Proceso constructivo de una presa de gravedad

Aligeramiento con respecto a la solución de gravedad•Mayor aprovechamiento de la resistencia del material de fábrica optimizando el volumen•Tipos de aligeramiento.
Transversal o longitudinal•Economía:
Disminución del volumen del material/Complicación de puesta en obra/Incremento de mano de obra

•    Estabilidad

 Corrección de taludes

Contribución del peso del agua

Disminución de la subpresión

•    Presa de contrafuertes formada por módulos (contrafuertes) situados de forma contigua

Factor de aligeramiento: L/a

Aligeramientos reales de un 20‐30 % respecto a presa maciza

Condiciones de estabilidad y elasticidad

•    Funcionamiento por gravedad

•    Sin transmisión lateral de carga al estribo

•    Cumplimiento de la estabilidad (analogía agravedadmaciza)                                                                

•    Tensiones más altas

•    Agrietamientos

•    Menor estabilidad transversal

    Laderas escarpadas

    Zona sísmica

Predimensionamiento

Ta lud de aguas arriba (m)

Mayor protagonismo en la reducción del volumen

Condición de estabilidad al deslizamiento (sinconsiderar el efecto de la cohesión):

Actuar sobre la reacción normal añadiendo el peso de la cuña de agua

Talud de aguas abajo

Condición de vuelco: limitar las tracciones en el

pie de aguas arriba.

Valores de referencia:

 n+m ≈0,9

n ≈ m

Aligeramiento

•    Definido por el parámetro L/a

•    Factores fundamentales:

1.           Tensiones máximas admisibles en la presa y el cimiento (σmax)

2.   Altura de la presa (H)

 •    Los menores aligeramientos se producen con H mayores y σmax  menores

•    Cálculo por el Método de Elementos Finitos

Fases delpredimensionamiento

1.   Dadas las condiciones del cimiento y la altura de la

presa se fija el grado de aligeramiento (L/a)

2.   Aplicando la condición de estabilidad y ausencia detraccionesaguasarribase fijanlos

taludes n y m        

Tipología de contrafuertes

•    Partes del contrafuerte (cabeza, alma y cola)

•    Problemas de la tipología elemental

Exp. Intemperie

Flexiones

 Espacio aliviadero

Estabilidad transversal

Concentración tensiones

Variantes de la tipología elemental

≈30º

C≈ 2 a ‐ 2,5a                                                                                                                                           

C≈ de 12 a 18 m

Cola de contrafuerte

En zona inferior o toda la altura

Presa de Dixence

 Tipo cola de milano     

Perfiles singulares    Noetzli

Contrafuerte doble. Tipo Marcello                        

C<>

(Presa de Alcántara).

Estabilidad transversal. Interior protegido.

Juntas
Tipos.

    Funcionales (transversales entre módulos)

    De construcción

    Longitudinales

Juntas longitudinales

•    Mayor necesidad de juntas longitudinales que en las

presas de gravedad

1.   Suma de taludes mayor. Mayor longitud de la

 Retracción                                                           contrafuertes

2.   Coacción del cimiento en la base

3.   Gradientes térmicos importantes: intemperie

4.   Por criterios constructivos (volumen de tongada)

•    Efecto de la junta vertical                            σ En las tensiones a peso propio

 2∙σ

•    Funcionamiento óptimo: compresión. Isostáticas

•    Necesidad de inyección

•    Juntas longitudinales. Algunas disposiciones              

 Juntas  abiertas

Tratamiento           

Junta cerrada

Algunos conceptos de presas de gravedad convencionales

1.    Condición de estabilidad

2.    Condiciones resistencia

3.    Corrección de tensiones en paramento de aguas arriba

Aspectos tenso‐deformacionales y de cimentación

•    No se aplica resistencia de materiales porque…

    No se cumple la hipótesis de tensión plana

    Se debe considerar la deformabilidad del

cimiento (afecta más que en otras tipologías

•    Es necesario usar elMEF

 •    Influencia del cimiento

     Mayores tensiones: Exigencia de un cimiento

mejor que para una presa maciza

    Necesidad de apoyo horizontal de cada contrafuerte. Mal comportamiento en laderas de fuerte pendiente (peor aún si es doble)

     Comportamiento más rígido por efecto de la

zona entre contrafuertes: cimiento sigue peor la deformabilidad de la presa

•    Tensión paralela al paramento

•    Tensiones con hipótesis de resistencia de

materiales

Comportamiento tenso‐deformacional

Sección A‐A’

Comparación presa maciza‐contrafuertes. Estado actual de la tecnología

•    Mayor peligro de tracciones en el pie de aguas

arriba

    Talud de aguas arriba (t) mucho mayor

     Concentración deempuje(p’>>p)y tensiones

 •    Tecnología antieconómica en la actualidad

 •    Buencomportamiento si eldiseñoes acertado

•    Generalmente, sin galerías longitudinales

•    No resultan necesarios drenes profundos

•    Inyecciones de impermeabilización y consolidación

• Efecto de la subpresión

    A efectos de diseño, drenaje perfecto entre

contrafuertes.

    Diferencia básica con presa gravedad

     Elevadosgradienteshidráulicos

Variación lineal según el eje

i  k  v

    Asegurar drenaje entre contrafuertes

    Evitar zócalós entre contrafuertes

PRESAS DE BÓVEDAS

MÚLTIPLES Y ALIGERADAS

LONGITUDINALMENTE

•    Fundamento. Aprovechamiento de la resistencia

del material.

    En España sólo una en explotación (Meicende)

    Gran esbeltez: muy problemáticas

    Analogía a las presas arco: la cuerda del arco seconvierte en

la distancia

entre

contrafuertes        

    Variar relación cuerda altura artificialmente

Cuerda

•    Diferencias con contrafuertes

    Mayor separación entre contrafuertes

    Disminución de espesores de las cabezas

    Trabajo de la cabeza en arco (vs ménsula)

    Mayor talud de aguas arriba y mayor suma de

(≈1,6): Pw

contrafuertes

    Cada contrafuerte asume más carga. Con

alturas grandes se incrementa su anchura.

•    Condiciones de apoyo y limitaciones prácticas.

    Laderas escarpadas

  Desequilibrio

  Necesidad de apoyo horizontal entre

bóvedas contiguas.

     Alturasmoderadas(40‐60 m)

     Complejidad constructiva

    Tecnología abandonada

•    Fundamento

    Disminuir subpresión

    Ahorro de material

•    Criterios de diseño y límites de aplicación

    Subpresión solo en zapata de aguas arriba

    Menor excavación

    Contornos de huecos siguiendo isostáticas de

presa maciza

    Ángulos curvados en los huecos

    Necesidad de huecos

    Cámaras de válvulas (La Campañana)

    Centrales hidroeléctricas                                    

    Complejidad constructiva

    Tipología poco usada en España

Averías

 Presa de Gleno. Italia

•   Bóvedas múltiples

•   Proyecto original: gravedad

de mampostería

•   Rotura 1923. 356 víctimas

•   Causa: Inestabilidad por

relleno del zócalo.

•   Cimentación:

Serpentina

Presa de Vega de Tera

•   Contrafuertes (Altura: 34 m)

•   Pantalla de hormigón con contrafuertes de

mapostería

•   Rotura 1959. 144 víctimas.

•   Cimentación: gneis.

•   Causa: colapso estructural del contrafuerte

   Em real: 10.000 kg/cm2

•   Tracciones en la base de la

cabeza de 50 kg/cm2

•   Cortante en la base del contrafuerte