PROTECCIÓN DE PARÁMETRO AGUAS ABAJO

A aquellas presas cuyo talud aguas abajo este constituido por suelos finos,

debe proporcionársele en su superficie una protección contra erosión

ocasionada por aguas de lluvias o por el viento. Por lo general, la formación de

canjilones es mayor en la zona de contacto del terraplén con el estribo y en la

parte central de éste, o sea, en la zona donde tiende a existir concentración de

escurrimiento superficial.

Usualmente, la protección de talud aguas abajo se hace con grama o pasto que

crezca poco a poco, o con una capa de grava arenosa. El pasto o la grama

debe de seleccionarse entre más variedades adaptadas a la zona,

normalmente, es necesario abandonar la superficie antes de la siembra y el

riego periódico para provocar la germinación y acelerar el crecimiento. La

colocación de una capa de tierra negra puede o no requerirse, dependiendo de

la naturaleza del suelo; tiene la gran ventaja de que siempre contiene semillas

de hierbas indeseables que retardan o perjudican el crecimiento y propagación

de la grama o pasto sembrado.

Otra alternativa es proteger el talud con una carpeta de arena-asfalto de

aproximadamente 15cm se espesor. La presa vista alegre, en Venezuela

(Estado Anzoátegui), dispone de este tipo de protección.

La construcción de bermas horizontales con la finalidad de controlar el

escurrimiento superficial y la erosión del talud aguas abajo, es un método muy

eficaz siempre y cuando las aguas recolectadas sean conducidas y removidas

a la berma y del talud por medios eficaces, tales como canales y tuberías.las

bermas deben tener pendientes hacia el talud donde, por lo general, se prevé

una canaleta revestida.

PRESAS DE ENROCADO

Son aquellas presas que están constituidas únicamente por roca, salvo el

elemento impermeabilizante, las presas de enrocado tienen características

intermedias entre las presas de gravedad y las presas de tierra. La presa de

enrocado tiene dos componentes estructurales básicos: una membrana

impermeable y un terraplén que soporta a la membrana. El dique generalmente

consiste en una sección aguas arriba de piedra seca o mampostería y una

sección aguas abajo de enrocado suelto.

La sección de las presas de enrocado incluye un elemento impermeable

discreto de relleno de tierra compactada, concreto esbelto o una membrana

bituminosa. La designación como "presa de roca" o "presa de enrocado" es

apropiada cuando más del 50% del material de relleno se pueda clasificar

como roca, es decir, material resistente a la fricción de granulometría gruesa,

como en el caso de piedras de naturales permeables compactadas o

descargadas es decir la roca pudo haberse colocado bien sea por volcamiento

o bien compactada.

La práctica moderna es especificar un enrocado bien graduado, de alta

compactación en capas más bien delgadas mediante un equipe pesado. La

mayor parte de lo descrito para presas de tierra, también se aplica para las de

roca, la diferencia fundamental esta en el terraplén de la presa que por lo

general es de más fácil concepción en este tipo de presa que en las de tierra.

En esencia el método de construcción es, por tanto, similar al de una presa de

relleno de tierra

ORIGEN DE CORTINAS DE ENROCADO

La construcción de cortinas de enrocamiento cobró gran ímpetu en Estados

Unidos con la presa Springs, California (1931) con una altura record de 100

metros. Consta de una cortina de enrocamiento a volteo con cara de concreto

en el talud de aguas arriba, según el diseño usual hasta mediados del siglo XX.

Algunos enrocamientos a volteo con losas de concreto aguas arriba sufrieron

grandes asentamientos y fugas de agua y su uso disminuyó cuando se optó por

los enrocamientos con núcleo de arcilla compactada en los años 40 y los

enrocamientos compactados con cara de concreto en los años 60. Algunos

enrocamientos recientes han batido récords de altura, como la presa

Esmeralda (Chivor), Colombia, 1975 (237 m) y Chicoasén, México, 1980 (261

m), ambos con núcleo de arcilla compactada.

