Diseño Sismico De Presas De Tierra Y Enrocado
Páginas: 22 (5465 palabras)
Publicado: 30 de septiembre de 2011
DISEÑO SISMICO DE PRESAS DE TIERRA Y ENROCADO (*)
Jorge E. Alva Hurtado (1) Miguel Infantes Quijano (1)
RESUMEN Se presenta una revisión de los métodos existentes para realizar el diseño sísmico de presas de tierra y enrocado. En primer lugar se presenta el método pseudo-estático que utiliza un coeficiente lateral sísmico. Después se ilustra el método simplificado de deformación permanente yfinalmente se describe el análisis de estabilidad dinámico en base a la respuesta sísmica de la presa. Los casos de ocurrencia de licuación de suelos en materiales susceptibles no serán tratados en este artículo. Con el objeto de ilustrar la metodología se presenta su aplicación a la Presa Palo Redondo del Proyecto Chavimochic, diseño a nivel de factibilidad.
1.
INTRODUCCION
En tiemposrecientes se ha logrado un progreso notable en el entendimiento del comportamiento de las presas de tierra y enrocado sometidas a la acción sísmica. Se tienen disponibles métodos analíticos para calcular la respuesta dinámica de estructuras de tierra y enrocado, se realizan ensayos estáticos y dinámicos para determinar las propiedades del suelo bajo cargas estáticas y dinámicas y se disponen demétodos de diseño para evaluar la estabilidad sísmica y el potencial de deformación de éstas (Seed et al, 1978, Seed, 1979). Cualquier presa bien construida puede soportar sismos moderados, con aceleraciones máximas de 0.2 g, sin daños. Las presas de material arcilloso con cimentación arcillosa o rocosa pueden soportar sismos fuertes con magnitudes Richter de 8.25 y aceleraciones máximas de 0.35 a 0.8g, sin daños aparentes. Las presas de enrocado con pantalla de concreto se mantienen secas y son capaces de soportar sismos extremadamente fuertes, con pequeñas deformaciones. El esfuerzo de diseño debe concentrarse en las presas que pueden presentar daño por sismo severo o están constituidas por materiales granulares saturados, que pueden perder su resistencia o sufrir aumento de presión deporos. En este caso se requiere un análisis dinámico, que proporcione una base de diseño más confiable.
(1) Universidad Nacional de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio Geotécnico del CISMID (*) Ponencia Presentada al XII Congreso Nacional de Ingeniería Civil, Huánuco, 1999
2.
MÉTODO PSEUDO-ESTATICO
En este método se emplea el cálculo del factor de seguridad de laestabilidad de taludes por equilibrio límite, adicionando un coeficiente lateral sísmico. Uno de los principales problemas con este método es determinar el coeficiente lateral sísmico, que depende de la sismicidad del país y es de naturaleza semi-empírica (Seed y Martín,1966). Ruesta et al (1988) han propuesto valores del coeficiente lateral sísmico para presas de tierra y enrocado en el Perú, que sepresentan en la Figura 1. Los valores propuestos son consistentes con los valores utilizados en presas de tierra y enrocado diseñadas y construidas en el Perú y en el mundo. Además, el análisis de estabilidad pseudo-estático sirve también para determinar el valor de la aceleración de fluencia que se emplea en el método de deformación permanente. Para realizar el análisis de la estabilidad de lostaludes en condiciones estáticas y pseudo-estáticas se utiliza el método de equilibrio límite de Bishop (1955), tal como el implementado en el programa de cómputo SLOPE/W de Geoslope International (1998).
3.
METODO DE DEFORMACION PERMANENTE
En este método la deformación permanente producida por un sismo se emplea como criterio de diseño. Es un método racional simple, que se aplica a presasformadas por suelos arcillosos compactos, arenas secas y suelos granulares densos. En estos casos existe poco potencial de desarrollo de presión de poros, se desarrollan deformaciones pequeñas y el material retiene su resistencia estática. En este método se evalúa la respuesta dinámica para calcular las deformaciones permanentes. La falla ocurre en una superficie de deslizamiento bien definida...
