• Author / Uploaded
• meyin

Citation preview

EXPEDIENTE TECNICO: “RECONSTRUCCIÓN DE LA REPRESA EN LA LAGUNA DE YANACOCHA DE LA LOCALIDAD DE VILLA DE PASCO, DISTRITO DE FUNDICION DE TINYAHUARCO, PROVINCIA DE PASCO – PASCO”

MEMORIA DE CÁLCULO 1.

INFORMACION GENERAL. El Proyecto Reconstrucción de la Represa en la Laguna de Yanacocha de la Presa contempla las siguientes obras: Dique de Tierra Homogénea, Aliviadero de Demasías y su Sistema de descarga de fondo. A continuación se describen el cálculo y el diseño de cada una de las obras contempladas:

1.1

REPRESA DE TIERRA HOMOGENEA. Características Geométricas de la Presa. Las características principales de la presa conformada por materiales sueltos en base a las siguientes normas y determinaciones adjuntas: Ancho de Coronación. Los cálculos realizados para determinar el ancho de coronación de la represa se muestran a continuación en el Cuadro Nª01: Ancho de Coronación. Cuadro Nº01: Ancho de Coronación. FUENTE Diseño de Presas Pequeñas del USBR Us Arizona

RECOMENDACIÓN w = z/5 +10 (pies) = 14,59 pies = 4,45 m W = 3.0 m

CARACTERES MNEMOTÉCNICOS w, ancho de la corona z, altura de corona=8,00m=22.97pies Z < 15.0 m

G.Post. Lomde las W = 1,1√ Barrages en terre W = 4.39 m compactee, Gauthier, Villars edit Paris, 1953 Se selecciona w = 4,50 m Borde Libre. Los cálculos efectuados para determinar el borde libre es mostrado a continuación en el Cuadro Nº02: Borde Libre. Cuadro Nº02: Borde Libre. FUENTE Código de Presas de Arizona

RECOMENDACIÓN Por Stevenson: 1/2 1/4 h=0.76+0.34 F -0.26F h = 0,91m

CARACTERES MNEMOTÉCNICOS h, altura de la ola (m) F, longitud máxima del embalse (Km) = 1.75 Km

Molitor

h = 0.75 + 0.032 √ – 0.29 √ h = 0.84m

F < 33km

Desing Of Small Dams, US Bureau Of Reclamation

h = 0.82 m

Aplicando el diagrama de la American Society Of Civil Engineers, ASCE, referencia 28, pp 273 del libro Desing Of Small Dams, US Burean Of

MEMORIA DE CÁLCULO

EXPEDIENTE TECNICO: “RECONSTRUCCIÓN DE LA REPRESA EN LA LAGUNA DE YANACOCHA DE LA LOCALIDAD DE VILLA DE PASCO, DISTRITO DE FUNDICION DE TINYAHUARCO, PROVINCIA DE PASCO – PASCO”

Reclamation Se selecciona h1 =0,90 m Corrimiento. El cálculo de la altura de corrimiento de la ola en el talud aguas arriba de la represa se presentan en el siguiente Cuadro Nº03: Altura de corrimiento. Cuadro Nº03: Altura de Corrimiento. FUENTE El corrimiento o ron up de la ola sobre el talud 1:4

RECOMENDACIÓN hc =0.75h + hc = 1.23m

CARACTERES MNEMOTÉCNICOS La velocidad de esa ola se determina en la formula V =1.50 + 2h (m/s) V = 3,30 m/s = 12km/h

Sherard

hc = 1.5 h hc = 1.35m Se selecciona h1 =1,35 m

Taludes del relleno del cuerpo de la presa De acuerdo con Normas italianas y americanas los taludes para rellenos impermeables podrían ser 1:2.5 aguas arriba y 1: 2.0 aguas abajo. Sin embargo por el suelo fino del terreno donde se implantaría la presa y la permeabilidad media del relleno, los taludes deben ser más tendidos, recomendándose los siguientes taludes: Aguas arriba 1: 4 Aguas abajo 1:2.5 El análisis de estabilidad de los taludes en todas las condiciones exigidas se muestran en el Ítem: Análisis de Estabilidad de la Represa. Material del Cuerpo de Presa - Material Morrénico El material morrénico a ser utilizado en el cuerpo de la presa corresponde a la Cantera ubicada en Yanacocha - Villa de Pasco Tinyahuarco El modelo geotécnico se debe considerar una seccione típica de la Presa, con cimentación conformada por un material CL-ML. Determinación del NAME. Descarga por aliviadero 10 Velocidad de la crecida 3.30 m/s Área de descarga 10/3.30 = 3.03 Tirante = 3.03 =1.01 3 Energía Específica(E).

