DISEÑO ESTRUCTURAL DE OBRAS HIDRAULICAS - FIC-UNI - 16-11-2015
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ING. CARLOS IRALA CANDIOTTI
PROFESOR PRINCIPAL FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNI
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PROYECTO
EJECUCION30 - 35 %18 - 23 %
2 - 6 %
DISTRIBUCION DEL ORIGEN DE LOS PROBLEMAS EN OBRAS HIDRAULICAS
MATERIALES
USO
38 - 43 %
FUENTE: GEHO
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USO DE NORMAS DEEDIFICACIONES
MAL DETALLADODEL REFUERZO
NO HAY ESTUDIOS DEMECANICA DE SUELOS
SIN CONTROL DEFISURAMIENTO
AUSENCIA DE CRITERIOS DE
MALA CONCEPCIONESTRUCTURAL
DEFICIENCIASDEFICIENCIASEN EL PROYECTOEN EL PROYECTO
ESPECIFICACIONESDEFICIENTES
INCOMPATIBILIDADCON OTRAS DISCIPLINAS
CRITERIOS DEDURABILIDAD
ESTRUCTURAL
DIMENSIONAMIENTO INADECUADO DE ELEMENTOS
ESTRUCTURALES
NO SE HAN CONSIDERADOBARRERAS DEPROTECCION
CALCULOSCOMPUTARIZADOSSIN CRITERIO
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NO EXISTEPLANEACION
MANO DE OBRA SIN CALIFICAR
NO HAY CONTROLADECUADO EN OBRA
MALA SELECCIÓNDE MATERIALES
NO HAY CONTROLDE CALIDAD
PROCEDIMIENTOSCONSTRUCTIVOS
DURANTE LADURANTE LAEJECUCIONEJECUCIONDE OBRADE OBRA
SININGENIERORESIDENTE
MODIFICACIONES DELPROYECTO EN OBRA
DE CALIDADEN EL CONCRETO
CONSTRUCTIVOSDEFICIENTES
NO EXISTE SUPERVISION
ENCOFRADOS, EQUIPOSY HERRAMIENTASDE MALA CALIDAD
CURADO DEFICIENTE DEL CONCRETO
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FISURAMIENTO DE PAREDES POR DIMENSIONAMIENTO INADECUADO DE SU ESPESOR
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FACTORES NO PREVISTOS
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FISURACION DEL CONCRETO POR CONTRACCION TANQUE AZTLAN TIJUANA – BAJA CALIFORNIA MEXICO
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DEGRADACION DEL CONCRETO POR CARBONATACION Y CORROSION DEL REFUERZO PORQUE NO SE HA CONSIDERADO CRITERIOS DE DURABILIDAD
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CORROSION DEL REFUERZO PORQUE NO SE HA CONSIDERADO CRITERIOS DE DURABILIDAD
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FILTRACIONES DEBIDO A JUNTAS DE CONSTRUCCION QUE NO SON HERMETICAS
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FILTRACIONES DEBIDO A JUNTAS DE CONSTRUCCION QUE NO SON HERMETICAS
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DEGRADACION DEL CONCRETO Y CORROSIONDEL REFUERZO POR CONDICIONES DEL AMBIENTE
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PTAR EL SALITRE BOGOTA COLOMBIA
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DEGRADACION DEL CONCRETO Y CORROSIONDEL REFUERZO
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DEGRADACION DEL CONCRETO Y CORROSIONDEL REFUERZO
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FILRACIONES POR MALA COLOCACION Y COMPACTACION DEL CONCRETO
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SEGREGACION DEL CONCRETO Y NO SE RESPETA LOS RECUBRIMIENTOS DE ARMADURAS
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� ACI 350 - 06: CODE REQUIREMENTS FOR ENVIRONMENTAL ENGINEERING CONCRETE STRUCTURES
� BS 8007-1987: DESIGN OF CONCRETE STRUCTURES FOR RETAINING AQUEOUS LIQUIDS, BRITISH STANDARD CODE OF PRACTICE
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CIC - UNI - FIC - DAE
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� LAS ESTRUCTURAS HIDRAULICAS ESTAN SUJETAS PRINCIPALMENTE A LA ACCION DE LAS PRESIONES DE AGUA Y SI ESTAN ENTERRADAS O SEMI-ENTERRADAS A LA ACCION DE LAS PRESIONES DE TIERRAS, CUANDO LA ESTRUCTURA ESTA VACIA.CUANDO LA ESTRUCTURA ESTA VACIA.