Jorge E. Alva Hurtado (1) Miguel Infantes Quijano (1)
RESUMEN Se presenta una revisión de los métodos existentes para realizar el diseño sísmico de presas de tierra y enrocado. En primer lugar se presenta el método pseudo-estático que utiliza un coeficiente lateral sísmico. Después se ilustra el método simplificado de deformación permanente yfinalmente se describe el análisis de estabilidad dinámico en base a la respuesta sísmica de la presa. Los casos de ocurrencia de licuación de suelos en materiales susceptibles no serán tratados en este artículo. Con el objeto de ilustrar la metodología se presenta su aplicación a la Presa Palo Redondo del Proyecto Chavimochic, diseño a nivel de factibilidad.
1.
INTRODUCCION
En tiemposrecientes se ha logrado un progreso notable en el entendimiento del comportamiento de las presas de tierra y enrocado sometidas a la acción sísmica. Se tienen disponibles métodos analíticos para calcular la respuesta dinámica de estructuras de tierra y enrocado, se realizan ensayos estáticos y dinámicos para determinar las propiedades del suelo bajo cargas estáticas y dinámicas y se disponen demétodos de diseño para evaluar la estabilidad sísmica y el potencial de deformación de éstas (Seed et al, 1978, Seed, 1979). Cualquier presa bien construida puede soportar sismos moderados, con aceleraciones máximas de 0.2 g, sin daños. Las presas de material arcilloso con cimentación arcillosa o rocosa pueden soportar sismos fuertes con magnitudes Richter de 8.25 y aceleraciones máximas de 0.35 a 0.8g, sin daños aparentes. Las presas de enrocado con pantalla de concreto se mantienen secas y son capaces de soportar sismos extremadamente fuertes, con pequeñas deformaciones. El esfuerzo de diseño debe concentrarse en las presas que pueden presentar daño por sismo severo o están constituidas por materiales granulares saturados, que pueden perder su resistencia o sufrir aumento de presión deporos. En este caso se requiere un análisis dinámico, que proporcione una base de diseño más confiable.
(1) Universidad Nacional de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio Geotécnico del CISMID (*) Ponencia Presentada al XII Congreso Nacional de Ingeniería Civil, Huánuco, 1999
2.
MÉTODO PSEUDO-ESTATICO
En este método se emplea el cálculo del factor de seguridad de laestabilidad de taludes por equilibrio límite, adicionando un coeficiente lateral sísmico. Uno de los principales problemas con este método es determinar el coeficiente lateral sísmico, que depende de la sismicidad del país y es de naturaleza semi-empírica (Seed y Martín,1966). Ruesta et al (1988) han propuesto valores del coeficiente lateral sísmico para presas de tierra y enrocado en el Perú, que sepresentan en la Figura 1. Los valores propuestos son consistentes con los valores utilizados en presas de tierra y enrocado diseñadas y construidas en el Perú y en el mundo. Además, el análisis de estabilidad pseudo-estático sirve también para determinar el valor de la aceleración de fluencia que se emplea en el método de deformación permanente. Para realizar el análisis de la estabilidad de lostaludes en condiciones estáticas y pseudo-estáticas se utiliza el método de equilibrio límite de Bishop (1955), tal como el implementado en el programa de cómputo SLOPE/W de Geoslope International (1998).
3.
METODO DE DEFORMACION PERMANENTE
En este método la deformación permanente producida por un sismo se emplea como criterio de diseño. Es un método racional simple, que se aplica a presasformadas por suelos arcillosos compactos, arenas secas y suelos granulares densos. En estos casos existe poco potencial de desarrollo de presión de poros, se desarrollan deformaciones pequeñas y el material retiene su resistencia estática. En este método se evalúa la respuesta dinámica para calcular las deformaciones permanentes. La falla ocurre en una superficie de deslizamiento bien definida...
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