
DATOS DE CALCULO FALLA GENERAL POR CORTE
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CALCULO DE LA EXCENTRICIDAD
DATA EXTRAIDA DEL ANALISIS CON EL SOFTWARE CADAM
K= 0.50 Coeficiente de Subpresión
ɣa = 1000.00 Kg/m3 Peso Específico del Agua
h= 38.24 m Altura Efectiva de la Presa
B= 34.52 m Ancho de la Base de la Presa
S= 329963.40 Kg Subpresión del Agua
W = 1602421.83 Kg Peso Efectivo de la Presa
R N = 1272458.43 Kg Resultante Normal
X C= 12.66 m Centroide X
ɣaz = 1350.00 Kg/m3 Peso Específico del Azolve
F= 987050.88 Kg Fuerza de Empuje de los Sedimentos
Z= 11.67 m Espaciamiento Z
e X = 5.58 m Excentricidad
R= 97.08 % Factor de Seguridad
Según los resultados obtenidos, en las profundiades donde se fundara la presa (7 a 8 metros), se obtuvo
valores de carga trasmitida por el cuerpo de la presa hacia la cimentación en el orden de 7.74 a 7.80
Kg/cm2 y por contraparte también se obtuvieron valores de capacidad admisible de la cimentación en el
orden de 3.81 a 4.20 Kg/cm2, con lo cual se evidencia que en la zona en donde se fundara la presa, existe
baja capacidad portante, originándose con ello un alto incide de ocurrencia de asentamientos.
Para lograr obtener valores de capacidad portante aceptables, la presa se debería de fundar hasta los 19
metros de profundidad, situación inviable debido a la cercanía de la presa existente.
En relación al nivel de fundación de la presa (7 a 8 metros) la profundidad de excavación que se debiera
alcanzar para fundar la presa en el cauce del rio de manera segura pero que a su vez se encuentra
condicionado principalmente a la cercanía de la presa existente con la presa proyectada (alrededor de 60
metros), es decir, a mayor profundidad de excavación, los taludes de corte que se generarían para
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estabilizar la zona de excavación afectarían considerablemente la cimentación de la presa existente
originándose consecuentemente la inestabilidad de esta.
2.5. ANALISIS DE FILTRACIONES
Con el objeto de estimar las pérdidas de agua del embalse se efectuaron cálculos de filtración a través de
la cimentación de la presa a gravedad Ancascocha. Se realizó el análisis de filtración mediante el método
de Elementos Finitos utilizando el programa Slide, Rocscience Inc., Canadá, con los parámetros hidráulicos
y permeabilidad, obtenidos en base de las investigaciones geotecnicas realizadas hasta la fecha.
2.5.1. BASE DE CÁLCULOS
Descripción Coeficiente de permeabilidad
K (m/s)
Material 01 1x10E-4
Material 02 1x10E-06
Material 03 1x10E-07
Material 04 1x10E-05
Cuerpo de Presa 1x10E-13
Inyecciones de
Impermeabilización
1x10E-09
Pantalla de Jet Grouting 1x10E-11
Cuadro 1. Coeficiente de permeabilidad empleados en el análisis
2.5.2. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS
El análisis de las filtraciones se ha realizado a través del programa SLIDE, mediante modelo con elementos
finitos en 02 situaciones a embalse lleno sin tratamiento geotécnico (sin pantalla impermeable) y a
embalse lleno con tratamiento geotécnico (con pantalla impermeable).
Análisis de Filtración
El análisis de Filtración fue realizado utilizando 03 secciones transversales representativas de la presa
situadas en la margen izquierda, derecha y cauce de la desembocadura de la presa, considerando para
ello la carga hidrostática del Nivel Máximo Ordinario (N.A.M.O.) de 3427.237 m.s.n.m., el nivel de
desplante de la cimentación de la presa y los parámetros geotécnicos proporcionados (pruebas de
permeabilidad – sondeos diamantinos).
Asi mismo como complemento, se muestran los resultados obtenidos del análisis de redes de flujo,
velocidad de descarga y vectores de flujo.
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El análisis, se realizó para cada sección (0+035, 0+080 y 0+120) y con cada una en situación con
tratamiento geotécnico (impermeabilización) asi como sin tratamiento.
Las filtraciones a través de la presa y sus cimentaciones se han estimado en base de los resultados
obtenidos por metro lineal de la presa, longitud de la cimentación de la presa y distribución lineal de la
filtración en función de presión hidrostática a lo largo de la cimentación.
Figura. Ubicación de las Secciones Transversales de Análisis
0+120 0+080
0+035
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5 .005
1
NAM O = 3,427.237 m.s.n.m.
NAM E = 3,429.21 m.s.n.m.
NIVEL ACTUAL = 3403.000 m.s.n .m.
SECCION TIPICA PRESA ANCASCOCHA CORTE A - AESC: 1/250
ESC HORZ 1/250
ESC VERT 1/250
3375
3395
3400
3420
3440
3450
3455
3460
3375
3390
3410
3415
3420
3425
3430
3435
3445
5 15 20 30-5-10-30-50-60-70
CT=3402.367
CR=3396.000
CUERPO DE PRESA
Concreto f 'c = 175 Kg/cm2
0.1
1.01.0
0.8
ALIVIADERO DE PRESAConcreto f 'c = 280 Kg/cm2
NIVEL ACTUAL
3403.000 m.s.n.m.
INYECCIONES DE JET GROUTING
CORONA = 3,432.240 m.s.n.m.
1.0
1.0
ENROCADO
4 .70
.50
4 .03
34.21
3390
3385
3405
3380
3425
3410
3415
3430
3445
3435
3465
3380
3385
3400
3405
3395
3450
3440
3455
3460
3465
100 25 40350-25 -15-20-40-55 -35-45-65
ALIVIADERO DE PRESA
Concreto f 'c = 280 Kg/cm2
CORONA = 3,415.100 m.s.n.m.
NAM O = 3412.300 m.s.n .m.