, con un ingreso de 3.00 m de luz

E= 1.01 +

MEMORIA DE CÁLCULO

EXPEDIENTE TECNICO: “RECONSTRUCCIÓN DE LA REPRESA EN LA LAGUNA DE YANACOCHA DE LA LOCALIDAD DE VILLA DE PASCO, DISTRITO DE FUNDICION DE TINYAHUARCO, PROVINCIA DE PASCO – PASCO”

Esta energía específica es la que produce la descarga por el canal de salida del aliviadero de demasías. De este modo el NAME resultaría igual a NAME = NAMO + 1.01 = 4253.96 + 1.01 NAME = 4254.91 msnm Determinación del NAMI. NAMI para operación 1.1.1

1.1.2

= 4,249.61 msnm.

DIMENSIONES FINALES DE LA REPRESA. - Fondo en la boquilla - Fondo Represa con limpieza de base una capa de 1.00m - NAMI - NAMO - NAME, con altura de avenida - Borde libre oleaje + crecimiento en talud - Coronación de la presa - Altura de la presa(H) - Sobreelevación por asentamiento Represa 0.005H

4,247.81 msnm 4,246.81 msnm 4,249.61 msnm 4,253.96 msnm 4,254.91 msnm 1.35 m 4,256.32 msnm 9.51m 0.05m

VERIFICACION DEL CAMINO DE PERCOLACION. Para la verificación de la percolación se han considerado dos condiciones: Sin dentellón ni pantalla y con pantalla al pie del talud aguas arriba. -

Sin dentellón ni pantalla

CH= , de donde: C: Coeficiente. H: Altura total de la represa. L: Longitud Total del recorrido de la percolacion.

C= h Por lo tanto requiere de pantalla o dentellón, y como el proyecto contempla la impermeabilización en el talud aguas arriba resulta mejor prolongar ese revestimiento al pie de ese talud.

MEMORIA DE CÁLCULO

EXPEDIENTE TECNICO: “RECONSTRUCCIÓN DE LA REPRESA EN LA LAGUNA DE YANACOCHA DE LA LOCALIDAD DE VILLA DE PASCO, DISTRITO DE FUNDICION DE TINYAHUARCO, PROVINCIA DE PASCO – PASCO”

- Con pantalla al pie del talud aguas arriba,

De 5.00 m de profundidad (h)

2x5+

= C x 9.51 C= 2.5 Lane

1.1.3

FILTRACIONES. Las Filtraciones en la represa se dan a través de su cuerpo y su fundación. -

A través del cuerpo de la presa.

Con la parábola de Kozeni

q= k √

= (4x8.16) = 32.64; 0.3 = 9.79m b = (2.5x8.16) + 4.50 + (8.51-8.16) x 4+ 9.79 = 36.09 q= k √ q=0.911k

MEMORIA DE CÁLCULO

EXPEDIENTE TECNICO: “RECONSTRUCCIÓN DE LA REPRESA EN LA LAGUNA DE YANACOCHA DE LA LOCALIDAD DE VILLA DE PASCO, DISTRITO DE FUNDICION DE TINYAHUARCO, PROVINCIA DE PASCO – PASCO”

-7

El valor de la permeabilidad es de 5.21x10 cm/s (Valor indicado en el Estudio de Mecánica de Suelos). El área de filtración = 8.16m x 100m ≈ 0.0042 ℓt/s El valor de la permeabilidad se asume que es cero; además que la geomembrana impermeabilizara totalmente el cuerpo de la represa. -

A través de la fundación. Los valores de la permeabilidad fueron tomadas en campo, y su cálculo detallado esta en el Ítem: Estudio Geotécnico. En el siguiente cuadro se muestra los valores determinados en campo. Cuadro Nº04: Permeabilidades determinadas en Perforaciones Diamantinas. PROF.