PROYECTO DE CIMENTACIÓN

Las presas de enrocado requieren cimentaciones con características similares

a aquellas exigidas para presas de roca con núcleo de tierra. Estos requisitos

son mucho mas exigentes, pero a su vez menos severos que para presas de

concreto. Cimentaciones compuestas de roca sana, son preferibles, pues

permiten la construcción de dentellones que aseguren el corte de las posibles

filtraciones. La existencia de zonas propensas a erosión o permeables, tales

como fallas, grietas o zonas débiles que crucen la zona del dentellón, pueden

permitirse siempre y cuando sean manejados adecuadamente. Las zonas

permeables son tratadas excavando y rellanándolas con concreto, y las zonas

erosionables se cubren con filtros que impidan la migración de material de la

fundación hacia el enrocado. Cimentaciones compuestas de gravas, por lo

general son consideradas aceptables para fundar presas de enrocado.

Cuando la cimentación requiere un tratamiento con base en un programa

complejo de inyecciones de cemento, este tipo de presa permite una reducción

considerable en el tiempo de construcción, toda vez que el proceso de

inyección, toda vez que el proceso de inyección se independiza de la

colocación del enrocado en el cuerpo de la presa. En la presa de tierra o de

enrocado con elemento impermeabilizantes en el centro de la presa, las

perforaciones para el programa de inyección tienen necesariamente que

coincidir con el contacto del núcleo con la cimentación; mientras que en la

presa de enrocado con membrana aguas arriba, las perforaciones van

ubicadas ligeramente aguas arriba de contacto de la membrana con la

cimentación y por lo tanto, no causa interferencias con la construcción del resto

de la presa.

PROYECCIÓN DE UN TERRAPLÉN

De principal importancia para el éxito de una presa de enrocamiento es del tipo

de roca que se use en la zona de enrocamiento. Por economía, la roca debe de

estar situada cerca del emplazamiento de la presa; se puede tener mediante

explotación de canteras o de los depósitos formados por los taludes

geológicos. La roca debe de ser maciza, durable que resiste la ruptura en el

traslado durante las operaciones de su colocación.

La roca debe de soportar la desintegración por el efecto de la congelación y

fusión. Sobre todo no debe de contener materiales inestables que la perjudique

mecánica o químicamente, es decir que desintegren la roca. Las rocas que

formen lajas no se deben de usar por que tienden a formar grandes huecos. Al

aumentar carga por la construcción de la presa, las rocas que quedan salvando

claros pueden romperse, produciéndose un asentamiento excesivo. 

Cuando no existen suelos impermeables a distancias razonables, que permitan

la construcción económica de núcleos, se debe considerar como alternativa la

construcción de una presa de enrocado. La introducción del enrocado

compactado mediante el uso de vibro compactadores, ha permitido el uso de

rocas más débiles que antes hubiesen sido descartadas, lo cual ha

incrementado la factibilidad de construir presas de enrocado. En otro caso

donde se puede hacer uso de este tipo de presa, es cuando hay ausencia de

arenas y gravas naturales incrementando el costo de un apresa compuesta de

un núcleo impermeable y dos espaldones de enrocado, pues habría necesidad

de procesar roca para la construcción de los filtros que se requieren entre el

núcleo y la roca, aumentando los costos.

El uso de la roca más débil en la construcción de enrocados compactados,

permite la incorporación de materiales provenientes de las excavaciones del

aliviadero y del túnel de desviación, lo cual se traduce a un costo menor, tanto

para estas estructuras como para las presas. Adicionalmente la menor longitud

para las bases en la sección de las presas de enrocado, conlleva una longitud

menor del túnel de desvío, y por lo tanto una estructura más económica.

Prácticamente es imposible construir un terraplén con suelos impermeables

ajustados a los requisitos de humedad y compactación durante la época de

lluvias. En aquellos sitios ubicados en zonas con largos periodos de lluvias, la

construcción de una presa de enrocado con membrana impermeabilizante

aguas arriba, es quizás, la única alternativa viable y mas económica, porque la

construcción del enrocado solamente se paraliza cuando la intensidad de las

lluvias dificultan la movilización de los equipos de construcción.