� LA FORMA DE LA ESTRUCTURA INFLUYE EN LOS EFECTOS QUE SE GENERARAN EN LAS PAREDES DE LOS DEPOSITOS
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� ESTRUCTURAS CON MUROS VERTICALES Y RECTOS, PRINCIPALMENTE TRABAJAN A FLEXION, PRESENTANDOSE ESTE EFECTO EN LAS DOS DIRECCIONES PRINCIPALES.PRINCIPALES.
� SE PRESENTAN TAMBIEN TRACCIONES IMPORTANTES EN LAS ESQUINAS O EN ENCUENTROS DE MUROS.
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Reacció
n d
esd
e la
Sig
uie
nte
Pare
d
en las Paredes de un Tanque RectangularFigura 1 Fuerzas Directas de Flexión-Tracción
Planta
Reacció
n d
esd
e la
Elevación de una ParedSección
Sig
uie
nte
Pare
d
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� ESTRUCTURAS HIDRAULICAS CON MUROS CILINDRICOS, PRESENTAN EFECTOS DE FLEXION EN UNA DIRECCION Y FUERZAS FLEXION EN UNA DIRECCION Y FUERZAS AXIALES DE TRACCION O COMPRESION ANULARES O CIRCUNFERENCIALES.
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Sección
Sección
Planta (a)
Sección
Planta (b)
(a) Fuerzas en Tracción
Figura 2 Fuerzas Directas en un Tanque Circular
(b) Fuerzas en Compresión
Tracción Compresión
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Presion delLíquido
Resistencia PasivaIgnorada de la Tierra
Tanque Lleno de Agua
Vacio
Tanque
Sobrecarga
de la TierraPresión Activa
Estados de Carga
Figura 3a Presiones en Paredes Ignorando el Empuje Pasivo del Terreno
Figura 3b Presiones de Tierra con Sobracarga Debido al Tránsito Vehicular
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CIC - UNI - FIC - DAE
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2L o 2R 2L o 2R
M1
M1/2 M1/2
H M
Ho
H1Mo
a) Modelo Original b) Modelo Equivalente
Figura 7 Analogía de las Masas Virtuales Adheridaspara un Depósito Superficial
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P H
H
P O
M S
VS
Figura 8 Distribución de Presión Lineal Equivalenteen las Paredes de un Recipiente
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CIC - UNI - FIC - DAE
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EFECTOS DE FLEXION:
S = 1.30
EFECTOS AXIALES DE TENSION,
INCLUYENDO TENSIONES ANULARES:
S = 1.65
SE DEBERA CONSIDERAR EL FACTOR “S” PARA LAS FUERZAS CORTANTES QUE TOMA EL ACERO DE REFUERZO:
S = 1.30
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CUANDO LAS COMBINACIONES INCLUYEN EFECTOS DE SISMO, NO SE CONSIDERAN LOS FACTORES DE DURABILIDADLOS FACTORES DE DURABILIDAD
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CIC - UNI - FIC - DAE
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� EL ESPESOR DEPENDE DE LAS
CONDICIONES DE BORDE
ESPESOR MINIMO: 15 cmESPESOR MINIMO: 15 cm
MUROS DE MAS DE 3 m: DE ALTURA: 30 cm
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CIC - UNI - FIC - DAE
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REFUERZO VERTICAL:
ρmin = 0.0030
MUROS DE MAS DE 25 cm DE ESPESOR
DEBEN TENER REFUERZO EN 2 CARAS
REFUERZO HORIZONTAL:
ρmin = 0.0030
DEPENDE LA DISTANCIA ENTRE JUNTAS
DE EXPANSION
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CUANTIA MINIMA DEL REFUERZO