PERMEABILIDAD

OBSERVACIONES

(m)

(cm/seg)

5.00

8.40E-07

Arcilla de color amarillo

Permeabilidad Muy Baja

10.00

6.11E-07

Arcilla de color gris

Permeabilidad Muy Baja

15.00

5.17E-07

Arcilla de color amarillo

Permeabilidad Muy Baja

20.00

4.80E-07

Arcilla de color amarillo

Permeabilidad Muy Baja

25.00

4.63E-07

Arcilla de color amarillo

Permeabilidad Muy Baja

6.00

3.94E-07

Arcilla de color amarillo

Permeabilidad Muy Baja

8.50

1.06E-04

Arena arcillosa

Permeabilidad Media

15.00

7.12E-07

Arcilla de color amarillo

Permeabilidad Muy Baja

20.00

1.01E-05

Grava con arcilla

Permeabilidad Media

8.00

8.10E-07

Arcilla de color amarillo

Permeabilidad Muy Baja

4.00

1.07E-05

Arcilla con grava

Permeabilidad Media

8.00

8.12E-07

Arcilla de color amarillo

Permeabilidad Muy Baja

PERFOR.

P-01

P-02

P-03

P-04

TIPO DE MATERIAL

Aplicando la ley de Darcy Sin Pantalla.

MEMORIA DE CÁLCULO

EXPEDIENTE TECNICO: “RECONSTRUCCIÓN DE LA REPRESA EN LA LAGUNA DE YANACOCHA DE LA LOCALIDAD DE VILLA DE PASCO, DISTRITO DE FUNDICION DE TINYAHUARCO, PROVINCIA DE PASCO – PASCO”

Cuando B > 2h q= h (profundidad a la roca) =25m B= 62.67m K: permeabilidad de la fundación q: descarga por metro lineal =k q= 2.41 Con la pantalla.

q=

x

Si: h’ = 5m q=

x

q= 2.24 Tomaremos la permeabilidad más baja para el cálculo de las filtraciones, será el escenario más crítico.

Con k=1.06x

m/s

Área de filtración = 20m x 100m

≈ 2.12 ℓt/s

MEMORIA DE CÁLCULO

EXPEDIENTE TECNICO: “RECONSTRUCCIÓN DE LA REPRESA EN LA LAGUNA DE YANACOCHA DE LA LOCALIDAD DE VILLA DE PASCO, DISTRITO DE FUNDICION DE TINYAHUARCO, PROVINCIA DE PASCO – PASCO”

Volumen Total de Filtraciones. Para la cimentación de la presa, los resultados para un primer caso, de una presa de tierra con pantalla impermeabilizadora de 5.0 m, con las dimensiones consideradas, nos da una filtración para un año de 66 856.32 m3.

1.1.4

CONTROL DE FILTRACIONES Y PRESIONES DE POROS. - Base Ancha, los taludes 1:4 de aguas arriba, 1: 2.5 aguas abajo definen una gran base de 62.67m. - Alargar el camino de percolación, extendiendo la geomembrana impermeable en una profundidad de 5.00 m. - Colocar un filtro horizontal, en el contacto del relleno con la cimentación rematando en un bloque de enrocado para facilitar la evacuación de las aguas captadas en el filtro. - Para el control de la presión de poros durante la construcción se debe: Proceder al relleno con un contenido de humedad de agua un pequeño porcentaje por debajo del óptimo de proctor, alargar el periodo de construcción del relleno para tener más tiempo para la disipación de la presión de poros.

1.1.5

DISEÑO DEL FILTRO. e = 2√ k, permeabilidad del filtro, e=

√

= 0.207 √ ℓ (m)

Con ℓ = 16.00m Con un 20% de taponamiento e= 1.00m 30% de taponamiento e= 1.17m Se adopta 1.20m 1.1.6

PROTECCIÓN DE TALUDES Espesor e= c , de donde: v, es la velocidad de la avenida 3.30 m/s

2

e = 0.027 x 3.30 = 0.30 m. De acuerdo al cuerpo de Ingenieros USA Para: Altura de ola Espesor mínimo (m) (m) 0.90 0.45

