Presas a Gravedad

PRESAS DE HORMIGON

A GRAVEDAD SOBRE

ROCA

Ing. Washington Sandoval E., Ph.D.

2012

RELACIÓN DE ESBELTEZ B = ancho de la presa P = altura de la presa = B/P

1,0 Presa de materiales

sueltos. 0,6 < 1,0 Presa de

gravedad. 0,3 < 0,6 Presa de arco

gravedad. < 1,0 Presa de arco puro

PRESA A GRAVEDAD (AGOYAN)

PRESA ARCO GRAVEDAD (PAUTE)

PRESA DE ARCO (CHIRKEYSKAYA)

FUERZAS EN PRESAS A GRAVEDAD

G

S

W1

W2

W3

W4

Wf

Ws

P1

P2

E

Wa

FUERZAS DE PRESIÓN

• W1 = ½ H1 ²

• W2 = ½ H2 ²

• W3 = ½ H1 ²m1

• W4 = ½ H1 ²m2

• E = Vcp

SUBPRESIÓN

• H<25; Wf = ½ HL(1-0)2

• 25<H<75; Wf = ½ H[L(1-0)+b1’’]2

• H>75 = Wf = ½ H[l1(1+1’-1’’)+l2 1’+ b1’’] 2

H

L

l1 l2

b

COEFICIENTES DE SUBPRESIÓN

TIPO DE PRESA 1’ 1’’

GRAVEDAD H < 25 0,3 0,0

GRAVEDAD 25 < H < 75 0,4 0,15

GRAVEDAD H > 75 0,5 0,25

CONTRAFUERTES 0,4 0,0

ARCO 0,5 0,25

0 – C. PERDIDA DE CARGA INICIAL 0,05 – 0,08

2- C. POROSIDAD DEL ÁREA 0,70 – 0,95

FILTRACIÓN BAJO LA

PRESA RULES (Fuente: Soriano, A.)

FILTRACIÓN BAJO LA

PRESA RULES (Fuente: Soriano, A.)

Norma SNIP

PRESION DEL AZOLVE

Wa = a ha tg (45 - /2)

Wa – presión del azolve

a – peso específico del material sumergido a = as - (1-n)

as – peso esp. del material seco, - peso esp. del agua, n – porosidad relativa.

- ángulo de fricción interna (para presas en suelos rocosos =0).

2 2

2

PRESIÓN POR IMPACTO DE UNA OLA

D – Fetch, w – velocidad del viento

FUERZAS SISMICAS

te – período de vibración en segundos

- coeficiente sísmico Para estructuras especiales si H> 10 m S = G k, k = 1 + 0,5H1/hc, H1- Altura de la estructura sobre la base; hc-Centro de gravedad desde la base

h=3,2808*H – por cambio de unidades de pies a metros

Ws – En kilogramos fuerza

bc

bb

Te1- Primer tono de vibración (Razkazov, 2008); Gy – Módulo de elasticidad a la torsión

COMBINACIÓM BÁSICA DE CARGAS EN PRESAS DE HORMIGÓN (SNIP II-54-77)

CARGAS PERMANENTES

1. Peso propio de la presa (se incluyen las cargas de los mecanismos permanentes).

2. Presión hidrostática aguas arriba al NAMO).

3. Presión hidrostática aguas abajo con nivel mínimo y con nivel de crecida.

4. Subpresión al NAMO y en funcionamiento los drenajes.

5. Peso de parte del suelo que puede desplazarse con la presa y presiones laterales

COMBINACIÓM BÁSICA DE CARGAS EN PRESAS DE HORMIGÓN (SNIP II-54-77)

CARGAS VARIABLES EN EL TIEMPO

1. Presión de sedimentos aguas arriba.

2. Esfuerzos por variación de temperatura calculados con la variación media anual.

3. Presión de las olas calculada con la velocidad media anual del viento.

4. Cargas por transporte y mecanismos de uso temporal

5. Presión del hielo.

6. Cargas por choque de cuerpos flotantes.

7. Carga dinámica por flujo por el vertedero al NAMO.

CARGAS EXTREMAS EN PRESAS DE HORMIGÓN (SNIP II-54-77)

En el diseño se considera las fuerzas de la

combinación básica más una de las extremas o el cambio de las respectivas fuerzas de la combinación

básica. 1. Carga por sismo. 2. Presión hidrostática aguas arriba y abajo para el

NAME. 3. Subpresión resultante del mal funcionamiento de

parte del sistema de impermeabilización o drenaje. 4. Presión de las olas calculada para el máximo valor del

viento probable. 5. Las demás fuerzas en condiciones extremas.

SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO

COEFICIENTES

Tipo de roca f C (MPa)

Granitos u otras rocas no fisuradas, con resistencia temporal a la compresión mayores a 400 Kg/cm² (40 Mpa).

0.75 0,4

Rocas poco fisuradas con mejoramiento de lechada de cemento hasta la profundidad mayor o igual a 0,1H, con resistencia temporal a la compresión mayores a 400 Kg/cm² (40 Mpa).

0,70 0,30

Rocas fisuradas, con resistencia temporal a la compresión entre 50 y 400 Kg/cm² (5-40 Mpa).

0,65 0,20

ESFUERZOS EN PRESAS A GRAVEDAD

• V -Suma de las fuerzas verticales que actúan en la sección.

• M- Suma de los momentos de todas las fuerzas que actúan en la sección.

• b – ancho de la sección.

b1

b

x

x1

Z

z1

w1

W

y1 y2

Wf xf

DIAGRAMAS DE ESFUERZOS POSIBLES

ESFUERZOS -

Y – profundidad de la sección.

b1

b

x

x1 y1

ANÁLISIS DE ESFUERZOS EN LA PRESA MINAS-SAN FRANCISCO (Sosa, D., 2011)

de sedimentos

Nivel Normal Reservorio

792.86

717 720.00

Nivel Máximo

767.3

ESFUERZOS HORIZONTALES EN LA PRESA MINAS-SAN FRANCISCO (Sosa, D., 2011)

Coeficientes de estabilidad

CARGAS Ksd

Inicio de la vida

útil

1.08

Final de la vida útil 1.1

ESFUERZOS VERTICALES Y TANGENCIALES EN LA PRESA MINAS-SAN FRANCISCO

(Sosa, D., 2011)

PRESA A GRAVEDAD

DE GAVIONES

EJERCICIO

BIBLIOGRAFÍA

• Grishin, M. Slisskiy, S. Antipov, A, y otros (1979). Estructuras Hidráulicas. Ed. Escuela Superior. Moscú, Rusia.

• United States Departament of Interior, (1982). Diseño de Presas Pequeñas. Ed. Continental S.A. México, México.

• Nedrigui, B. (1983). Manual del Diseñador de Estructuras Hidráulicas. Ed. Stroyizdat, Moscú Rusia.

• Sosa, D. (2011). Análisis sísmico de presas y cálculo de la presión hidrodinámica aplicado a la presa Minas-San Francisco y presa Tierras-Blancas. Tesis de grado. Sangolquí, Ecuador.

• SNIP-II-54-77 (1977). Reglamentos y Normas de Construcción. Normas de diseño de presas de concreto y hormigón armado. Ed. Stroyizdat. Moscú. Rusia.