ZONA DE ENROCAMIENTO

La construcción del enrocamiento es de una de las operaciones más

importantes en la construcción de una presa de este tipo, por que es

indispensable disminuir el asentamiento total y la posibilidad de perjudicar la

membrana impermeable. El asentamiento de los terraplenes de rocas se

produce en dos etapas. El asentamiento principal se produce durante la

construcción del enrocamiento. Esta etapa tiene poca influencia en la seguridad

de la membrana impermeable, con tal que la membrana no se coloque al

mismo tiempo que se construye el enrocamiento, en las presas pequeñas las

membranas deben de colocarse después de completar la zona de

enrocamiento, cuando se produce el asentamiento principal debido al peso del

enrocamiento.

La segunda etapa importante del asentamiento se produce al llenarse el vaso y

se transmite al enrocamiento el esfuerzo producido por la carga del agua. El

enrocamiento en muchas presas que existen se colocó a volteo en fajas que

variaron de 22 a 45 m de altura. Sin embargo en las presas de enrocamiento

pequeñas, se considera un método preferible de colocar la roca en capas

delgadas.

La roca debe de vaciarse sobre el terraplén y extenderse en capas con un

espesor mínimo de 1 m. En las operaciones efectuadas para extenderlas se

disminuye el número de grandes huecos obteniéndose un enrocamiento

compacto. Con frecuencia es conveniente bañar cada capa durante su

colocación con chorros de agua de alta velocidad, usando un volumen de agua

igual a dos o tres veces el volumen de la roca. Acomodados con chorros de

agua se obtienen puntos de apoyo entre las piedras grandes, por que de

tamaño pequeño son arrastradas dentro de los huecos.

De esta forma se obtiene un enrocamiento más denso y disminuyen los futuros

asentamiento. Algunas veces se introduce grava entre el enrocamiento con

chorro de agua. La mampostería se ha usado como recubrimiento del talud

aguas arriba debajo de la membrana impermeable en muchas de las presas de

enrocamiento construidas, cuando se construye con cuidado y se llenan los

huecos con rayuelas, la mampostería constituye una cama compacta y pareja

para cualquier tipo de membrana impermeable. Sin embargo, en las presas

bajas en las que solamente se producen esfuerzos de bajos a moderados este

tipo de revestimiento se considera innecesario y antieconómico.

En estas estructuras se puede constituir una zona de arena y grava graduadas,

o de finos de cantera por la mampostería. Esta zona debe de tener una

anchura horizontal de 4.30 m para facilitar la compactación.

PROYECTO DE LOS PARÁMETROS AGUAS ARRIBA Y AGUAS ABAJO

(PRESA CON MEMBRANAS EN TALUD)

MEMBRANA DE CONCRETO ARMADO: El tipo más común de membrana

impermeable que se usa como parámetro de las presas de enrocamiento. Para

las presas bajas, una losa de concreto armado con un espesor mínimo de 20

cm es suficiente. Debido a la poca carga del vaso y lo pequeño del

asentamiento que se espera, no son necesarias juntas de dilatación horizontal

ni vertical normalmente en los paramentos de las presas bajas. Sin embargo se

pueden hacer necesarias las juntas verticales para compensar la dilatación

horizontal de las presas bajas de longitud considerable. Estas juntas pueden

ser convenientes también para fines de construcción.

El diseño de las membranas de concreto ha progresado mucho en los últimos

años. Las innovaciones más importantes adoptadas son:

Acera de anclaje: no se utiliza dentellones en el extremo inferior de la

membrana para anclarla a la roca de la fundación, en su lugar se

emplea una acera de concreto armado fundada algo mas profundamente

y anclada mediante barras a la roca sana.

Los criterios para el diseño de estas aceras son los siguientes:

La longitud de contacto de la acera con la fundación deberá

oscilar entre 1/10 de la carga hidráulica existente para rocas

pobres y 1/20 de dicha carga para rocas competentes.

El espesor en su extremo inferior deberá ser tal que permita la

colocación de una capa de enrocamiento de un metro de espesor,

como mínimo, por debajo de la membrana. El espesor mínimo en

su extremo exterior seta de 50 cm.