EMBALSE ACTUAL
CUERPO DE PRESA EXISTENTE
EMBALSE ADICIONAL
CORONA DE PRESA
CUENCO AM ORTIGUADOR
45 50 55 60 65 70
T UNEL DE DRENAJE Elev. 3409.779
Figura. Sección Tipo de la Presa
Figura. Perfil Geotecnico (Eje de Presa) - Permeabilidades
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2.5.3. RESULTADOS
DISGRESION DE ELEMENTOS FINITOS (PERFIL 0+035 – MARGEN IZQUIERDA)
SIN TRATAMIENTO GEOTECNICO
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REDES DE FLUJO (PERFIL 0+035 – MARGEN IZQUIERDA)
SIN TRATAMIENTO GEOTECNICO
VELOCIDAD DE DESCARGA (PERFIL 0+035 – MARGEN IZQUIERDA)
SIN TRATAMIENTO GEOTECNICO
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VECTORES DE FLUJO (PERFIL 0+035 – MARGEN IZQUIERDA)
SIN TRATAMIENTO GEOTECNICO
DISGRESION DE ELEMENTOS FINITOS (PERFIL 0+035 – MARGEN IZQUIERDA)
CON TRATAMIENTO GEOTECNICO
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REDES DE FLUJO (PERFIL 0+035 – MARGEN IZQUIERDA)
CON TRATAMIENTO GEOTECNICO
VELOCIDAD DE DESCARGA (PERFIL 0+035 – MARGEN IZQUIERDA)
CON TRATAMIENTO GEOTECNICO
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VECTORES DE FLUJO (PERFIL 0+035 – MARGEN IZQUIERDA)
CON TRATAMIENTO GEOTECNICO
DISGRESION DE ELEMENTOS FINITOS (PERFIL 0+080 – CAUCE)
SIN TRATAMIENTO GEOTECNICO
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REDES DE FLUJO (PERFIL 0+080 – CAUCE)
SIN TRATAMIENTO GEOTECNICO
VELOCIDAD DE DESCARGA (PERFIL 0+080 – CAUCE)
SIN TRATAMIENTO GEOTECNICO
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VECTORES DE FLUJO (PERFIL 0+080 – CAUCE)
SIN TRATAMIENTO GEOTECNICO
DISGRESION DE ELEMENTOS FINITOS (PERFIL 0+080 – CAUCE)
CON TRATAMIENTO GEOTECNICO
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REDES DE FLUJO (PERFIL 0+080 – CAUCE)
CON TRATAMIENTO GEOTECNICO
VELOCIDAD DE DESCARGA (PERFIL 0+080 – CAUCE)
CON TRATAMIENTO GEOTECNICO
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VECTORES DE FLUJO (PERFIL 0+080 – CAUCE)
CON TRATAMIENTO GEOTECNICO
DISGRESION DE ELEMENTOS FINITOS (PERFIL 0+120 – MARGEN DERECHA)
SIN TRATAMIENTO GEOTECNICO
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CONSORCIO PARINACOCHAS
REDES DE FLUJO (PERFIL 0+120 – MARGEN DERECHA)
SIN TRATAMIENTO GEOTECNICO
VELOCIDAD DE DESCARGA (PERFIL 0+120 – MARGEN DERECHA)
SIN TRATAMIENTO GEOTECNICO
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CONSORCIO PARINACOCHAS
VECTORES DE FLUJO (PERFIL 0+120 – MARGEN DERECHA)
SIN TRATAMIENTO GEOTECNICO
DISGRESION DE ELEMENTOS FINITOS (PERFIL 0+120 – MARGEN DERECHA)
CON TRATAMIENTO GEOTECNICO
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CONSORCIO PARINACOCHAS
REDES DE FLUJO (PERFIL 0+120 – MARGEN DERECHA)
CON TRATAMIENTO GEOTECNICO
VELOCIDAD DE DESCARGA (PERFIL 0+120 – MARGEN DERECHA)
CON TRATAMIENTO GEOTECNICO
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VECTORES DE FLUJO (PERFIL 0+120 – MARGEN DERECHA)
CON TRATAMIENTO GEOTECNICO
2.5.4. CAUDAL DE INFILTRACIÓN
Para el cálculo del caudal de infiltración que se producirá en la cimentación de la presa, se utiliza los
caudales registrados por metro lineal al pie del talud aguas abajo para cada caso, asi mismo para poder
determinar la longitud de recorrido de las filtraciones se utiliza la longitud registrada que las líneas de
flujo realizan hasta el punto de análisis. A continuación se muestran los resultados obtenidos:
Condiciones Caudal Estimado Ancho de Análisis
Aguas Arriba 0.00028828 m3/seg/m 39.08 m 0.01126598 m3/seg 11.26566696 lt/seg 355284.02 m3/año 0.355284 MMC
Aguas Abajo 0.00083783 m3/seg/m 39.08 m 0.03274240 m3/seg 32.74147964 lt/seg 1032564.21 m3/año 1.032564 MMC
Condiciones Caudal Estimado Ancho de Análisis
Bajo las Inyecciones 0.00000170 m3/seg/m 39.08 m 0.00006652 m3/seg 0.06651621 lt/seg 2097.71 m3/año 0.002098 MMC
Despues de las Inyecciones 0.00000171 m3/seg/m 39.08 m 0.00006670 m3/seg 0.06669597 lt/seg 2103.38 m3/año 0.002103 MMC
Aguas Abajo 0.00000161 m3/seg/m 39.08 m 0.00006308 m3/seg 0.06308117 lt/seg 1989.38 m3/año 0.001989 MMC
CALCULO DE FILTRACIONES SIN TRATAMIENTO (PERFIL 0+080)
Caudal de Perdida Bajo la Presa Caudal de Perdida Anual
CALCULO DE FILTRACIONES CON TRATAMIENTO (PERFIL 0+080)
Caudal de Perdida Bajo la Presa Caudal de Perdida Anual
Condiciones Caudal Estimado Ancho de Análisis
Aguas Arriba 0.00086154 m3/seg/m 88.69 m 0.07640998 m3/seg 76.40784318 lt/seg 2409665.21 m3/año 2.409665 MMC
Aguas Abajo 0.00095290 m3/seg/m 88.69 m 0.08451270 m3/seg 84.51033471 lt/seg 2665192.54 m3/año 2.665193 MMC
Condiciones Caudal Estimado Ancho de Análisis
Bajo las Inyecciones 0.00000237 m3/seg/m 88.69 m 0.00021036 m3/seg 0.21035792 lt/seg 6634.03 m3/año 0.006634 MMC
Despues de las Inyecciones 0.00000522 m3/seg/m 88.69 m 0.00046325 m3/seg 0.46323264 lt/seg 14608.91 m3/año 0.014609 MMC
Aguas Abajo 0.00000957 m3/seg/m 88.69 m 0.00084914 m3/seg 0.84912089 lt/seg 26778.63 m3/año 0.026779 MMC
CALCULO DE FILTRACIONES SIN TRATAMIENTO (PERFIL 0+035)
Caudal de Perdida Bajo la Presa Caudal de Perdida Anual
CALCULO DE FILTRACIONES CON TRATAMIENTO (PERFIL 0+035)
Caudal de Perdida Bajo la Presa Caudal de Perdida Anual
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
OH1554-IN03-AX08.1-Ed01 40
CONSORCIO PARINACOCHAS
Condiciones Caudal Estimado Ancho de Análisis
Aguas Arriba 0.00053882 m3/seg/m 82.39 m 0.04439338 m3/seg 44.39213682 lt/seg 1399989.63 m3/año 1.399990 MMC
Aguas Abajo 0.00088155 m3/seg/m 82.39 m 0.07263090 m3/seg 72.62887089 lt/seg 2290488.20 m3/año 2.290488 MMC
Condiciones Caudal Estimado Ancho de Análisis
Bajo las Inyecciones 0.00000067 m3/seg/m 82.39 m 0.00005544 m3/seg 0.05543868 lt/seg 1748.36 m3/año 0.001748 MMC
Despues de las Inyecciones 0.00000258 m3/seg/m 82.39 m 0.00021294 m3/seg 0.21293099 lt/seg 6715.18 m3/año 0.006715 MMC
Aguas Abajo 0.00000197 m3/seg/m 82.39 m 0.00016229 m3/seg 0.16228728 lt/seg 5118.03 m3/año 0.005118 MMC
CALCULO DE FILTRACIONES SIN TRATAMIENTO (PERFIL 0+120)
Caudal de Perdida Bajo la Presa Caudal de Perdida Anual
CALCULO DE FILTRACIONES CON TRATAMIENTO (PERFIL 0+120)
Caudal de Perdida Bajo la Presa Caudal de Perdida Anual
RESULTADOS:
Condiciones
Aguas Arriba 0.13206934 m3/seg 132.06564696 lt/seg 4164938.86 m3/año 4.164939 MMC
Aguas Abajo 0.18988600 m3/seg 189.88068524 lt/seg 5988244.96 m3/año 5.988245 MMC
Condiciones
Bajo las Inyecciones 0.00033232 m3/seg 0.33231281 lt/seg 10480.11 m3/año 0.010480 MMC
Despues de las Inyecciones 0.00074288 m3/seg 0.74285960 lt/seg 23427.48 m3/año 0.023427 MMC
Aguas Abajo 0.00107452 m3/seg 1.07448934 lt/seg 33886.04 m3/año 0.033886 MMC
RESULTADO - CALCULO DE FILTRACIONES SIN TRATAMIENTO
Caudal de Perdida Bajo la Presa Caudal de Perdida Anual
RESULTADO - CALCULO DE FILTRACIONES CON TRATAMIENTO
Caudal de Perdida Bajo la Presa Caudal de Perdida Anual
2.5.5. CONCLUSIONES
Generales
Una presa es, en cierta forma, un impedimento interpuesto en la corriente para que el agua pase por
debajo de ella. La energía debe disiparse lo suficiente por fricción y otras pérdidas a través de esa
trayectoria, de forma de que salga (aguas abajo de la presa) sin provocar erosión (sifonamiento) que
ponga en riesgo la estructura.
