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Cap 4
Cálculo Y Diseño De Presas De Gravedad
5.1 Introducción
Una presa de gravedad trabaja componiendo su propio peso con las restantes fuerzas actuantes sobre ella, entre las que se destaca el empuje hidrostático; ello lleva a una presa maciza de gran volúmen o a otras menos robustas (Aligeradas), en las que se necesitan para compensar el aligeramiento, disponer del peso de un prisma de aguasobre el paramento mojado, que ha de tener para ello una cierta inclinación.
5.2 Sección tipo transversal de una presa de gravedad
La sección transversal de una presa de gravedad consiste fundamentalmente en un triángulo rematado por un trapecio menor que sirve de coronación, se usa para paso de peatones y vehículos.
El vértice del triángulo suele coincidir con el nivel de aguas máximasextraordinarias (NAME), para asegurar la estabilidad en el caso más desfavorable, de esta manera el nivel de aguas máximas ordinarias o de operación (NAMO) queda por debajo del vértice con menor empuje hidrostático.
5.3 Taludes aconsejables
Los taludes de una presa pueden ser muy diferentes, entre los más frecuentes tenemos:
En el parámetro mojado
* Vertical
* 0,05.- Que es el más frecuente ysignifica 5 en horizontal por cada 100 en vertical
* 0,10.- Es menos usado, sólo se emplea en presas con cimientos muy desfavorables y en las aligeradas. (10 en horizontal por cada 100 en vertical)
En el paramento aguas abajo
* 0,7 y 0,8.- Dependiendo del talud aguas arriba y las fuerzas actuantes
* 0,95.- Dara zonas sísmicas
Un paramento vertical con un embalse vacío puedepresentar situaciones de desequilibrio, puesto que el pie aguas abajo tiene tensión nula y con el peso de la coronación aunque pequeña, daría lugar a una tracción.
5.4 Coronación de la presa
La coronación tiene un doble objetivo:
1. Proporcionar un margen sobre el nivel máximo del embalse, para aumentar la seguridad frente a sosbreelevaciones imprevistas, vertidos o salpicaduras de las zonas.2. Servir de paso para personas o vehículos.
El ancho DE depende del uso de la coronación.
Para un paso peatonal = 2m.
Para un vehículo = (3 a 3,5) m como mínimo
Para dos vehículos = (6 a 7) m como mínimo
Cuando se trata de una presa vertedero, en el lugar del vertedero se modifica la sección, desaparece la parte superior del triángulo y la coronación, y se coloca un perfil en curva como seobserva en la figura. La continuidad del paso sobre la coronación se consigue con un puente sobre el vertedero, con pilas intermedias si es necesario.
5.5 Cálculo estructural de una presa de Gravedad.
Estructuralmente la presa debe cumplir con dos condiciones ante el accionar de todas las solicitaciones previsibles, ser estable y ser resistente. El ser estable exige que el sistema de fuerzas alas que está sometida este en equilibrio, el ser resistente significa que el material sea capaz de soportar con el coeficiente de seguridad exigible las máximas tensiones que se produzcan. Podríamos sintetizar más vulgarmente estas dos condiciones, diciendo que la presa no debe moverse en su conjunto, ni romperse en ningun punto.
5.6 Estabilidad al deslizamiento
Una presa de gravedad está sometidafundamentalmente al empuje hidrostático cuya componenete predominante es horizontal y actúa por tanto paralela a la base. Este empuje tiende a producir un deslizamiento horizontal a lo largo de la base; la estabilidad al deslizamiento se comprueba, determinando el coeficiente de seguridad contra el deslizamiento, que es el cociente de la resistencia al deslizamiento sobre la fuerza deldeslizamietno.
FSdeslizamiento=Resistencia al deslizamientoFuerza del deslizamiento
FSdeslizamiento=W*μFH
Donde W=Fuerza normal al área de la base Peso de la presa
μ=Coeficiente de rozamiento entre la presa y el suelo
Fuerza de deslizamiento FH
FH=γa*hG*A
donde: γa=Peso específico del agua
hG=Profundidad al centro de gravedad
A=Área del paramento mojado
5.7 Estabilidad al vuelco
La estabilidad...