(m) 0.30

Se adopta 0.50 m

MEMORIA DE CÁLCULO

EXPEDIENTE TECNICO: “RECONSTRUCCIÓN DE LA REPRESA EN LA LAGUNA DE YANACOCHA DE LA LOCALIDAD DE VILLA DE PASCO, DISTRITO DE FUNDICION DE TINYAHUARCO, PROVINCIA DE PASCO – PASCO”

Debe eliminarse rocas menores de 0.15m. En peso W, el 50% debe ser igual o mayor de W= 0.52 tm W = 0.52 x 2.50 x W 50% sup = 163kg W 50% sup = 170kg

1.2

= 0.163 tm

DISEÑO DEL ALIVIADERO. La descarga en toda la cuenca hasta la boquilla de cierre, para Tr de 500 años, vida útil de 50 años e Incluyendo nieve es de Q= 13.27 . Como la avenida de 13.27 se determinado hasta la boquilla esto es para los 14k del total de la cuenca laminado hasta el aliviadero transitando en el embalse de 1.75 km (74%), y con la velocidad de la avenida de 3.30 m/s y la descarga de 10.00 . El estudio define la dirección predominante del viento NE; las velocidades máximas de viento se dan entre los meses de julio y setiembre del 2005 de 3.60 m/s ó 13 km/h. Con la velocidad de la avenida de 3.30 m/s y la descarga de 10.00 , y con un ancho de ingreso de 3.00m. El tirante y= 1.01 m La energía especifica = y + E= 1.57m La descarga del aliviadero se plantea en dos tramos de sección rectangular: Tramo N° 01: Inmediatamente al aliviadero. Pendiente S= 0.005 Revestido C°A° f'c 210 kg/cm n= 0.014 Poza de cambio de dirección y entrega al tramo 2 Tramo N° 02: Pendiente S= 0.064 Revestido en piedra emboquillada en concreto f n= 0.025

210 kg / c

Características Hidráulicas y Geométricas del Aliviadero de Demasías

Tramo

Q (m3/s)

b (m)

S

n

Y (m)

V (m/s)

E (m)

F

h (m)

1

10.00

3.00

0.005

0.014

0.95

3.52

1.57

1.15

1.50

2

10.00

5.50

0.064

0.025

0.38

4.84

1.57

2.52

1.20

Ver detalles en los Anexos: Planos.

MEMORIA DE CÁLCULO

EXPEDIENTE TECNICO: “RECONSTRUCCIÓN DE LA REPRESA EN LA LAGUNA DE YANACOCHA DE LA LOCALIDAD DE VILLA DE PASCO, DISTRITO DE FUNDICION DE TINYAHUARCO, PROVINCIA DE PASCO – PASCO”

1.3

DESCARGA DE FONDO. - Operación con nivel de agua en el NAME. Considerando en extremo: NAME + (4299.61 – 4248.66) =4,254.91 + 0.95 = 4255.86 msnm. Δh = 4255.86 – 4249.17 = 6.69 m Con: Q= 0.320 Tubería lisa

d= 0.50 f= 0.010

Δh = 6.69 =

(

) Entrada

salida

fricción

válvula

La perdida de carga de la válvula se determina de las tablas que se acompañan. Compuerta ¾ cerrada Mariposa y robinete a 45º Esclusa ¼ abierta 6.69 = 20.4 V de salida = 2.55 m/s - Fuerza de impacto (F). F= No requiere muro de impacto.

1.4

CANAL DE RIEGO. Para el diseño hidráulico de canal de riego se tomo caudal de diseño 320 lt/s, se uso del software H-Canales, para la obtención de las características hidráulicas. Diseño Hidráulico Canal de Riego – Software H-Canales.

Finalmente de las dimensiones geométricas e hidráulicas son mostradas a continuación.

MEMORIA DE CÁLCULO

EXPEDIENTE TECNICO: “RECONSTRUCCIÓN DE LA REPRESA EN LA LAGUNA DE YANACOCHA DE LA LOCALIDAD DE VILLA DE PASCO, DISTRITO DE FUNDICION DE TINYAHUARCO, PROVINCIA DE PASCO – PASCO”

Características Hidráulicas y Geométricas del Canal de Riego.

MEMORIA DE CÁLCULO