ponencia canales dic2015

7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015

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CONSIDERACIONESGEOTECNICAS PARA ELDISEÑO DE CANALES

Ponente:Ing. Roberto Carlos CachaySilva

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA

SEMANA DE INTEGRIDAD AGRÍCOLA



Son conductos abiertos en

los cuales el agua circula

debido a la acción de lagravedad y sin ninguna

presión, dado que la

superficie libre del liquido

esta en contacto con la

atmosfera.

CANALES



ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE LA SECCIÓNTRANSVERSAL DE UN CANAL

donde:

y = tirante de agua, altura que el agua

adquiere en la sección transversal

b = base del canal o ancho de soleraT = espejo de agua o superficie libre de agua

H = profundidad total del canal Hy = borde

libre

! = ancho de corona

" = #ngulo de inclinación de las paredes

laterales con la hori$ontal



RELACIONES GEOMÉTRICAS DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES MÁSFRECUENTES.



%a &eotecnia es la rama de la 'ngenier(a que se ocupa delestudio de la interacción de las construcciones con el terreno.



EL TERRENO COMO CIMIENTO: EL TERRENO COMO MATERIAL



EL TERRENO COMOPRODUCTOR DE CARGAS:

EL TERRENO COMO PROPIAESTRUCTURA:



)n el #rea de tra$ado de canales

se debe elaborar ensayos

geot*cnicos con el fin de:+alorar los taludes+!lasificación y propiedades del

suelo+-ermeabilidad del suelo, etc



INVESTIGACIÓN DE CAMPO

+ bicación y cantidades de calicatas a e/plorar.+ 0ccesibilidad al eje del canal.+ Situación legal del terreno.

EXPLORACIÓN DE CALICATAS

)l tipo de e/ploración de calicatas que se reali$a com1nmente en

obras hori$ontales se ejecuta en e/cavaciones de peque2a sección

en planta y generalmente a una profundidad m#/ima de 3.4 metros.

MUESTREO DE SUELOS



MUESTREO DE SUELOS

Muestras inalteradas

Son aquellas en las que se conserva la estructura y la humedad que tiene el

suelo en el lugar donde se obtenga la muestra.

%as muestras inalteradas se obtendr#n de suelos finos que puedan labrarse sin

que se disgreguen.

Muestras alteradas

Son aquellas que est#n constituidas por el material disgregado o fragmentado,



MUESTRAS ALTERADASMUESTRAS

INALTERADAS

Contenido de humedad. Contenido de sales.

Análisis granulométrico portamizado.

Limite liquido. Limite plástico. Limite de contracción

Corte directo



)5S067S 8) %0970T7'7

ENSA!S NORMA TECNICA

Contenido de humedad. Análisis granulométrico por

tamizado. Limite liquido, Limite plástico,limite de contracción.

Clasificación unificada de suelos(SUCS.

Contenido de sales totales

solu!les. Corte directo

"#$ %%&.') (AS#* +'

"#$ %%&.'- (AS#* +

"#$ %%&.'& (AS#* +%'-

"#$ %%&.'% (AS#* +-)

"#$ %%&.'/ (0S '%)) "#$ %%&.')' (AS#* +%1-1



Re"#isitos M$ni%os

Pro&#n'i'a' 'e ci%entaci(n:

La profundidad de extracción demuestras ser !"#$ por de%a&o derasante"



Re"#isitos M$ni%os

Clasi)caci(n 'e s#elos:

Para c'asi(car se necesitan 'os ensa)os de '*mite'*+uido ,LL-. '*mite p'stico ,LP- ) an'isis/ranu'om0trico" Se usa e' Sistema uni(cado dec'asi(cación de sue'os ) e' Sistema de 'a AAS1TO"Esto sir2e para e'a%orar e' per(' estrati/r(co"



Re"#isitos M$ni%os

Nivel &re*tico:

