Post on 05-Mar-2016
description
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 1/63
CONSIDERACIONESGEOTECNICAS PARA ELDISEÑO DE CANALES
Ponente:Ing. Roberto Carlos CachaySilva
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA
SEMANA DE INTEGRIDAD AGRÍCOLA
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 2/63
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
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 3/63
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$ontal
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 4/63
RELACIONES GEOMÉTRICAS DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES MÁSFRECUENTES.
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 5/63
%a &eotecnia es la rama de la 'ngenier(a que se ocupa delestudio de la interacción de las construcciones con el terreno.
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 6/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 7/63
EL TERRENO COMO CIMIENTO: EL TERRENO COMO MATERIAL
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 8/63
EL TERRENO COMOPRODUCTOR DE CARGAS:
EL TERRENO COMO PROPIAESTRUCTURA:
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 9/63
)n el #rea de tra$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
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 10/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 11/63
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
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 12/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 13/63
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,
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 14/63
MUESTRAS ALTERADASMUESTRAS
INALTERADAS
Contenido de humedad. Contenido de sales.
Análisis granulométrico portamizado.
Limite liquido. Limite plástico. Limite de contracción
Corte directo
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 15/63
)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
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 16/63
Re"#isitos M$ni%os
Pro&#n'i'a' 'e ci%entaci(n:
La profundidad de extracción demuestras ser !"#$ por de%a&o derasante"
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 17/63
Re"#isitos M$ni%os
Clasi)caci(n 'e s#elos:
Para c'asi(car se necesitan 'os ensa)os de '*mite'*+uido ,LL-. '*mite p'stico ,LP- ) an'isis/ranu'om0trico" Se usa e' Sistema uni(cado dec'asi(cación de sue'os ) e' Sistema de 'a AAS1TO"Esto sir2e para e'a%orar e' per(' estrati/r(co"
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 18/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 19/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 20/63
Re"#isitos M$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"
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 21/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 22/63
Re"#isitos M$ni%os
Conteni'o 'e sales enel s#elo:
Se/3n 'as especi(cacionesdadas en 'a ta%'a !4A5A56de' Ca'ifornia 7ui'din/Code
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 23/63
E+,osici(n a
S#l&atos
S#l&ato -S!/
en ag#a0,,%
Ti,o 'eCe%ento
M$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 $"@#
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 24/63
Re"#isitos M$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
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 25/63
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%/
!$;$=$6$#$
$!6!=
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 26/63
Re"#isitos M$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-"
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 27/63
Criterio S#elo
Ci%ientos
aisla'os-c%/
Plateas
-c%/
8ximoasentamiento
diferencia'
Arenas = =Arci''as 6"# 6"#
8ximoasentamiento
Arenas # # a"#
Arci''as "# "# a
!;"#
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 28/63
Re"#isitos M$ni%os
Asenta%ientos:
Se de%e rea'i:ar e' ensa)o deconso'idación. de donde se determina e'Indice de compresión de 'a cur2a decompresi%'idad ,Cc-. ) 'a re'ación de
2ac*os inicia' ,e-"
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 29/63
Criterio S#elo
Ci%ientos
aisla'os-c%/
Plateas
-c%/
8ximoasentamiento
diferencia'
Arenas = =Arci''as 6"# 6"#
8ximoasentamiento
Arenas # # a"#
Arci''as "# "# a!;"#
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 30/63
Re"#isitos M$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"
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 31/63
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
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 32/63
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 $anja en suelos granulares, el suelo se rompe
formando un bloque casi triangular, de tal manera que el #ngulo " = D4 E
C>. Siendo el #ngulo de fricción interna del suelo. %o m#s conveniente es alejarse de la construcción vecina, la distancia / = H ctg ". -ara una
arena de =FG, /= =G.I H.
Da8os ,or e+cavaci(n
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 33/63
2n suelos cohesi6os 4 granulares, la altura cr7tica 8c, de una e5ca6ación 6ertical, o sea
la profundidad del talud hasta la cual se sostiene por s7 solo, sin necesidad de soporte
lateral 6ale3
Siendo c la cohesión, el #ngulo defricción interna y J el peso espec(fico
de masa del suelo.
-ara un suelo cohesivo <arcilla o
limo? = G, entonces Hc = >cCJ, ypara J = 3KGG ;gCmF, se tiene las
alturas m#/imas de e/cavación enfunción de la cohesión.
Cohesión,c (kg/cm2
Al!u"# m$%im#de e%c#&#ción
(m
1.1/1.'11.11.%11.1
1./'.'.%.%.