Realizando una comparación general queda establecido que la situación más crítica se presenta en la
situación sin tratamiento, en donde las filtraciones tendrían un recorrido libre en toda la cimentación de la
presa y una longitud de sus líneas de flujo corta; originando de esta manera: perdida de agua y una carga
hidráulica elevada que podría provocar la erosión de los materiales finos en la cimentación de la presa.
Caso contrario ocurre en la situación con tratamiento, en donde se considera una pantalla impermeable
bajo la cimentación de la presa, con la cual se alarga el recorrido de las líneas de flujo, reduciendo de esta
manera el riesgo de sifonamiento y evitando la perdida de agua, garantizando la estanqueidad del
embalse.
Redes de Flujo:
En este análisis se muestra el desarrollo de la carga hidráulica a lo largo de la cimentación generada por
los máximos embalses; el análisis nos indica que la carga hidráulica disminuye a medida que se
profundiza cada vez más en la cimentación y también cuando las líneas de flujo alargan su recorrido,
ahora bien haciendo una comparación para cada situación se puede observar que en la situación con
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proyecto, se logra que el recorrido de estos flujos se alarguen y por ende el caudal de filtración
disminuya.
Velocidad de Descarga:
El recorrido del flujo de agua a través de los diferentes estratos de materiales encontrados bajo la
cimentación de la presa es mayor en las zonas donde existe permeabilidad debido a que el flujo sigue
una ruta sinuosa a través de los vacíos del estrato, caso contrario ocurre en las zonas semipermeables a
impermeables.
La velocidad de descarga también está relacionada con el recorrido de las filtraciones en la cimentación
de la presa, debido a ello al considerar una pantalla de impermeabilización en la cimentación de la presa,
queda establecido que al alargar las líneas de flujo, la velocidad de descarga será mucho menor.
Vectores de Flujo:
Los vectores de flujo generados por el programa Slide, nos muestran el recorrido de las corrientes de
filtraciones bajo la cimentación de la presa y una magnitud aproximada en que estas se desarrollan.
Caudales de Infiltración:
De los resultados obtenidos del análisis de caudal de infiltración, se puede determinar que las filtraciones
disminuyen considerablemente desde perdidas anuales de 5.99 MMC (sin tratamiento) a 0.034 MMC (con
tratamiento) si se considera un tratamiento adecuado de impermeabilización (profundidades de 50
metros) en el cauce de la presa.
2.6. SIFONAMIENTO Y DISTRIBUCION DE LAS SUBPRESIONES EN LA CIMENTACION DE LA PRESA
2.6.1. VERIFICACION DE SEGURIDAD AL SIFONAMIENTO
El fenómeno de tubificación (sifonamiento) se produce cuando se anulan las tensiones efectivas del suelo.
En estas condiciones, un suelo sin cohesión pierde completamente su resistencia al corte y pasa a
comportarse como un fluido.
La tubificación puede erosionar la cimentación de las presas, socavando estas, tanto desde aguas abajo
hacia aguas arriba como a la inversa.
El flujo tiende a ejercer presión sobre las partículas del suelo, y la fuerza de filtración actuante, definida
por unidad de volumen, puede arrastrarlas en el sentido de la corriente.
Las fuerzas que se oponen al arrastre del flujo es la trabazón entre las partículas (estructura) y su
cohesión, pero al emerger aguas abajo de la presa, es el peso sumergido del suelo la principal fuerza en
sentido opuesto, al menos en suelos sin cohesión.
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Levantamiento
En este tipo de tubificación se analizan los “reventones” donde la arena entraría en “ebullición”,
provocando el colapso de la obra si el peso del suelo resultaba insuficiente para contener el movimiento
ascendente del suelo bajo el efecto de la fuerza de filtración, en el momento de alcanzarse un
determinado gradiente, denominado “crítico”.
Se llama gradiente hidráulico crítico al que resulta del perfecto equilibrio entre estas fuerzas,
considerando el peso sumergido del suelo. El gradiente crítico es aproximadamente igual a 1, puesto que
el peso saturado de los suelos es aprox. el doble del peso específico del agua (γsumergido = γsaturado - γagua).
METODOLOGIA DE CÁLCULO
El flujo ascendente disminuye la tensión de las partículas sólidas. Si el gradiente que origina el flujo de
agua es suficientemente grande, puede darse el caso de que la tensión efectiva se anule.
En esta situación en la que se anula la tensión efectiva, la masa de suelo no es capaz de soportar ninguna
tensión vertical y se dice que se encuentra en estado de sifonamiento. En esta situación el agua arrastra
hacia arriba a las partículas sólidas que se encuentra a su paso. Un ejemplo son las arenas movedizas.
El gradiente a partir del que se produce sifonamiento es el gradiente hidráulico crítico.
El sifonamiento (ireal >ic) sólo ocurre en suelos granulares ya que en los finos, las fuerzas de cohesión
mantienen unidas a las partículas en grandes grumos, siendo muy difícil que se produzca este fenómeno.
Existe riesgo de que se produzca sifonamiento en determinadas estructuras hidráulicas como por ejemplo
en el pie del talud aguas abajo de una presa. Para evitar este fenómeno se debe establecer un factor de
seguridad F mayor de 2.
0.2. real
c
i
iF
Siendo ireal =h/L. Gradientes reales del orden de 0,6 - 0,7 no dan problemas pero sí pueden darlo entorno
a 1.
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CONDICION - CON TRATAMIENTO DE IMPERMEABILIZACION
CONDICION - SIN TRATAMIENTO DE IMPERMEABILIZACION
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CONDICION
DE ANÁLISIS
PROFUNDIDAD
DE
EXCAVACION
(m)
hA (m) hB (m) Δ H (m) nE Δ h L (m)
GRADIENTE
HIDRÁULICO
MEDIO
ɣSAT
(TN/m3)
GRADIENTE
HIDRAULICO
CRÍTICO IC
COEFICIENTE
DE
SEGURIDAD
CONDICION
DE
ESTABILIDAD
Sin
Tratamiento7.70 33.24 9.00 24.24 22.00 1.10 1.44 0.77 2.59 1.59 2.08 Aceptable
Con
Tratamiento7.70 33.24 9.00 24.24 23.00 1.05 30.93 0.03 2.59 1.59 46.66 Aceptable
2.6.2. DISTRIBUCION DE LAS SUBPRESIONES EN LA CIMENTACION DE LA PRESA.
En un punto del cimiento de la presa, se denomina “subpresión” a la presión intersticial existente en dicho
punto. En el presente análisis se realizara una “distribución” o ley que proporcione la presión intersticial
en cualquier punto del cimiento de la presa, pudiendo obtenerse matemáticamente valores de las
presiones intersticiales en algunos puntos del cimiento y se supondrá que la variación de presiones
intersticiales entre dos puntos consecutivos es lineal.