Es importante determinar 'a existencia de' ni2e'fretico. con e' (n de e2a'uar e' posi%'e efectode lic#aci(n o lic#e&acci(n 'e s#elos"



Re"#isitos M$ni%os

Conteni'o 'e sales enel s#elo:

Se/3n 'as especi(cacionesdadas en 'a ta%'a !4A5A56de' Ca'ifornia 7ui'din/Code



E+,osici(n a

S#l&atos

S#l&ato -S!/

en ag#a0,,%

Ti,o 'eCe%ento

M$ni%o&1c02g3c%4

Desprecia%'e8oderado

Se2ero8u) se2ero

$5!#$!#$5!#$$!#$$5!$$$$

8a)or de!$$$$

5II. IP,8S-.IS,8S-9

9 mas pu:o'ana

5;<$=!#=!#

2l US. +epartment of Agriculture, clasifica los suelos en clases3

ClasePorcenta5e 'e

sal

C'ase $> Li%re

C'ase !> Li/eramente afectadaC'ase ;> 8oderadamente afectadoC'ase => ?uertemente afectado

$5$"!#

$"!#5$"=#$"=#5$"@#8a)or +ue $"@#



Re"#isitos M$ni%os

E+,ansibili'a' 'el s#elo:

Los in2esti/adores 1o't: ) Gi%%s en

su 'i%ro Propiedades dein/enier*a de 'as arci''asexpansi2asB. c'asi(ca e' Potencia'de expansión se/3n e' 2a'or de'Indice p'stico ,IP-. para e''o serea'i:a e' ensa)o de Expansión

'i%re o e' ensa)o de Presión



6ra'o 'e

E+,ansi(n

In'ice 'e,lastici'a'

0 IP -7/

L$%ite'eContrac

ci(n-7/

Probablee+,ansi(n

-7/

8u) a'toA'to

8edio

7a&o

=#;# a 6!!# a ;<

!<

!!5!;

!$5!@

!#

=$;$5=$!$5;$

!$

IP -7/Levanta%iento

'e las#,er)cie -c%/

!$;$=$6$#$

$!6!=



Re"#isitos M$ni%os

Asenta%ientos:

Se de%e rea'i:ar e' ensa)o deconso'idación. de donde se determina e'Indice de compresión de 'a cur2a decompresi%'idad ,Cc-. ) 'a re'ación de

2ac*os inicia' ,e-"



Criterio S#elo

Ci%ientos

aisla'os-c%/

Plateas

-c%/

8ximoasentamiento

diferencia'

Arenas = =Arci''as 6"# 6"#

8ximoasentamiento

Arenas # # a"#

Arci''as "# "# a

!;"#



Re"#isitos M$ni%os

Asenta%ientos:

Se de%e rea'i:ar e' ensa)o deconso'idación. de donde se determina e'Indice de compresión de 'a cur2a decompresi%'idad ,Cc-. ) 'a re'ación de

2ac*os inicia' ,e-"



Criterio S#elo

Ci%ientos

aisla'os-c%/

Plateas

-c%/

8ximoasentamiento

diferencia'

Arenas = =Arci''as 6"# 6"#

8ximoasentamiento

Arenas # # a"#

Arci''as "# "# a!;"#



Re"#isitos M$ni%os

Ca,aci'a' Portante -"a'%/:

Com3nmente se uti'i:a 'a teor*a de

Ter:a/Fi. +ue re+uiere de' ensa)o decorte directo"



Son suelos no saturados que sufren gran cambio de volumen al saturarse. %a

mayor(a son eólicos, como las arenas y limos depositados por el viento.

-ri;lons;i <34>? tiene una e/presión para identificar un suelo colapsable:

@8 = <A B %-? C '-

8onde A es el contenido de agua natural, %- es el l(mite pl#stico, e '- = %%%-,

es el (ndice de plasticidad.