GRADO 40 GRADO 60
DISTANCIA ENTRE JUNTAS
DE EXPANSION (m)
CUANTIAS MINIMAS POR CONTRACCIÓN Y TEMPERATURA
Menor de 6 m 0.0030 0.0030
De 6 a 9 m 0.0040 0.0030
De 9 a 12 m 0.0050 0.0040
Mas de 12 m 0.0060 0.0050
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REFUERZO VERTICAL Y HORIZONTAL:
smax = 30 cm
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CIC - UNI - FIC - DAE
![Page 41: DISEÑO ESTRUCTURAL DE OBRAS HIDRAULICAS - FIC-UNI - 16-11-2015](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081415/5695d0061a28ab9b02909cc7/html5/thumbnails/41.jpg)
� CONCRETO DE BAJA PERMEABILIDAD, EXPUESTO A AGUA, AGUAS RESIDUALES Y GASES CORROSIVOS:f`c ≥ 280 kg/cm2 a/c (maxima) = 0.45
� CONCRETO EXPUESTO A PRODUCTOS QUIMICOS CORROSIVOS:f`c ≥ 315 kg/cm2 a/c (maxima) = 0.42f`c ≥ 315 kg/cm2 a/c (maxima) = 0.42
� PARA PROTEGER AL REFUERZO CUANDO EL CONCRETO ESTA EXPUESTO A CLORUROS, TANQUES CON AGUA SALOBRE, EXPUESTO A AGUA DE MAR, SPRAY DE AGUA DE MAR:f`c ≥ 350 kg/cm2 a/c (maxima) = 0.40
![Page 42: DISEÑO ESTRUCTURAL DE OBRAS HIDRAULICAS - FIC-UNI - 16-11-2015](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081415/5695d0061a28ab9b02909cc7/html5/thumbnails/42.jpg)
CIC - UNI - FIC - DAE
![Page 43: DISEÑO ESTRUCTURAL DE OBRAS HIDRAULICAS - FIC-UNI - 16-11-2015](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081415/5695d0061a28ab9b02909cc7/html5/thumbnails/43.jpg)
CANTIDAD MINIMA DE MATERIALES
CEMENTICIOS (kg/m3)
TAMAÑO MAXIMO DEL AGREGADO
1” 317
1 ½” 306
3/4” 332
1/2” 344
3/8” 356
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CIC - UNI - FIC - DAE
![Page 45: DISEÑO ESTRUCTURAL DE OBRAS HIDRAULICAS - FIC-UNI - 16-11-2015](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081415/5695d0061a28ab9b02909cc7/html5/thumbnails/45.jpg)
DESPRECIABLE0.45 -
EXPOSICION A SULFATOS
(SO4) EN AGUA, ppm
TIPO DE CEMENTO
REL. MAX. AGUA/CEMENTO
Min. f'c
(kg/cm2)
0 - 150-
MODERADO 0.42 315
SEVERO V 0.40 350
150 - 1,500 II
1,500 -
10,000
MUY SEVERO
mas de
10,000V mas
puzolana 0.40 350
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““EL CONCRETO DEBE PROTEGERSE DEL DAÑO EL CONCRETO DEBE PROTEGERSE DEL DAÑO DE LA EROSION CUANDO ESTA SUJETO A LA DE LA EROSION CUANDO ESTA SUJETO A LA DE LA EROSION CUANDO ESTA SUJETO A LA DE LA EROSION CUANDO ESTA SUJETO A LA CAVITACION O ABRASION”CAVITACION O ABRASION”
![Page 47: DISEÑO ESTRUCTURAL DE OBRAS HIDRAULICAS - FIC-UNI - 16-11-2015](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081415/5695d0061a28ab9b02909cc7/html5/thumbnails/47.jpg)
� REDUCIR LA VELOCIDAD DEL FLUJO Y AUMENTAR LA PRESION INCORPORANDO BAFFLES O DISPOSITIVOS SIMILARES
� USAR FORMAS ESTRUCTURALES Y ACABADOS SUPERFICIALES PAR ACABADOS SUPERFICIALES PAR REDUCIR LA EROSION
� USAR MATERIALES RESISTENTES A LA ABRASION (AGREGADOS DEBEN CUMPLIR ASTM C 33)
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� f`c ≥ 350 kg/cm2
� RELACION AGUA/CEMENTO MAXIMA: 0.40
� MAXIMO CONTENIDO DE AIRE: 3%
� MATERIALES CEMENTICIOS: ≥ 362 kg/m3 DE CONCRETO