Espesor de la membrana: el empleo de membrana mas delgadas, en la

actualidad el espesor de la pantalla se calcula mediante la formula

siguiente:

e=0,30+0,005h

e : Es el espesor de las membranas en metros

h : Es la distancia vertical entre la acera y la cresta de la presa en metros.

Juntas en las membranas: actualmente se ha reducido al mínimo

posible el número de juntas, en oposición al criterio anterior de disponer

de un sistema de juntas que dividieran la membrana en paneles y

permitiera su movimiento relativo; además, solamente existen juntas

horizontales de construcción.

Zona de apoyo: esta zona de la membrana, que anteriormente se

construía colocando grandes bloques de roca cuidadosamente trabados,

ha sido sustituida por una zona de enrocado compactada en capas con

fragmentos de roca no mayores de 300 mm y con material pasante 7,5

cm

Ejes de presa rectos: en los proyectos anteriormente prevalecían los

ejes curvos, lo cual dificultaba la construcción de las membranas.

Acero de refuerzo: como acero de refuerzo en cada sentido, la

membrana deberá contar con aproximadamente en 0.5% de la sección

de concreto.

MEMBRANA CONCRETO ASFÁLTICO: Estos se usaron en 1957 en una

presa de enrocamiento. En esta presa se dio un riego de penetración de asfalto

que sirviera de base para la mezcla en caliente. Luego colocaron en la

superficie tres capas de mezcla caliente de concreto asfáltico cada una con 10

cm de espesor.

La mezcla caliente tenía el 8% de asfalto con referencia al peso del agregado

seco, y la granulometría de los agregados para la mezcla variaba en un 11 %

que pasaba por la malla Nº 200 y un tamaño máximo de 1 1/2".

El uso de membranas de concreto asfaltico como elemento impermeabilizante

en presas de enrocado, se ha difundido mucho en los últimos años,

especialmente en África y Europa, donde existen presas de este tipo, de mas

de 100 metros de altura, que se han comportado satisfactoriamente.

Las membranas de concreto asfaltico ofrecen las siguientes ventajas:

Menor costo que las construidas con concreto armado o acero.

Mayor flexibilidad que las de concreto armado, por lo tanto, se ajustan

más fácilmente a las deformaciones ocurridas en el cuerpo del

enrocado sin que aparezcan grietas objetables.

Su construcción es sencilla y rápida

La única desventaja que se le puede atribuir es su debilidad pues el concreto

asfaltico es un material menos fuerte que el concreto o el acero; en

consecuencia, más propenso a dañarse por el impacto de las rocas

deslizadas, por actos de sabotaje o por actividad humana.

El concreto asfaltico utilizado en la construcción de las membranas en una

mezcla bien gradada de agregados con un tamaño máximo de unos 2,5 cm y

un 10% aproximadamente se material fino (polvo de cantera), pasante por el

tamiz Nº 200. El aglutinante es asfalto puro en una proporción que oscila entre

8% y 10% por peso del agregado. La densidad de concreto asfaltico colocado

y compactado como el porcentaje de vacios existentes tienen una gran

influencia en las propiedades fundamentales de la membrana como son: la

impermeabilidad y durabilidad. El porcentaje de vacios debe estar por debajo

del 3%

Originalmente, las membranas se asemejaban a un emparedado, un elemento

central de drenaje, constituido con una capa de concreto asfaltico poroso y dos

elementos impermeables adyacentes con varias capas delgadas de concreto

asfaltico denso

En la actualidad, la tendencia es construir la membrana sin elemento central

poroso y con una parte impermeable mas gruesa de concreto asfaltico denso

colocado en una sola capa apoyada sobre una capa de macadam asfaltico. Las

membranas con elemento central de drenaje permitieron controlar con

precisión el gasto de filtración a través del elemento superior impermeabilizante

y fue su buen comportamiento lo que influyo para eliminar los elementos de

drenaje.

El espesor total de las membranas ha variado desde 29cm, para el diseño con

elemento central de drenaje, hasta 12 cm en presas similares, para el diseño

que dispone de un solo elemento impermeabilizante.

En Venezuela existe una sola presa de enrocado con membrana de concreto

asfaltico, la presa La Pereza, cercana a Caracas, que tiene 60m de alto y

dispone de una membrana de 27 cm de espesor sin el elemento central de

drenaje.