S#elos cola,sables

K D Tipo de suelo

*enor que 1*a4or que 1./*a4or que '

*u4 colapsa!le "o es colapsa!le

25pansi6o



Son muy comunes los agrietamientos de las casas vecinas cuando se hace

una e/cavación, que son de adobe o muy antiguas. Se producen tambi*n

derrumbes que pueden ocasionar lesiones o muertes a los trabajadores.

!uando se e/cava una $anja en suelos granulares, el suelo se rompe

formando un bloque casi triangular, de tal manera que el #ngulo " = D4 E

C>. Siendo el #ngulo de fricción interna del suelo. %o m#s conveniente es alejarse de la construcción vecina, la distancia / = H ctg ". -ara una

arena de =FG, /= =G.I H.

Da8os ,or e+cavaci(n



2n suelos cohesi6os 4 granulares, la altura cr7tica 8c, de una e5ca6ación 6ertical, o sea

la profundidad del talud hasta la cual se sostiene por s7 solo, sin necesidad de soporte

lateral 6ale3

Siendo c la cohesión, el #ngulo defricción interna y J el peso espec(fico

de masa del suelo.

-ara un suelo cohesivo <arcilla o

limo? = G, entonces Hc = >cCJ, ypara J = 3KGG ;gCmF, se tiene las

alturas m#/imas de e/cavación enfunción de la cohesión.

Cohesión,c (kg/cm2

Al!u"# m$%im#de e%c#&#ción

(m

1.1/1.'11.11.%11.1

1./'.'.%.%.



Pro,ie'a'es ele%entales 'e s#elos:



An*lisis gran#lo%9trico ,orta%ia'o.

!urva granulom*trica

)n un suelo cualquiera, habra en general part(culas de todos lostama2os <grava, arena, limo y arcilla?, es por ello que esnecesario reali$ar un tami$ado con el fin de obtener laproporcion relativa de cada una de estas fracciones de suelo.



C#rva gran#lo%9trica



Conteni'o 'e sales totales sol#bles:

)ste ensayo permite obtener el contenido de sales totalessolubles, esto se determina en un medio acuoso usando unrelación de suelo agua 3:4 para la me$cla.



Conteni'o 'e sales totales sol#bles:



Li%ites 'e Atterberg:

%os l(mites de 0tterberg o l(mites de consistencia se utili$an paracaracteri$ar el comportamiento de los suelos finos, aunque sucomportamiento var(a a lo largo del tiempo. )l nombre de estos

es debido al cient(fico sueco 0lbert Laurit$ 0tterberg <3KDI33I-"



L$%ite l$"#i'o:

!uando el suelo pasa de un estado pl#stico a un estado l(quido.-ara la determinación de este l(mite se utili$a la copa de!asagrande, para posteriormente obtener el contenido de

humedad de dicha muestra



L$%ite ,l*stico:

!uando el suelo pasa de un estado semisólido a un estadopl#stico, para ello se hacen bastones con la muestra de suelo,para posteriormente calcular el contenido de humedad



L$%ite 'e contracci(n:

!uando el suelo pasa de un estado semisólido a un estado sólidoy se contrae al perder humedad.



Corte 'irecto

)l ensayo de corte directo consiste en hacer desli$ar una porciónde suelo, respecto a otra a lo largo de un plano de fallapredeterminado mediante la acción de una fuer$a de corte

hori$ontal incrementada, mientras se aplica una carga normalal plano del movimiento.



VELOCIDAD DE FLUJO PERMISIBLE VN.E EN M/S PARAESCURRIMIENTO SIN EROSIÓN

#9$: +2 *A#2;9AL #irante h en metros

1./ '.1 /.1

;oca (sedimentar7a e 7gnea

Canal de madera ;e6estimiento de concreto ;e6estimiento<mamposter7a de piedra

'.)=.%

= & &. ='/. .% =).

.'=).)

- = % '1.=').% / = -.)

% = ''

%=%- '% ='. .) =''.