� AGREGADOS LIMPIOS, DENSOS Y DUROS
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� ADECUADA RESISTENCIA Y RIGIDEZ
� FISURAMIENTO CONTROLADO
� IMPERMEABILIDAD
� DURABILIDAD
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� DIMENSIONAMIENTO ADECUADO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALESELEMENTOS ESTRUCTURALES
� ESPACIAMIENTOS DEL REFUERZO
� RELACIONES AGUA/CEMENTO BAJAS
� TIPO DE CEMENTO ADECUADO
� CALIDAD Y GRANULOMETRIA DE AGREGADOS
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� USO ADECUADO DE ADITIVOS EN EL CONCRETO
� RECUBRIMIENTOS ADECUADOS
� UBICACION, DISEÑO Y DETALLADO DE JUNTAS
� BUENOS PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS
� BUENA CALIDAD EN LA MANO DE OBRA
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� ADECUADO DIMENSIONAMIENTO Y DISEÑO DEL ELEMENTO ESTRUCTURAL (MINIMIZA EL FISURAMIENTO, EL ANCHO DE GRIETA DEBE SER COMO MAXIMO 0.20 mm)
� CONCRETO DEBE TENER BAJA PERMEABILIDAD(GARANTIZA UNA DURABILIDAD ADECUADA TANTO DEL CONCRETO COMO DEL ACERO), RELACIONES AGUA/CEMENTO BAJAS (MAXIMO 0.45), BUENA CALIDAD DE LOS AGREGADOS
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� EL FISURAMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DEPENDE DE UNA SERIE DE VARIABLES, NO SOLO ASPECTOS DE DISEÑO, SINO TAMBIEN SOLO ASPECTOS DE DISEÑO, SINO TAMBIEN CALIDAD DE LOS MATERIALES CONSTITUYENTES DEL CONCRETO Y LOS PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS QUE SE UTILIZEN
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� EL ANCHO DE GRIETA ESTA RELACIONADO AL ESFUERZO DE TRABAJO DEL ACERO, SIN EMBARGO OTROS FACTORES COMO EL ESPESOR DEL RECUBRIMIENTO Y LA ESPESOR DEL RECUBRIMIENTO Y LA DISTRIBUCION DEL ACERO EN LAS ZONAS DE MAXIMA TENSION SON IMPORTANTES EN EL CONTROL DEL AGRIETAMIENTO
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“ES PREFERIBLE TENER LA MAYOR CANTIDAD “ES PREFERIBLE TENER LA MAYOR CANTIDAD DE VARILLAS A POCO ESPACIAMIENTO, A DE VARILLAS A POCO ESPACIAMIENTO, A TENER POCAS VARILLAS CON GRAN TENER POCAS VARILLAS CON GRAN TENER POCAS VARILLAS CON GRAN TENER POCAS VARILLAS CON GRAN ESPACIAMIENTO”ESPACIAMIENTO”
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DESDE EL PUNTO DE VISTA DE DARLE PROTECCION AL ACERO DE REFUERZO, ES PREFERIBLE TENER ANCHOS DE GRIETA PREFERIBLE TENER ANCHOS DE GRIETA MENORES DE 0.20 mm
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3 Adfsz =3 Adfsz c=
Z ≤ 20,500 kg/cm EXPOSICION NORMAL
Z ≤ 16,900 kg/cm EXPOSICION SEVERA
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CIC - UNI - FIC - DAE
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EN ESTRUCTURAS HIDRAULICAS SE DISEÑAN Y ESPECIFICAN DIFERENTES TIPOS DE JUNTAS CON LA FINALIDAD DE:
- FACILITAR LOS PROCESOS CONSTRUCTIVOS
- PERMITIR EL MOVIMIENTO RELATIVO DE ALGUNAS PARTES DE LA ESTRUCTURAPARTES DE LA ESTRUCTURA
- CONTROLAR LOS EFECTOS PRODUCIDOS POR LOS CAMBIOS DE TEMPERATURA O CONTRACCION
- INDUCIR QUE EL FISURAMIENTO SE PRESENTE EN ZONAS PREVIAMENTE DEFINIDAS POR EL DISEÑADOR