En los puntos de intersección de las equipotenciales con el cimiento (ver figuras anteriores), se
proporciona los siguientes valores de la subpresión:
SITUACIÓN
Sin
Tratamiento
Con
Tratamiento
332.40 - 10.n.Δh
UZ =(hA -nΔ h) ɣW
(KN/m2
)
332.40 - 10.n.Δh
Δ h
1.05
1.10
33.24
hA (m)
33.24
nE
23.00
Δ H (m)
24.24
22.00 24.24
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
1.50 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00
315.87 310.36 299.35 288.33 277.31 266.29 255.27 244.25 233.24 222.22 211.20 200.18 189.16 178.15 167.13 156.11 145.09 134.07 123.05 112.04 101.02 90.00
3.22 3.16 3.05 2.94 2.83 2.72 2.60 2.49 2.38 2.27 2.15 2.04 1.93 1.82 1.70 1.59 1.48 1.37 1.25 1.14 1.03 0.92
1.50 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00
316.59 311.32 300.78 290.24 279.70 269.17 258.63 248.09 237.55 227.01 216.47 205.93 195.39 184.85 174.31 163.77 153.23 142.70 132.16 121.62 111.08 100.54 90.00
3.23 3.17 3.07 2.96 2.85 2.74 2.64 2.53 2.42 2.31 2.21 2.10 1.99 1.88 1.78 1.67 1.56 1.46 1.35 1.24 1.13 1.03 0.92
UZ (Kg/cm2
)
PUNTO
Sin
Tratamiento
Con
Tratamiento
n
UZ (KN/m2
)
UZ (Kg/cm2
)
UZ (KN/m2
)
n
2.7. DISEÑO DE LA DESCARGA DE FONDO
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1.0
Tubería: Tubería de Hierro Dúctil N.A.M.O. 3427.24 m.s.n.m.
Q= 4.50 m3/seg Ingreso: Km 0+000 3404.00 m.s.n.m.
Salida: Km 0+610 3398.85 m.s.n.m.
2.0
ΔH= 28.39 m
PN = 0.28 MPa
DN= 1200.00 mm
σ T = 420.00 MPa
FS= 3.00
e R = 1.19 mm
3.0
3.1
Q CAP = 4.50 m3/seg
C C = 0.62
H T = 23.24 m
C V = 0.96
Cd= 0.59
D I = 1.20 m
A= 1.13 m2
Q= 14.18 m3/seg
V 1 = 12.56 m/seg
Q CAP = 4.50 m3/seg
Cd= 0.97
D I = 1.20 m
H T = 22.64 m
A= 1.13 m2
Q= 23.07 m3/seg
V 1 = 20.44 m/seg
A= 1.13 m2
Q CAP = 4.50 m3/seg
V 1 = 3.99 m/seg
Velocidad Hidráulica en la Sección (1)
Parámetros Hidráulicos de Diseño Aceptables
ANÁLISIS EN LAS SECCIONES (0) Y (1)
Área de la Sección de la Tubería
Mínimo Caudal Requerido para el Sistema
Velocidad Hidráulica en la Sección (1)
DIMENSIONAMIENTO PRELIMINAR DE LA CONDUCCION
Resistencia Mínima a la Tracción
Diámetro Nominal Comercial
Factor de Seguridad de Diseño
Estableciendo Condiciones a Sección Llena
Área de la Sección de la Tubería
Considerandose como Orificio
Parámetros Hidráulicos de Diseño Aceptables
Mínimo Caudal Requerido para el Sistema
Coeficiente de Contracción
Carga Hidráulica Sobre el Ingreso de la Tubería
DISEÑO HIDRAULICO DE LA TUBERIA A PRESION - CORA CORA
CARACTERISTICAS DE LA LINEA DE CONDUCCION AGUAS ARRIBA:
DIMENSIONAMIENTO PRELIMINAR DE LA TUBERIA
Con la información topográfica del perfil del terreno y perfil de la linea de conducción, se procede con el dimensionamiento
previo y con ello cumplir lo requisitos hidraulicos necesarios
Mínimo Espesor Requerido
Desnivel de Caída Total
Presión Nominal de Trabajo
Área de la Sección de la Tubería
Coeficiente de Velocidad
Coeficiente de Descarga
Diámetro Interno de la Tubería
CALCULO HIDRAULICO DEL INGRESO A LA DESCARGA DE FONDO
Considerandose como Compuerta
Velocidad Hidráulica en la Sección (1)
Mínimo Caudal Requerido para el Sistema
Coeficiente de Descarga
Diámetro Interno de la Tubería
Carga Hidráulica Sobre el Ingreso de la TuberíaTgHCdAQ 2
TgHCdAQ 2
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3.2
Y= 1.00E-06 m2/seg
Re= 4.77E+06
ê = 1.00E-03 m
8.34E-04
f= 0.019
L= 609.62 m
hf= 7.769 m
C= 120
hf= 6.150 m
n= 0.012
hf= 6.965 m
hf= 7.769 m
A R = 3.40 m
H R = 3.25 m
A B = 11.05 m2
t= 0.025 m
SV
= 0.10 m
q 90.00 °
Cf= 2.42
Kr= 0.389
Vr= 0.41 m/seg
hR = 0.0033 m
t= 0.025 m
Vr= 0.41 m/seg
q 90.00 °
α 23.41 °
SV
= 0.10 m
hR = 0.017 m
SH= 0.80 m
N V = 27.00
N H = 3.06
A N = 8.56 m2
A B = 11.05 m2
Vr= 0.41 m/seg
Kr= 0.502 m
hR = 0.0042 m
hR = 0.008 m
h= 7.777 m
Pérdida por Fricción
Número de Barras Horizontales en la Rejilla
Ancho de la Estructura de Soporte de la Rejilla
Altura de la Estructura de Soporte de la Rejilla
Area Bruta de la Estructura de la Rejilla
Espesor de las Barras de Rejilla
Espaciamiento Vertical entre las Barras de la Rejilla
Angulo de Inclinación de la Rejilla con la horizontal
Método de Kirschmer (Para rejillas parcialmente sumergidas y flujo normal al plano)
CALCULO DE LA PERDIDA DE CARGA POR INGRESO AL BOCAL DE INGRESO A TUBERIA A PRESION (REJILLA):
Cálculo de la Pérdida de Carga Promedio por Rejilla
Viscosidad del Agua a 20°C de Temperatura
Número de Reynolds
DETERMINACION DE LAS PERDIDAS DE CARGA
PERDIDA DE CARGA POR FRICCION EN LA LINEA DE LA TUBERIA
Area Neta de Paso entre las Barras
Rugosidad Absoluta del Material del Tubo
Relación de Rugosidad Relativa
Asumiendo Factor de Fricción
Longitud de la Tubería
Pérdida por Fricción
Coeficiente de Pérdida de Hazen - W lliams
Pérdida por Fricción
Coeficiente de Pérdida de Manning
Espaciamiento Horizontal entre las Barras de la Rejilla
Número de Barras Verticales en la Rejilla
Método de Creager (Para Rejillas Completamente Sumergidas)
Pérdida de Carga por Rejilla Asumida
Velocidad de Llegada sobre la Rejilla Aceptable
Ángulo de Ingreso ó Desviación Frontal
Espaciamiento Vertical entre las Barras de la Rejilla
Pérdida de Carga por Rejilla Sumergida
Espesor de las Barras de Rejilla
Angulo de Inclinación de la Rejilla con la horizontal
Velocidad de Llegada sobre la Rejilla Aceptable
Método de Houk (U.S.B.R.)
Velocidad de Llegada sobre la Rejilla Aceptable
Según Darcy - W eibasch:
Según Hazen - W illiams:
Considerando el valor más crítico:
Según Chezy - Manning:
Coeficiente que Depende de la Forma de la Barra de la Rejilla
Coeficiente de Pérdida por Rejilla Parcialmente Sumergida
PERDIDA DE CARGA TOTAL
Pérdida de Carga Total
Pérdida de Carga por Rejilla Parcialmente Sumergida
Area Bruta de la Estructura de la Rejilla
Coeficiente de Pérdida por Rejilla Completamente Sumergida
Pérdida de Carga por Rejilla Sumergida
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3.3
ΔH= 28.39 m
h= 7.777 m
ΔH= 20.609 m
ΔH= 20.609 m.c.a.