MEMBRANAS DE LÁMINAS DE ACERO SOLDADAS: las membranas

constituidas  con laminas de acero soldadas son una alternativa factible para

sustituir a la membrana de concreto armado. Su única desventaja es que

generalmente resultan más costosas, pero son más eficientes en cuanto se

refiere a los aspectos básicos de impermeabilidad y habilidad para ajustarse a

las deformaciones del cuerpo de la presa.

La membrana dispone de juntas verticales de expansión diseñadas en forma tal

que garantizan la impermeabilidad, el extremo inferior va anclado en una acera

o dentellón de concreto armado. El espesor de las laminas oscilan entre ¼” y

5/16”, dependiendo de la carga de agua; por lo general, el mayor espesor en

presas altas corresponde al sector mas profundo.

En el año 1958 se construyo en Venezuela una pequeña presa de enrocado

con membrana de acero.

Nota: El talud de aguas abajo se tiende de forma que se logre el

ángulo de reposo de la roca para evitar tener que poner zonas

estabilizadoras.

El talud de aguas arriba puede ser más pendiente, dado que está

confinado por la pantalla impermeable, pero por razones

constructivas suele inclinarse. Los taludes pueden construirse algo

convexo, de forma que si se producen asentamientos del terraplén,

las juntas de la membrana impermeable tienden a cerrarse en vez

de abrirse

PRESAS DE CONCRETO

Las presas de concreto son estructuras de dimensiones tales, que por su

propio peso logra su estabilidad y resisten las fuerzas que actúan en ellas. Si

se construyen en cimentaciones buenas, las presas sólidas de concreto son

estructuras permanentes que requieren poca conservación, ya que estas

transmites verticalmente los esfuerzos a la cimentación.

Existen dos tipos generales, el primero de alineamiento recto y el segundo

ligeramente curvo. Si la curvatura es ligeramente significativa, parte de los

esfuerzos se transmiten a los estribos y la presa debe considerarse de arco.

Teniendo en cuenta los tipos principales, es decir, presas de gravedad, de

contrafuerte macizo y de arco o bóveda, las características especificas de cada

tipo se determinan, en gran medida, por las diferencias en el modo de

operación estructural asociado con las variantes de las presas de concreto

ORIGEN Y EVOLUCIÓN

En muchas de las primeras presas se empleo con éxito la mampostería

ordinaria o mampostería al azar. En la segunda parte del siglo XIX, la

mampostería se utilizo en la construcción de presas altas de a acuerdo con los

primeros criterios racionales de diseño. La mampostería ciclópea (es decir de

piedras hasta de 10 t de masa individual mezcladas en un montero) se utilizo

generalmente con mampostería ordinaria en las caras por su durabilidad y

apariencia. El concreto macizo, en un principio sin la construcción de juntas

transversales de contracción, empezó a desplazar el uso de la mampostería en

la construcción de grandes presas que no fueran de relleno, alrededor de 1900,

por razones económicas y también por las facilidades en la construcción de

perfiles más complejos como el arco. Los primeros concretos utilizados

empleaban grandes piedras como áridos gruesos (mampostería ciclópea).

Desde 1950, el concreto utilizado incorporo cada vez mas aditivo minerales

como cenizas pulverizadas o escoria para intentar reducir problemas térmicos y

disminuir los crecientes costos.

CONSIDERACIONES GENERALES DE LA PRESA DE CONCRETO

Fundaciones: las presas de concreto por gravedad requieren

fundaciones constituidas por rocas capaces de resistir los esfuerzos de

compresión transmitidos por la presa, con un buen margen de

seguridad. Adicionalmente la formación rocosa en conjunto debe se

capaz de resistir las fuerzas impuestas por la presa sin que ocurra

deformaciones importantes en el detrimento de comportamiento

estructural y de la estabilidad de la presa.

La deformación de la fundación, por efecto de las cargas trasmitidas por

la presa, afecta a la distribución de los esfuerzos en el cuerpo de ésta

pero, la respuesta de la presa a las cargas exteriores y a la capacidad de

la deformación de la fundación determinan, a su vez loa esfuerzos

desarrollados de esta ultima.