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SEGUN LA FUNCION QUE CUMPLIRA LA JUNTA EN LA ESTRUCTURA, LAS PODEMOS CLASIFICAR EN:
- JUNTAS DE CONSTRUCCION- JUNTAS MOVILES- JUNTAS DE CONTRACCION- JUNTAS DE EXPANSION
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� TIENE POR FINALIDAD DE FACILITAR EL PROCESO CONSTRUCTIVO, DIVIDIENDO O SEPARANDO LA ESTRUCTURA EN VARIAS PARTES O SECCIONES A FIN DE CONSTRUIRLA POR ETAPASCONSTRUIRLA POR ETAPAS
� SE DEBE RESTABLECER EL MONOLITISMO EN LA UNION ENTRE CONCRETOS DE DIFERENTES EDADES
� EL ACERO DE REFUERZO ES CONTINUO EN ESTA SECCION Y NO SE INTERRUMPE
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“EN ESTRUCTURAS HIDRAULICAS ES MUY EN ESTRUCTURAS HIDRAULICAS ES MUY
IMPORTANTE QUE ESTAS JUNTAS SEAN IMPORTANTE QUE ESTAS JUNTAS SEAN
CONSTRUIDAS CORRECTAMENTE, DE CONSTRUIDAS CORRECTAMENTE, DE
MANERA QUE SEAN HERMETICAS, Y EVITAR MANERA QUE SEAN HERMETICAS, Y EVITAR MANERA QUE SEAN HERMETICAS, Y EVITAR MANERA QUE SEAN HERMETICAS, Y EVITAR
LA PRESENCIA DE FILTRACIONES EN ESTAS LA PRESENCIA DE FILTRACIONES EN ESTAS
ZONAS (JUNTAS FRIAS)”ZONAS (JUNTAS FRIAS)”
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� TODAS LAS SUPERFICIES DONDE SE INTERRUMPIO EL VACIADO DEL CONCRETO, DEBEN DE PREPARARSE ANTES DE PROCEDER AL VACIADO DE LA SIGUIENTE ETAPASIGUIENTE ETAPA
� SE DEBE USAR LLAVES DE CORTE Y SE DEBE DEJAR EMBEBIDOS EN ESTAS ZONAS, DISPOSITIVOS COMO “WATER-STOP” O “ROMPE-AGUAS” FABRICADOS EN PVC (BANDAS O CINTAS) U OTROS DE BENTONITA (SUPER-STOP)
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![Page 65: DISEÑO ESTRUCTURAL DE OBRAS HIDRAULICAS - FIC-UNI - 16-11-2015](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081415/5695d0061a28ab9b02909cc7/html5/thumbnails/65.jpg)
![Page 66: DISEÑO ESTRUCTURAL DE OBRAS HIDRAULICAS - FIC-UNI - 16-11-2015](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081415/5695d0061a28ab9b02909cc7/html5/thumbnails/66.jpg)
JUNTAS EN NASHIRABAD RESERVOIR -
BANGLADESH
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SELLADO DE JUNTAS EN TANQUE
DE AGUA CRUDA PTAP MEXICALI
BAJA CALIFORNIA MEXICO
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� TODAS LAS ESTRUCTURAS HIDRAULICAS, DEBERAN SER PROBADAS ANTES DE LA IMPERMEABILIZACION FINAL
� EN ESTRUCTURAS ENTERRADAS O SEMI-� EN ESTRUCTURAS ENTERRADAS O SEMI-ENTERRADAS, DEBERA REALIZARSE LAS PRUEBAS HIDRAULICAS ANTES DE LA COLOCACION DEL RELLENO.
� LLENADO DE TANQUES DEBE SER POR ETAPAS Y CON LA INSPECCION DE UN INGENIERO ESPECIALISTA
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� LLENADO DE TANQUES EN TERCIOS O MAXIMO 2 mt./día
� CONTROL DE NIVELES DE AGUA Y MONITOREO HASTA 72 HORAS DE HABER MONITOREO HASTA 72 HORAS DE HABER COMPLETADO EL LLENADO DEL TANQUE (4 PUNTOS DE CONTROL COMO MINIMO)
� UBICACION DE ZONAS DE FILTRACION Y HUMEDECIMIENTO
� MAPEO EXTERIOR E INTERIOR
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PRUEBA HIDRAULICA TANQUE AZTLAN TIJUANA – BAJA CALIFORNIA MEXICO
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