ΔH= 2.02 bar
ΔH= 1.99 atm
ΔH= 202045.96 Pa
ΔH= 29.30 PSI
3.4
ELEVACIÓN
m.s.n.m. VELOCIDAD MAX. (m/seg) CAUDAL MÁX. (m3/seg) VELOCIDAD MAX. (m/seg) CAUDAL MÁX. (m3/seg)
3427.24 12.56 14.18 20.44 23.07
3427.00 12.50 14.11 20.34 22.95
3426.00 12.22 13.79 19.88 22.43
3425.00 11.93 13.46 19.41 21.90
3424.00 11.63 13.13 18.92 21.36
3423.00 11.33 12.79 18.43 20.80
3422.00 11.02 12.44 17.92 20.23
3421.00 10.70 12.08 17.40 19.64
3420.00 10.37 11.71 16.86 19.03
3419.00 10.03 11.32 16.30 18.40
3418.00 9.68 10.93 15.73 17.75
3417.00 9.32 10.51 15.13 17.08
3416.00 8.94 10.09 14.51 16.37
3415.00 8.54 9.64 13.86 15.64
3414.00 8.12 9.17 13.17 14.87
3413.00 7.68 8.67 12.45 14.06
3412.00 7.22 8.15 11.69 13.19
3411.00 6.73 7.59 10.87 12.27
3410.00 6.19 6.99 9.98 11.27
3409.00 5.61 6.33 9.01 10.17
3408.00 4.96 5.60 7.92 8.94
3407.00 4.22 4.77 6.66 7.51
3406.00 3.34 3.77 5.08 5.74
3405.00 2.19 2.48 2.72 3.07
3404.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Carga Total Aplicable
CARGA APLICABLE A LA CONDUCCION A PRESION
COMPUERTA ORIFICIO
EVALUACION DE LA VELOCIDAD Y CAUDALES EN LAS SECCIONES (0), (1) Y (2)
Evaluación de la Velocidad y Caudales entre las Secciones (0) y (1)
Carga Total Disponible
Pérdida de Carga Total
Carga Total Aplicable
Carga Total Aplicable
Carga Total Aplicable
Carga Total Aplicable
Carga Total Aplicable
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CONSORCIO PARINACOCHAS
ELEVACIÓN
m.s.n.m. VELOCIDAD (m/seg) CAUDAL (m3/seg) VELOCIDAD (m/seg) CAUDAL (m3/seg)
3427.24 21.35 24.10 23.60 26.64
3427.00 21.24 23.98 23.50 26.53
3426.00 20.78 23.45 23.08 26.05
3425.00 20.30 22.91 22.65 25.57
3424.00 19.81 22.36 22.21 25.07
3423.00 19.31 21.79 21.77 24.57
3422.00 18.79 21.21 21.31 24.05
3421.00 18.26 20.61 20.85 23.53
3420.00 17.72 20.00 20.37 22.99
3419.00 17.16 19.36 19.88 22.44
3418.00 16.57 18.71 19.38 21.88
3417.00 15.97 18.03 18.87 21.30
3416.00 15.34 17.32 18.34 20.70
3415.00 14.69 16.58 17.80 20.09
3414.00 14.01 15.81 17.24 19.46
3413.00 13.29 15.00 16.66 18.81
3412.00 12.53 14.14 16.06 18.13
3411.00 11.72 13.23 15.44 17.43
3410.00 10.85 12.25 14.79 16.69
3409.00 9.90 11.18 14.11 15.93
3408.00 8.86 10.00 13.40 15.12
3407.00 7.67 8.66 12.64 14.27
3406.00 6.26 7.07 11.84 13.37
3405.00 4.43 5.00 10.98 12.40
3404.00 0.00 0.00 10.05 11.34
BERNOULLI (0) - (1) BERNOULLI (0) - (2)
CURVA VELOCIDAD / CAUDAL (SECCION 01)
Estableciendo Principio de la Conservación de la Energía - Bernoulli
Evaluación de la Velocidad y Caudales entre las Secciones (0), (1) y (2)
0.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.0020.0022.0024.00
3,400.00
3,405.00
3,410.00
3,415.00
3,420.00
3,425.00
3,430.00
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00
CAUDAL (m3/seg)
ELEV
AC
IÓ
N (m
.s.n.m
.)
VELOCIDAD (m/seg)
CAUDAL
VELOCIDAD
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
OH1554-IN03-AX08.1-Ed01 49
CONSORCIO PARINACOCHAS
3.4
ρ= 1000.00 Kg/m3
E L = 2050000000.00 N/m2
E M = 170000000000.00 N/m2
D I = 1.20 m
e R = 0.0012 m
a= 395.09 m/s
Δ V= 13.79 m/s
TC= 5.00 seg
TR = 3.09 seg
Considerar Sobrepresión Caso 02
Δ H1= 555.50 m.c.a.
Δ H2= 342.85 m.c.a.
Δ H= 342.85 m.c.a. =33.61 bar Sobrepresión para análisis
4.0
ΔH= 36.40 Bar
PN = 3.64 MPa
DN= 1200.00 mm
σ T = 420.00 MPa
FS= 3.00
e R = 15.40 mm
Celeridad de la Onda
Mínimo Espesor Requerido
CURVA VELOCIDAD / CAUDAL (SECCION 02)
Densidad del Líquido
Módulo de Elasticidad del Líquido
Módulo de Elasticidad del Material
Diámetro Interior de la Tubería
Presión Máxima frente la Presión Estática Normal (Sobrepresión) - Caso 01
Tiempo Crítico de Cierre de Válvulas
Considerando la variación rápida de la velocidad del caudal
Presión Máxima frente la Presión Estática Normal (Sobrepresión) - Caso 02
EVALUACION DE LA SOBRE PRESION (GOLPE DE ARIETE)
Valor Absoluto de la diferencia entre las velocidades antes y después del golpe de ariete
Mínimo Espesor Requerido
Considerando una variación lineal de la velocidad del caudal en función del tiempo.
Tiempo Requerido de Cierre de Válvulas
CALCULO DEL ESPESOR MINIMO DE TRABAJO EFECTIVO DE LA TUBERIA
Carga Total Incluyendo Sobrepresión
Presión de Trabajo Efectivo
Diámetro Nominal Comercial
Resistencia Mínima a la Tracción
Factor de Seguridad de Diseño
0.005.0010.0015.0020.0025.0030.00
3,400.00
3,405.00
3,410.00
3,415.00
3,420.00
3,425.00
3,430.00
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00
CAUDAL (m3/seg)
ELEV
AC
IÓ
N (m
.s.n.m
.)
VELOCIDAD (m/seg)
CAUDAL
VELOCIDAD
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
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2.8. DISEÑO DEL ALIVIADERO DE DEMASÍAS
2.8.1. FUNCION
La función de los aliviaderos en las presas es dejar pasar los caudales excedentes que puedan producirse
en las temporadas de lluvias, considerando para ello los periodos de retorno para máximas avenidas.
El cálculo de la capacidad de evacuación del aliviadero es de gran importancia en las presas de tierra y en
las de enrocado, que tienen el riesgo de ser destruidas si son rebasadas; mientras que, las presas de
concreto pueden soportar un rebasamiento moderado.
Además el aliviadero debe estar localizado de manera tal que las descargas no erosionen ni socaven el
talón aguas debajo de la presa. La superficie que forma el canal de descarga del vertedero debe ser
resistente a velocidades erosivas creadas por la caída desde la superficie del vaso a la del agua de
descarga, y generalmente, es necesario algún medio para la disipación de la energía al pie de la caída.
2.8.2. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO HIDRAULICO DEL ALIVIADERO
Los tipos de aliviaderos se clasifican de acuerdo a sus características más importantes, ya sea con respecto
al sistema de control, al sistema de descarga, o a otro componente. Con frecuencia se clasifican en
controlados o sin control, según tengan o no compuertas. Comúnmente se clasifica como los de descarga
libre (caída recta), de canal lateral, de canal abierto (de poca o mucha pendiente), de conducto de túnel,
de boca de caída (pozo o embudo), de alcantarilla o de sifón. Para el caso que nos corresponde se ha
adoptado un aliviadero en su inicio con un vertedero tipo Creager, sin control y de descarga libre, de
sección rectangular en su rápida, considerándose asi mismo una poza disipadora con sus respectivos
cuencos amortiguadores.