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 34/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 35/63
Pro,ie'a'es ele%entales 'e s#elos:
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 36/63
Pro,ie'a'es ele%entales 'e s#elos:
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 37/63
Pro,ie'a'es ele%entales 'e s#elos:
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 38/63
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.
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 39/63
C#rva gran#lo%9trica
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 40/63
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$cla.
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 41/63
Conteni'o 'e sales totales sol#bles:
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 42/63
Li%ites 'e Atterberg:
%os l(mites de 0tterberg o l(mites de consistencia se utili$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-"
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 43/63
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$a la copa de!asagrande, para posteriormente obtener el contenido de
humedad de dicha muestra
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 44/63
L$%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
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 45/63
L$%ite 'e contracci(n:
!uando el suelo pasa de un estado semisólido a un estado sólidoy se contrae al perder humedad.
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 46/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 47/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 48/63
Corte 'irecto
)l ensayo de corte directo consiste en hacer desli$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.
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 49/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 50/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 51/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 52/63
VELOCIDAD DE FLUJO PERMISIBLE VN.E EN M/S PARAESCURRIMIENTO SIN EROSIÓN
#9$: +2 *A#2;9AL #irante h en metros
1./ '.1 /.1
;oca (sedimentar7a e 7gnea
Canal de madera ;e6estimiento de concreto ;e6estimiento<mamposter7a de piedra
'.)=.%
= & &. ='/. .% =).
.'=).)
- = % '1.=').% / = -.)
% = ''
%=%- '% ='. .) =''.
&n'e' >elocidad má5ima admisi!le para flu?o de agua limpia en m<s
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 53/63
VELOCIDAD DE FLUJO PERMISIBLE PARA ESCURRIMIENTO SINEROSIÓN.
&n'e' >elocidad má5ima admisi!le para flu?o de agua limpia en m<s
Aze6edo "etto=@.A. Al6arez plantean los siguientes 6alores3
*A#2;9AL >n.e. (m<s
Canales arenosos
Arcilla arenosa*ateriales aglomeradosconsistentes*uro de piedraCanales en roca compactaCanales de concreto
1.%1
1.1.11
./1.11./1
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 54/63
2l U.S. 0ureau of ;eclamation pu!licó en '&/ un cuadro realizado por
ortier 4 Aco!e4 en el que se presenta 6alores de 6elocidad 4 tensión de
corte má5imas, para canales de pequeBa pendiente 4 tirantes menores a
1.&' m.
MATERIA Ksm)/* /s
Agu# cl#"#
Agu# c/limo
&
m/s
+
kg/m
&
m/s
+
kg/m
Arena fina @reda arenosa @reda limosa Limo alu6ial @reda comDn firme
Arcilla dura Limo alu6ial @ra6a fina
/1/1/1/1/1
11/1
1.1./%1.'1.'1.)
'.''.'1.)
1.'%1.'-1.%1.%1.%)
'.)'.)1.%)
1.)1.)1.&''.1)'.1)
'./'./'./
1.%)1.%)1./1.)%1.)%
..'./
• Coloidal, "o coloidal, *u4 coloidal
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 55/63
PENDIENTES ADMISIBLES EN CANALES
Se buscar# la pendiente adecuada que permita reducir al m(nimo los movimientos
de tierra y a su ve$ obtener un control conveniente de la velocidad del agua queredu$ca la presencia de estructuras de control, ll#mese ca(das o r#pidas evitando
al mismo tiempo problemas de erosión.
)n los canales de tierra, la estabilidad del suelo determina la pendiente del canal y
los taludes.
-ara los canales revestidos las pendientes son mayores que para los canales de
tierra, pero sin que la velocidad supere los >.4 mCs.
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 56/63
TALUDES RECOMENDADOS (Z)
)l .S 9ureau of eclamation recomienda una pendiente de los taludes
de 3.4:3 <H:? para los canales revestidos y esto es apropiado para la
mayor parte de los recubrimientos.
%os taludes laterales del canal est#n determinados principalmente por la
te/tura del suelo y su estabilidad.
PÉRDIDAS EN CONDUCCIÓN POR FILTRACIÓN
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 57/63
%a .S 9ureau of eclamation ha propuesto la fórmula de Lorit$ 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.
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 58/63
DEPARTAMENTOS DEL PER CON MA!OR PRESENCIA DE
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 59/63
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
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 60/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 61/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 62/63
7/21/2019 Ponencia Canales DIC2015
http://slidepdf.com/reader/full/ponencia-canales-dic2015 63/63