&n'e' >elocidad má5ima admisi!le para flu?o de agua limpia en m<s



VELOCIDAD DE FLUJO PERMISIBLE PARA ESCURRIMIENTO SINEROSIÓN.

&n'e' >elocidad má5ima admisi!le para flu?o de agua limpia en m<s

Aze6edo "[email protected]. Al6arez plantean los siguientes 6alores3

*A#2;9AL >n.e. (m<s

Canales arenosos

Arcilla arenosa*ateriales aglomeradosconsistentes*uro de piedraCanales en roca compactaCanales de concreto

1.%1

1.1.11

./1.11./1



2l U.S. 0ureau of ;eclamation pu!licó en '&/ un cuadro realizado por

ortier 4 Aco!e4 en el que se presenta 6alores de 6elocidad 4 tensión de

corte má5imas, para canales de pequeBa pendiente 4 tirantes menores a

1.&' m.

MATERIA Ksm)/* /s

Agu# cl#"#

Agu# c/limo

&

m/s

+

kg/m

&

m/s

+

kg/m

Arena fina @reda arenosa @reda limosa Limo alu6ial @reda comDn firme

Arcilla dura Limo alu6ial @ra6a fina

/1/1/1/1/1

11/1

1.1./%1.'1.'1.)

'.''.'1.)

1.'%1.'-1.%1.%1.%)

'.)'.)1.%)

1.)1.)1.&''.1)'.1)

'./'./'./

1.%)1.%)1./1.)%1.)%

..'./

• Coloidal, "o coloidal, *u4 coloidal



PENDIENTES ADMISIBLES EN CANALES

Se buscar# la pendiente adecuada que permita reducir al m(nimo los movimientos

de tierra y a su ve$ obtener un control conveniente de la velocidad del agua queredu$ca la presencia de estructuras de control, ll#mese ca(das o r#pidas evitando

al mismo tiempo problemas de erosión.

)n los canales de tierra, la estabilidad del suelo determina la pendiente del canal y

los taludes.

-ara los canales revestidos las pendientes son mayores que para los canales de

tierra, pero sin que la velocidad supere los >.4 mCs.



TALUDES RECOMENDADOS (Z)

)l .S 9ureau of eclamation recomienda una pendiente de los taludes

de 3.4:3 <H:? para los canales revestidos y esto es apropiado para la

mayor parte de los recubrimientos.

%os taludes laterales del canal est#n determinados principalmente por la

te/tura del suelo y su estabilidad.

PÉRDIDAS EN CONDUCCIÓN POR FILTRACIÓN



%a .S 9ureau of eclamation ha propuesto la fórmula de Lorit$ para calcular la

infiltración.

8onde: S es la p*rdida

por infiltración

<mFCsC@m?M N es el

caudal que circula por elcanal <mFCs?, e s la

velocidad del flujo en el

canal <mCs?M ! es una

constante dependiente

del tipo de suelo.

TIO DE -.EO C

@ra6a cementada 4 capa duracon franco arenosoArcilloso 4 franco arcillosoranco arenosoCenizas 6olcánicas

Arena, cenizas 6olcánicas oarcillaArenoso con rocaArenoso con gra6a

1.'1

1.'%1.11.'

1.%1./'1.)

PÉRDIDAS EN CONDUCCIÓN POR FILTRACIÓN

!onstituye un problema grave, tanto por la p*rdida económica del agua

como por el desagOe en los terrenos adyacentes, as( como tambi*n por

un riesgo en el suelo de cimentación.



DEPARTAMENTOS DEL PER CON MA!OR PRESENCIA DE



Pona con mayor

problema de

arcillas e/pansivas

+ Tumbes+ -iura+ -aita+ Talara+ !hiclayo

+ %a %ibertad+ 'quitos+ 9agua+ Loquegua

DEPARTAMENTOS DEL PER CON MA!OR PRESENCIA DEARCILLAS EXPANSIVAS

Quente :

5')S'808

50!'750% 8)

'5&)5')'0

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