2.8.3. MEMORIA DE CÁLCULO
Para el cálculo del Tirante Normal del vertedero, se consideró un caudal de máximas avenidas laminado
de 111.06 m3/seg, para un periodo de retorno de 10,000 años, el aliviadero constará de los siguientes
componentes: vertedero tipo Creager, rápida y una poza de disipadora con sus respectivos cuencos
amortiguadores.
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
OH1554-IN03-AX08.1-Ed01 51
CONSORCIO PARINACOCHAS
1.0
L C= 20.00 m Longitud del Vertedero
P= 25.89 m Altura del Vertedero
Z= 0.00 Talud de los Muros Laterales en el Vertedero
H = 1.98 m Carga sobre el Vertedero
n= 0.00 Número de Contracciones
Cd= 2.00 Coeficiente de Descarga
Q C= 111.06 m3/seg Caudal que Fluye por el Vertedero
H MURO = 30.89 m Altura de los Muros de Encauzamiento en el Vertedero
BL V = 5.00 m Borde Libre en el Encauzamiento del Vertedero
N.A.M.O.= 3427.24 msnm Nivel de Agua Máximo Ordinario
N.A.M.E.= 3429.21 msnm Nivel de Agua Máxima Extraordinaria
EL. MURO= 3432.24 msnm Elevación del Muro de Encauzamiento en el vertedero
2.0 CALCULO DE LA CRESTA DEL AZUD
La sección de la Cresta del Azud, cuya forma se aproxima a la superficie inferior de la lámina vertiente que
sale por el vertedor, constituye la forma ideal para obtener óptimas descargas, dependiendo de la carga y de
la inclinación del paramento aguas arriba de la sección.
Ecuación para el gráfico de la curva aguas arriba:
En las que "K" y "n", son constantes.
DISEÑO HIDRAULICO DEL ALIVIADERO DE DEMASÍAS
CALCULO DEL TIRANTE SOBRE LA CRESTA DEL VERTEDERO
Se considera el vertedero como del tipo de Creager
n
oo H
XKx
H
Y
2
3
)1.0( HnHLCQ CdC
12
3
4
5
6
7
8
9
10
NAMO
P
yc
xc
Y
X
H
NAME
y1
B1
V
H
1.0
1.5
R
2.1
2.2
DETERMINACION DEL CAUDAL UNITARIO:
5.55 m3/s/m
0.20 m/seg
VELOCIDAD DE LLEGADA:
C
C
L
PH
qV
2.3
0.00 m.
CARGA DE VELOCIDAD:
g
VhV
2
2
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
OH1554-IN03-AX08.1-Ed01 52
CONSORCIO PARINACOCHAS
2.4
1.97 m.
2.5
0.00 K= 0.5
Talud: Vertical n= 1.873
2.6
X (m) Y (m)
0.000 0.000
0.100 -0.004
0.300 -0.029
0.500 -0.075
0.700 -0.141
0.900 -0.227
1.100 -0.330
1.300 -0.451
1.500 -0.590
1.700 -0.746
1.900 -0.918
2.100 -1.108
2.300 -1.313
2.460 -1.519
2.620 -1.725
2.780 -1.931
0.800 1.000
0.200 0.206
0.160 0.206
2.7
Con la relación hv/H: 0.00 Ingresamos a los monogramas, de donde se obtiene:
X c /H= 0.284 X c = 0.56 m
Yc /H= 0.126 Y c = 0.25 m
R 1 /H= 0.530 R 1 = 1.05 m
R 2 /H= 0.233 R 2 = 0.46 m
Ajustando el Perfil con el talud de la caja del canal colector en el inicio de su trazado.
DETERMINACION DE "K" y "n":
UBICACIÓN DE LOS ELEMENTOS PARA EL DIBUJO DE LA CURVATURA AGUAS ARRIBA:
ALTURA DE AGUA ANTES DEL REMANSO DE DEPRESION (he):
VALORES PARA DIBUJAR EL PERFIL AGUAS ABAJO: PERFIL CREAGER
-2.00
-1.80
-1.60
-1.40
-1.20
-1.00
-0.80
-0.60
-0.40
-0.20
0.00
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
PERFIL CREAGER
Ve hHh
H
hV
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
OH1554-IN03-AX08.1-Ed01 53
CONSORCIO PARINACOCHAS
3.0
3.1
Q CAP = 111.06 m3/seg
dc= 1.46 m
B 4 = 20.00 m
Z= 0.00 m
A C= 29.30 m2
TC= 20.00 m
Q= 111.06 m3/seg
Q CAP = 111.06 m3/seg
A C= 29.30 m2
V C= 3.79 m/seg
dn= 1.98 m
An= 39.51 m2
Vn= 2.81 m/seg
dc= 1.46 m
V C= 3.79 m/seg
he= 0.066 m
2.38 m 2.26 m
Parámetros Hidráulicos de Diseño Aceptables
Calculando la Velocidad Crítica
Caudal a Evacuar por la Rápida
Método 01: Estableciendo la Fórmula de la Fuerza Específica.
Tirante Crítico en la Sección de Control
Ancho de la Base en la Sección de Control
Talud en la Sección de Control
Área Hidráulica en la Sección de Control
Espejo de Agua en la Sección de Control
Caudal a Evacuar por la Rápida
Área Hidráulica en la Sección de Control
Velocidad Crítica en la Sección de Control
DISEÑO DE LA SECCION DE CONTROL
Velocidad Crítica en la Sección de Control (0)
Tirante Normal en el Canal de Entrada (-1)
Velocidad en el Canal de Entrada (-1)
Método 02: Estableciendo Bernoulli entre la entrada del canal (-1) y la sección de control (0)
Área Hidráulica Normal en el Canal de Entrada (-1)
DISEÑO HIDRAULICO DE LA RAPIDA
Valores Aceptables
Tirante Crítico en la Sección de Control (0)
Suma de las pérdidas de carga
Comprobando Igualdad
hvn
dn
hvc
he
dcso
0-1
21
23
21
T
AgQ
C
CA
QV
heg
Vcdc
g
Vndn
22
22
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
OH1554-IN03-AX08.1-Ed01 54
CONSORCIO PARINACOCHAS
3.2
Q CAP = 111.06 m3/seg
B 3 = 20.00 m
Z= 0.00
n= 0.017
S= 1.2500 m/m
y3 = 0.23 m
A= 4.58 m2
T= 20.00 m
P= 20.46 m
R= 0.22 m
V= 24.25 m/seg
E= 30.20 m-Kg/Kg
Re= 5410539.38
Tipo de Flujo= Turbulento
F= 16.18
Estado Flujo= Supercrítico
Q CAP = 111.06 m3/seg
H MURO = 1.50 m
BL R = 1.27 m
Ancho del Canal de la Rápida
Talud del Canal
Coeficiente de Manning
Pendiente de la Rápida
Tirante Normal
Área Hidráulica
Altura del Muro de Encauzamiento de la Rápida
Espejo de Agua
Perímetro Mojado
Rádio Hidráulico
Velocidad Media
Energía de Continuidad
Número de Reynolds
Número de froude
Parámetros Hidráulicos de Diseño Aceptables
DISEÑO HIDRAULICO DE LA RÁPIDA
Caudal a Evacuar por la Rápida
Borde Libre
y4
1
Z
BLR
B4
SECCION TIPO
RAPIDA
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
OH1554-IN03-AX08.1-Ed01 55
CONSORCIO PARINACOCHAS
4.0 DISEÑO HIDRAULICO DE LA POZA DE AMORTIGUACION
0
dC
hvc
Z0
Z1
d1
d2
P
dNS
B3
1 2
HPOZA
L
4.1
COTA 1= 3427.24 msnm
COTA 2= 3394.00 msnm
dc= 1.46 m
hVC= 0.73 m
Z 0 = 33.24 m
P= 1.00 m
Q CAP = 111.06 m3/seg
B 4 = 20.00 m
Z= 0.00
d 1 = 0.21 m
d 1 = 0.21 m
COTA 1= 3427.24 msnm
COTA 2= 3394.00 msnm