Sección de la presa: Con la fundación adecuada, la sección de una

presa tiende a asemejarse a un triangulo o un trapecio con la base

superior pequeña la cara aguas abajo tiene usualmente una pendiente

que oscila entre 0,7 y 0,8 horizontal a 1 vertical, o compuesta por un

tramo superior vertical, inclinada entre 0,005 y 0,1 horizontal a 1

vertical, o compuesta por un tramo superior vertical y otro inferior

inclinado, con pendiente que entre 0,1 y 0,4 horizontal a 1 vertical.

La longitud de estos tramos es variable pero, por lo general, el tramo

inclinado no se extiende por encima del nivel mínimo de operación de

embalse, para eliminar así la interferencia con las estructuras de las

obras. Se debe evitar los cambios abruptos de las pendientes de las

caras de la presa en aquellas zonas donde se pueden presentar

concentraciones de esfuerzos.

Cuando el aliviadero esta situado en la sección de la presa, la forma del

parámetro aguas abajo estará sujeta a las condiciones de hidráulicas.

El ancho de la cresta depende de los requisitos viales, en todo caso se

debe adoptar el valor mínimo requerido por las labores de construcción y

operación de la presa.

Concreto: el concreto usado para construir presas de gravedad debe

cumplir una serie de requisitos de diseño en cuanto a su resistencia,

durabilidad y permeabilidad. Hoy en día se utiliza indistintamente en la

construcción de presas de concreto: el concreto convencional y el

concreto compactado con rodillos.

El concreto vibrado es un material con un contenido de cemento

en torno a los 300 kg/m3 y consistencia fluida que se compacta

mediante vibradores tras la puesta en obra y que alcanza

resistencia a compresión superior a 200 kg/ cm2

Concreto compactado con rodillos es un material con un

porcentaje importante de ceniza volantes, que se compacta

mediante rodillos vibrantes tras l puesta en obras en tongadas de

pequeño espesor (del orden de 30 cm) y que alcanza resistencia

a compresión del orden de 150 kg/cm2

Ambos concretos se fabrican de la misma manera y usando agregados del

mismo tipo cuya granulometría debe reducir al mínimo el volumen de huecos

una vez colocado en obra.

Juntas transversales de contratación: para evitar la figuración

incontrolada debida al enfriamiento de la masa de concreto, las presas

de este enfriamiento se la masa de concreto, las presa de este material

se dividen en bloques monolíticos por medio de juntas transversales.

Las juntas pueden ser lisas o con llaves en sus caras de forma a

aumentar el coeficiente de razonamiento y mejorar la estabilidad de los

bloques aunque esta teoría tiene cada días menos partido y se hacen

juntas con caras lisas, que además resultan más económicas y menos

complicadas de construir.

Sistemas de drenajes: para reducir las subpresiones tanto como sea

posible, hay que disponer varios sistemas de drenajes dentro de la

presa.

El agua que recogen los drenajes debe canalizarse por medio de

cunetas y hay que prever un sistema de salida del agua al parámetro de

aguas abajo. Cuando la galería esta mas baja que el rio habrá que

disponer un dispositivo de bombeo.

Pantalla de inyección: la pantalla tiene por objeto reducir la

permeabilidad de la fundación y por lo tanto, las subpresiones que se

desarrollan bajo la presa. La pantalla de impermeabilización y drenaje

constituye una de los elementos que mas contribuyen a la estabilidad y

buen comportamiento de este tipo de presa.

Instrumentación: en las presas de concreto se dispone de varios

elementos de control con el objetivo de poder hacer un seguimiento a la

estructura durante su vida. Los aspectos a controlar son: movimientos

horizontales y verticales, temperatura, tensiones, filtraciones y

subpresiones. Para ellos dispone de múltiples aparatos dentro de la

masa de concreto, de los cuales los mas característicos son:

Termómetros

Extensómetros

Piezómetros

Aforadores

Medidores de juntas

Péndulos

Punto de colimación

Punto de nivelación

FUERZAS QUE ACTÚAN SOBRE LA PRESA

Peso propio: es el peso P de la masa de concreto más el peso de

estructuras conexas como puentes, compuertas, equipos, entre otros.

