UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

ESCUELA: CIVIL

DISEÑO HIDRÁULICO II

TEMA: ESTABILIDAD DE UN AZUD

NOMBRE: SIMBAÑA NARVÁEZ ISRAEL ALFREDO

CURSO: 6to SEMESTRE

PARALELO: 1

FECHA DE ENVÍO: 22 / 10 / 2012

FECHA DE ENTREGA: 29 / 10 / 2012

Análisis de los estados de carga de un AZUD.

Es necesario comprobar la estabilidad del azud es decir asegurarse que las fuerzas a las que está sometido el azud no produzcan hundimientos, deslizamientos o volcamientos, para lo cual el azud debe hacerle frente a las siguientes cargas

Empuje Hidrostático: debe ser contrarrestado por la fricción entre estructura y suelo Acciones Dinámicas sobre la estructura: es muy desfavorable porque provocan erosión Vuelco: generalmente no hay problema porque el azud es bajo y largo Filtraciones: como los azudes son característicos de zonas de llanura, y en estas la roca

puede estar muy profunda, impermeabilizar puede resultar muy caro, por lo tanto la obra se asienta sobre material permeable y en consecuencia se producen dos problemas.

1. Subpresiones: presión del agua de abajo hacia arriba. Por un lado la flexión resultante puede quebrar la estructura, y por el otro, el peso propio debe ser capaz de soportarlas.

2. Sifonaje: si la velocidad que adquiere el agua bajo el azud no es compatible con la granulometría del suelo, comienza a sacar el fino y se van formando canalículos que pueden hacer peligrar la estabilidad del azud.

U otras fuerzas que actúan sobre el azud como:

Presión Hidráulica: se calcula con el máximo nivel posible Presión de Hielo: depende del espesor de hielo que se forme, si este no supera los20 cm.

no se considera. Se toma 2,5 t/m cada 10 cm. de espesor de hielo. Choque de olas y elementos flotantes: no se tiene en cuenta en los cálculos, se previene

con una cuidadosa ejecución. Efecto de vacío en escarpe: el efecto de vacío no se produce por la forma que adopta el

perfil (perfil Creager) que hace que la vena liquida se pegue a la superficie del Azud. En caso de no usar este tipo de perfil, deben tomarse todas las medidas para airear la lámina.

Rozamiento del agua en escarpe: por el perfil “Creager” el rozamiento es muy pequeño, si se adopta otra forma el rozamiento es despreciable.

Peso Propio: depende del material Peso del agua sobre el coronamiento: no se tiene en cuenta por la forma del perfil Erosión al pie de la presa. Infiltraciones

Los casos de destrucción que hay que verificar con estos estados de carga son:

Falla por deslizamiento Falla por vuelco

Es decir a los efectos que producen la inestabilidad determinados anteriormente. Por lo que primero tenemos que verificar que la obra no se hunda, ya que puede estar fundada sobre un suelo saturado. Si esto ocurre hay que verificar el empuje lateral que genera el desplazamiento con la fricción generada entre la fundición y el suelo saturado. Por la carga H, se puede producir el sifonamiento, en la cual la velocidad del agua de infiltración tiende a arrastrar el material fino, aumentando el área del tubo sobre el cual circula el agua, haciendo aumentar el caudal que se infiltra, permitiendo el arrastre de partículas de mayor tamaño, aumentando aún más el diámetro del tubo; este proceso cíclico termina disminuyendo la resistencia del suelo haciendo que la obra colapse por hundimiento, por lo cual se plantea las siguientes teorías para que el azud siga permaneciendo estable

Estabilidad del AZUD.

La pérdida de estabilidad de un azud se puede producir en los siguientes casos:

1. Desplazamiento a partir de la destrucción del contacto azud - fundación, ó por las grietas de la fundación en caso de aparecer tensiones de tracción y tangenciales.

2. Vuelco posteriormente al perderse contacto del cuerpo de la represa con la fundación.3. Colapso del macizo rocoso de la fundación fruto de las tensiones desarrolladas en esta.

El cálculo del desplazamiento del azud se lo puede evaluar por la metodología del Método de equilibrio límite. Esta metodología ha sido asumida en 1981 por el U.S. Army Corps of Engineers para evaluar la resistencia al desplazamiento en presas de gravedad. En tal sentido el factor de seguridad se define por la siguiente fórmula:

FS = (C+*tan ) / Por recomendación del U.S.A. Army Corps of Engineers con el uso del método del equilibrio límite se adopta un coeficiente de seguridad de 2,0 para condiciones normales de operación.

Para condiciones de carga sísmica se asume un coeficiente de seguridad de 1,3.

El siguiente cuadro explica los diferentes coeficientes de seguridad a utilizarse para evitar la pedida de la estabilidad por las razones antes mencionadas

Factores de Seguridad para las Diferentes Pérdidas de Estabilidad del Azud

Seguridad al Vuelco

El coeficiente de seguridad al vuelco γv se define como:

γV = Me / Mv

Donde :

Me = Suma de los momentos de las fuerzas estabilizantes

Mv = Suma de los momentos de las fuerzas volcantes

Seguridad al Deslizamiento

Resistencia al corte en la superficie de cálculo

γD = {(Σ V - U) x tg Φ + C x A} / Σ H

Σ V: Sumatoria de cargas verticales

Σ H: Sumatoria de todas las fuerzas horizontales

tg Φ: Coeficiente de fricción de los materiales en el plano considerado

U : Esfuerzos de subpresión sobre el plano de cálculo

C : Coeficiente de cohesión de los materiales en el plano considerado

A : Sección efectiva de cálculo para el plano considerado

Seguridad a la Flotación

El coeficiente de seguridad respecto a la flotación γF queda definido por:

γF = Σ V / U

Bibliografía:

http://www.santacruz.gob.bo/archivos/PN13102010103958.pdf http://es.scribd.com/doc/64440189/Azudes Ven Te Chow – Hidráulica de Canales Abiertos – Pags. 51 – 54 – Pags Total 667