dc= 1.46 m
hVC= 0.73 m
Z 0 = 33.24 m
P= 1.00 m
Z 1 = 36.23 m
V 1 = 26.66 m/seg
A 1 = 4.17 m2
0.00 = 0.00 d1 + 20.00 d1 - 4.17
d 1 = 0.21 m
Resolviendo la Ecuación (Solo si la Sección en Análisis es Rectangular):
Resultado Considerando una Sección Rectangular
Profundidad de la Poza de Amortiguación
Cota de Inicio de Caída
Cota de Fin de Caída
Altura Total de Caída en la Sección de Control (0)
Tirante Conjugado Menor
Tirante Crítico en la Sección de Control (0)
Carga de la Velocidad Crítica en la Sección de Control (0)
Altura Total de Caída en la Sección (1)
Ancho de la Base en la Sección de Control
Talud del Canal
Tirante Conjugado Menor
Cota de Inicio de Caída
Cota de Fin de Caída
Tirante Crítico en la Sección de Control (0)
Carga de la Velocidad Crítica en la Sección de Control (0)
Altura Total de Caída en la Sección de Control (0)
Profundidad de la Poza de Amortiguación
DETERMINACION DEL TIRANTE CONJUGADO MENOR "d1"
Método 01: Estableciendo el Principio de Conservación de la Energía. De acuerdo a este principio, la altura de energía total en
la sección (0) debe de ser igual a la altura de energía en la sección (1)
Método 02: Estableciendo Bernoulli entre la Sección (0) y la Sección (1)
Área Hidráulica en la Sección (1)
Estableciendo la siguiente ecuación:
Caudal a Evacuar por el canal colector
Velocidad en la Sección (1)
110 dZPZhvcdc
2114
2
10 AdBzd
2
2
102gA
QdPZdchvc
0
dC
hvc
Z0
Z1
d1
d2
P
dNS
B3
1 2
HPOZA
L
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
OH1554-IN03-AX08.1-Ed01 56
CONSORCIO PARINACOCHAS
4.2
d 1 = 0.21 m
V 1 = 26.66 m/seg
d 2 = 5.39 m
d 2 = 5.69 m
A 1 = 4.17 m2
Q CAP = 111.06 m3/seg
Z 1 g 1 = 0.10
A 2 = 113.74 m2
Z 2 g 2 = 2.56
0.00
4.3
Q CAP = 111.06 m3/seg
B 3 = 20.00 m
Z= 0.00
n= 0.017
S= 0.0010 m/m
d NS= 2.08 m
A= 41.57 m2
T= 20.00 m
P= 24.16 m
R= 1.72 m
V= 2.67 m/seg
E= 2.44 m-Kg/Kg
Re= 4581952.79
Tipo de Flujo= Turbulento
F= 0.59
Estado Flujo= Subcrítico
Q CAP = 111.06 m3/seg
H POZA= 6.00 m
BL P = 3.92 m
Área Hidráulica en la Sección (1)
Caudal a Evacuar por el Sistema
Área Hidráulica en la Sección (2)
Tirante Conjugado Mayor
DETERMINACION DEL TIRANTE CONJUGADO MAYOR "d2"
Método 02: Estableciendo el método de la fuerza específica o función momentum (Sección Trapezoidal)
Método 01: Considerando una sección rectangular
Tirante Conjugado Menor
Velocidad en la Sección (1)
Tirante Conjugado Mayor
Centro de Gravedad de la Sección (1)
Centro de Gravedad de la Sección (2)
ESTIMANDO EL TIRANTE NORMAL DE SALIDA DE LA POZA DE AMORTIGUACION
Caudal en Entrega al Río
Ancho de la Poza de Amortiguación
Talud
Coeficiente de Manning
Pendiente de Entrega al Río
Tirante Normal Estimado
Área Hidráulica
Espejo de Agua
Perímetro Mojado
Rádio Hidráulico
Velocidad Media
Energía de Continuidad
Número de Reynolds
Número de froude
Parámetros Hidráulicos de Diseño Aceptables
Altura del Muro de Encauzamiento en la Poza de Amortiguación
Borde Libre
1
2
11
32 db
dbdZg
111
1
2
222
2
2
0 gZAgA
QgZA
gA
Q
1
2
112 811
2 gd
Vdd
4.4
F= 18.65
Se presenta un salto oscilante. Se producen ondas que causan daños a bancas de tierra y
enrocados de protección. Se Requiere un Tanque Amortiguador Tipo IV
VERIFICANDO CONDICIONES DEL SALTO
Si F = 1
Si 1 < F < 1.7
Si 1.7 < F < 2.5
Si 2.5 < F < 4.5
Si 4.5 < F < 9.0
Si F = 9.0 a mayor
Tipos de Salto Hidráulico según el Número de Froude:
El Flujo es crítico, no se forma ningún salto. No se Requiere Tanque Amortiguador.
La superficie del agua muestra ondulaciones y se presenta un salto ondulatorio. No se
Requiere Tanque Amortiguador.
Se presenta un salto débil. La velocidad se muestra uniforme y la pérdida de energía es
baja. Se Requiere un Tanque Amortiguador Tipo I
Se produce un salto permanente o estable. El resalto se encuentra bien balanceado y el
rendimiento en la disipación de energía es la mejor, variando entre 45% y el 70%. Se
Requiere un Tanque Amortiguador Tipo III
Se produce un salto fuerte. La acción del salto es brusca pero efectiva debido a que la
disipación de energía puede alcanzar el 85%. Se Requiere un Tanque Amortiguador Tipo II
Número de Froude
Considerar un Tanque Amortiguador Tipo II
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
OH1554-IN03-AX08.1-Ed01 57
CONSORCIO PARINACOCHAS
d 1 = 0.21 m
d 2 = 5.39 m.
d NS= 2.08 m.
Tirante Conjugado Menor
Tirante Conjugado Mayor
Tirante Normal en la Entrega al Río
Verificando el Resalto considerando 03 posibles casos:
Verificando Resultados, según la ubicación del salto:
Si dns = d 2
Se Produce un Salto Corrido, Considerar Cuencos Amortiguadores
Si dns > d 2
Salto Claro, el salto hidráulico se presentará al pie de la caída. Se requiere estructuras
para controlar su posición. Considerar cuencos amortiguadores.
Salto Corrido, la profundidad de la Poza es insuficiente para detener el agua, el salto
hidráulico se presentará aguas abajo de la corriente y no se elimina. No es recomendado.
Considerar cuencos amortiguadores.
Salto Ahogado, el resalto hidráulico se sumerge y se produce antes del pie de la caída.
Salto Ideal
Si dns < d 2
CUENCO AMORTIGUADOR TIPO II
Este tipo se desarrollo para cuencos disipadores de uso común en vertederos de presas altas y de presas de
tierra y para estructuras de canales grandes. El cuenco contiene bloques en la rápida del extremo aguas arriba y
un umbral dentado cerca del extremo aguas abajo. No se utilizan bloques de impacto debido a que las
velocidades relativamente altas que entran al resalto puedan causar cavitación en dichos bloques.