Estas fuerzas actúan verticalmente en el centro de gravedad de la

sección o elemento considerado.

Presión hidrostática: son fuerzas actuante Fa y Fa´, en las caras de la

presa, generalmente por agua embalsada y la descargada por el

aliviadero. La fuerza horizontal por unidad de ancho ocasionada por la

presión hidrostática, tiene una distribución triangular cuya resultante

actúa a una distancia ( h o h1) de la superficie del agua igual a las dos

terceras partes de la altura piezométrica correspondiente y viene dada

por la siguiente formula:

Fa= 12

*y*𝘩²

Fa´= 12

*y*𝘩1²

Fuerza debida a los sedimentos: cuando existen sedimentos

almacenados en el embalse, se genera empujes, sobre los cuales se

deberá adoptar los criterios siguientes: horizontalmente el sedimento

actúa como un fluido con un peso unitario ys de 1360 kg/m3. La

resultante horizontal de la presiones Fdh viene dad por la ecuación:

Fdh= 12

*ys*𝘩s²

Subpresiones: a pesas de las medidas preventivas incorporadas en las

presas de gravedad para evitar las filtraciones, el agua bajo presión se

abre paso a través de grietas, fisuras o planos de estratificación, para

generar subpresiones, tanto en el interior de la masa de concreto de la

presa como en su contacto con la fundación.

Fuerzas debida a los sismos: frecuentemente las presas están sujetas

a la acción de los sismos, y en consecuencia deben proyectarse

tomando en cuenta el efecto de las fuerzas generados por ellos. La

magnitud de esta fuerza depende de la amplitud y frecuencia de las

ondas sísmicas, o sea, de su intensidad.

Temperatura: el aumento volumétrico de la masa de concreto debido al

incremento de la temperatura, causa una transferencia de fuerzas a

través de las juntas transversales d contracción, únicamente si esta se

encuentra rellenas o inyectadas, o cuando el incremento en la

temperatura es de tal magnitud que la junta se cierra totalmente.

PRESIONES

PRESIÓN DEL AZOLVE:

Cuando en una corriente que lleva limos se construye una presa,

eventualmente entrará el vaso y se depositarán en el agua tranquila, aguas

arriba de la presa. En algunas veces se construyen en la presa canales de

descarga para evitar que se acumule limo en el vaso. Se deberá de dar mayor

importancia a los azolves cuando el objeto principal es la detención del limo.

En este caso no se considerara una cantidad arbitraria. Se pueden hacer

cálculos más precisos sobre la carga del limo combinando la presión

hidrostática con la componente horizontal del limo, que esta determinada por la

fórmula de rankine. 

  

 

PRESIÓN DEL HIELO:

Se origina por la dilatación térmica de la lámina de hielo y por el arrastre del

viento. Es difícil determinar los valores que se deben asignar a la carga del

hielo en el proyecto de una presa de concreto.

Los datos relativos de las características físicas del hielo como una resistencia

al aplastamiento, su módulo de elasticidad, los efectos del flujo plástico son

inadecuados y aproximados.

Además el esfuerzo ejercido por el hielo al dilatarse depende del espesor de la

lámina, y de la rapidez de la elevación de la temperatura del hielo de las

fluctuaciones del nivel del agua, del carácter de la playa del vaso, del talud del

paramento de aguas arriba de la presa, del arrastre del viento y de otros

factores.

La rapidez de la elevación de la temperatura en el hielo es una función de la

rapidez de la elevación de temperatura del aire y de la cantidad de nieve que

cubra el hielo.

TERREMOTOS

Los terremotos comunican aceleraciones de las presas que pueden aumentar

las presiones del agua y de limo sobre ellas, y los esfuerzos dentro de las

mismas presas.

Debe dejarse algún margen para las cargas producidas por los terremotos en el

proyecto de las presas de concreto del tipo de gravedad que se van a construir

en zonas sísmicas. Además del aumento de las cargas del agua y de los

azolves, el efecto de los terremotos de la carga muerta sobre la estructura que

se debe de tomar en cuenta.

Se deben de tomar cargas tanto verticales como horizontales producidas por

los temblores, en relación de que la estructura quede menos estable. Para la

condición del vaso lleno esta será un choque sobre la cimentación en la

dirección de aguas arriba y el choque de la cimentación hacia abajo.

El primero aumenta la carga hidráulica y produce un momento de volteo debido

a la inercia del concreto. El segundo, en efecto, produce una disminución del

peso del concreto y del agua arriba del paramento inclinado, reduciendo de

esta manera la estabilidad de la estructura.

Con el objeto de determinar las fuerzas totales debidas a un terremoto, es

necesario determinar su intensidad o aceleración, que generalmente se

expresa con la relación a la aceleración debida a la gravedad. En las zonas no

tan sísmicas se puede, generalmente se usa una aceleración horizontal de 0.10

la de la gravedad y una vertical de 0.05.

Por medio del procedimiento analítico se ha demostrado que, debido a la

resistencia interna del corte del limo, la aceleración de un temblor hasta de 0.30

de gravedad tiene una eficiencia en el limo igual a la mitad que en el agua. La

resonancia en las presas bajas no es probable que ocurra durante las

sacudidas de los terremotos por varias razones.

El periodo fundamental de vibración de una presa de concreto de una altura de

15 m, de sección triangular está entre 0.03 y 0.04 seg. Los periodos de

vibración de las sacudidas fuertes de la tierra determinada, quedan entre 0.2 y

1 seg. Por lo tanto, no se producirá ninguna resonancia importante entre la

presa y la sacudida del suelo.

Además, los terremotos se tratan de analítica y experimentalmente como

movimientos armónicos, pero los movimientos del terreno registrados en la

zona destructiva de un temblor no parecen ser armónicos.

TERREMOTOS OSCILATORIOS :

El efecto de la inercia en el concreto debe de aplicarse en el centro de

gravedad de la masa, sin tomar en cuenta la forma de la sección transversal.

En las presas con paramentos verticales o inclinados, el aumento a la presión

del agua a cualquier elevación debida a un temblor oscilatorio. Se muestra en

la siguiente ecuación:

Donde:

C = Coeficiente a dimensional que da la distribución de las presiones

C = Cm/2 (y/h(2 – y/h ) + (y/h(2 – y/h))1/2 )

l = La intensidad del terreno.

l = aceleración del terreno / aceleración de la gravedad

w = Peso unitario del agua.

h = Profundidad total del vaso en la sección que se estudia.

y = Distancia vertical de la superficie del vaso a la elevación de cortina

Cm = Valor máximo de C para la constante dada.

En las presas que tienen taludes compuestos, verticales e inclinados, el

procedimiento que se usa está gobernado por la relación de la altura de la

proporción vertical de la altura total de la presa, como sigue:

Si la altura de la porción vertical del paramento de aguas arriba de la

presa es igual o mayor a la mitad de la altura total de presa, considérese

como si fuera toda vertical.

Si la altura de la porción vertical del paramento de aguas arriba es

menor que la mitad de la altura total de la presa, úsense las presiones

correspondientes a una línea inclinada que al punto de intersección del

paramento de aguas arriba de la presa y la superficie del vaso del punto

de intersección del paramento de aguas arriba de la presa y la

cimentación. 

 

TERREMOTOS TREPIDATORIOS :

En los paramentos inclinados de las presas, el peso del agua arriba del talud

debe modificarse con el factor de aceleración correspondiente al igual que el

peso del concreto.

PESO DE LA ESTRUCTURA:

Incluye el peso del concreto más el de los accesorios como compuertas y

puentes. Sin embargo, en la mayor parte de las presas bajas solamente la

carga muerta debida al peso del concreto es la que se usa en el análisis. El

peso unitario del concreto se toma ordinariamente como 150 Kg/cm2. El peso

actúa verticalmente en el centro de gravedad de la sección transversal.

Bibliografía

http://www.construaprende.com/tesis03/v-cortinas-de-enrocamiento/

http://www.construaprende.com/tesis03/iv-cortinas-de-concreto-tipo-g/

http://www.arqhys.com/estructuras/concreto-presas.html