DESCRIPCION:
ANGULO DEL PERFIL DE PRESIONES PARA LA PROFUNDIDAD CONJUGADA
Para Froude= 18.65
4.10
d 2= 5.39 m
L= 22.10 m
d 1= 0.21 m d 2= 5.39 m
S 1= 0.21 m S 2= 0.81 m
W 1= 0.21 m W 2= 0.81 m
h1= 0.21 m h2= 1.08 m
L= 22.10 m Umbral= 0.11 m
Longitud del Resalto
DISEÑO DEL CUENCO AMORTIGUADOR
2d
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ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO DEL PROYECTO:
“AMPLIACIÓN DE LA PRESA ANCASCOCHA Y
AFIANZAMIENTO DEL VALLE DE YAUCA
Informe 3. Estudios Básicos y Complementarios
Estudio de Diseños - Presa Ancascocha
OH1554-IN03-AX08.1-Ed01 58
CONSORCIO PARINACOCHAS
3. CONCLUSIONES
ESTABILIDAD
Habiendose revisado el estudio geotécnico y vistas las diferencias identificadas a partir del ensayo en
muestra producto del sondeo diamantino (que es muy puntual), y por la geofísica (que es más general
porque abarca mayor cantidad de terreno al tránsito de las ondas), y siendo esta información de la
cimentación de la presa muy importante y determinante en lo que a la estabilidad de la presa se refiere,
es que los valores asumidos en el diseño de la presa son los resultantes de laboratorio de las muestras
aplicadas a los testigos del sondeo diamantino P-09, ya que en estos habría todo el respaldo técnico
necesario (método directo) para poder ser asumidas en la memoria de calculo del diseño de la presa.
En atención a los resultados del cálculo puede concluirse que la estabilidad de la presa presenta
problemas, estableciéndose que:
- Para el presente análisis se ha considerado los resultados de métodos directos (sondeos
diamantinos) en lo que a caracterización geotécnica se refiere.
- La presa no es estable a deslizamiento debido a condiciones inadecuadas presentes respecto a
sus parámetros geotécnicos.
- La presa no es estable al Volteo Aguas Abajo, debido a las circunstancias descritas en la
conclusión anterior.
- La presa es estable a la Flotación generada por los esfuerzos de la subpresión ya que en el diseño
actual de la presa se ha considerado una estructura de drenaje adecuada para aliviar estos
efectos.
CAPACIDAD PORTANTE
Según los resultados obtenidos, en las profundiades donde se fundara la presa (7 a 8 metros), se obtuvo
valores de carga trasmitida por el cuerpo de la presa hacia la cimentación en el orden de 7.74 a 7.80
Kg/cm2 y por contraparte también se obtuvieron valores de capacidad admisible de la cimentación en el
orden de 3.81 a 4.20 Kg/cm2, con lo cual se evidencia que en la zona en donde se fundara la presa, existe
baja capacidad portante, originándose con ello un alto incide de ocurrencia de asentamientos.
Para lograr obtener valores de capacidad portante aceptables, la presa se debería de fundar hasta los 19
metros de profundidad, situación inviable debido a la cercanía de la presa existente.
En relación al nivel de fundación de la presa (7 a 8 metros) la profundidad de excavación que se debiera
alcanzar para fundar la presa en el cauce del rio de manera segura pero que a su vez se encuentra
condicionado principalmente a la cercanía de la presa existente con la presa proyectada (alrededor de 60
metros), es decir, a mayor profundidad de excavación, los taludes de corte que se generarían para
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estabilizar la zona de excavación afectarían considerablemente la cimentación de la presa existente
originándose consecuentemente la inestabilidad de esta.
FILTRACIONES:
Condiciones
Aguas Arriba 0.13206934 m3/seg 132.06564696 lt/seg 4164938.86 m3/año 4.164939 MMC
Aguas Abajo 0.18988600 m3/seg 189.88068524 lt/seg 5988244.96 m3/año 5.988245 MMC
Condiciones
Bajo las Inyecciones 0.00033232 m3/seg 0.33231281 lt/seg 10480.11 m3/año 0.010480 MMC
Despues de las Inyecciones 0.00074288 m3/seg 0.74285960 lt/seg 23427.48 m3/año 0.023427 MMC
Aguas Abajo 0.00107452 m3/seg 1.07448934 lt/seg 33886.04 m3/año 0.033886 MMC
RESULTADO - CALCULO DE FILTRACIONES SIN TRATAMIENTO
Caudal de Perdida Bajo la Presa Caudal de Perdida Anual
RESULTADO - CALCULO DE FILTRACIONES CON TRATAMIENTO
Caudal de Perdida Bajo la Presa Caudal de Perdida Anual
De los resultados obtenidos del análisis de caudal de infiltración, se puede determinar que las filtraciones
disminuyen considerablemente desde perdidas anuales de 5.99 MMC (sin tratamiento) a 0.034 MMC (con
tratamiento) si se considera un tratamiento adecuado de impermeabilización (profundidades de 50
metros) en el cauce de la presa.
PROCESO CONSTRUCTIVO:
Con respecto al proceso constructivo de esta se pudieron identificar los siguientes problemas potenciales:
La cimentación de la presa proyectada se encontrara 60 metros aguas abajo de la presa existente
y a los 7.70 metros en profundidad promedio (Eje de Presa), por tal motivo se estima que al iniciar
los trabajos de movimiento de materiales en la cimentación de la presa, se encontraran materiales
muy saturados, plásticos y alterados que aumentarían el riesgo de colapso de los taludes
perfilados en toda la cimentación de la presa proyectada y no solo eso, sino que se debilitaría las
propiedades de resistencia de la presa existente, lo que consecuentemente obligaría por
seguridad durante todo el proceso constructivo al vaciado de la presa existente antes de iniciar
con los respectivos trabajos.
De generarse por seguridad constructiva este vaciado de la presa, se tendría un serio problema
con los usuarios en la parte baja, ya que se les condicionaría la dotación de agua para sus
cultivos, que en muchos casos son para consumo propio.
Según lo que se pudo observar en campo, la cimentación de la presa en su sector bajo (cauce de
río), se encuentra muy saturado de agua proveniente no solo por las filtraciones originadas por el
fracturamiento y/o del cuerpo de la presa existente, sino que también los las filtraciones bajo la
misma presa, el cual es un indicador que se deberá de tener las previsiones del caso para atenuar
estas filtraciones durante el periodo constructivo de la presa proyectada.
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Se deberá de considerar realizar mayor investigación del subsuelo por métodos directos (sondeos
diamantinos) en lugares cercanos al eje propuesto en el estudio de factibilidad a fin de evaluar y
proyectar la ubicación de una nueva cerrada con las condiciones geotecnicas adecuadas.
DIMENSIONAMIENTO RESUMEN DE LA PRESA
Tipo de Presa Concreto a Gravedad
Altura Total con Respecto a su Cimentación (Eje de Presa) 38.24 m
Altura Total con Respecto al terreno Natural (Eje de Presa) 30.54 m
Resistencia del Concreto (Cuerpo de Presa) 175 Kg/cm2
Ancho de Corona 5.00 m
N.A.M.O. 3427.237 m.s.n.m.
N.A.M.E. 3429.21 m.s.n.m.
N.A.M.I. 3404 m.s.n.m.
Nivel de Corona 3432.237 m.s.n.m.
Borde Libre 5.00 m
Volumen Total 82.48 MMC
Volumen Util 59.98 MMC
Volumen Muerto 22.5 MMC
Talud Aguas Arriba 1.0V:0.1H
Talud Aguas Abajo 1.0V:0.8H
Coeficiente Sísmico Extremo (T=1000 años) 0.48g
Coeficiente Sísmico de Proyecto (T=1000 años) 0.24g
Tipo de Aliviadero Sin Control
Vertedero Lateral
Tipo de Material Concreto Armado f´c=280 Kg/cm2
Caudal de Diseño (laminado, T=10,000 años) 111.06 m3/seg
Ancho de Verdero 20.00 m
Componentes Vertedero, Rápida y Poza de Amortiguación
Tipo de Tubería Hierro Dúctil
Diámetro Nominal 1200 mm
Espesor Mínimo de Tubería 15.40 mm
Presión Nominal de Trabajo 2.78 Bar
Presión de Trabajo Efectivo (sobrepresión) 36.40 Bar
Longitud de Tubería 610.00 m
Mínimo Caudal Requerido 4.50 m3/seg (Cora Cora)
1.50 m3/seg (Chaviña), 4.52 m3/seg (Yauca)
Máximo Caudal de descarga (a presión) 26.64 m3/seg
Mínimo Caudal de Descarga (a presión) 11.34 m3/seg
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