Presas de gravedad

DIMENSIONAMIENTO DE UNA PRESA DE
GRAVEDAD
Infrastructuras hidráulicas
por
Sjædric Moreno y Albert Rodrigo

1. Introducción
El objetivo de esta práctica es dimensionar la sección de una presa de gravedad de acuerdo
con los parámetros de diseño propuestos (Figura 1). Para ello, hay que encontrar la inclinación
de los taludes que verifica la estabilidad de dicha sección frente al conjuntode acciones
presentes sobre ella. Dado que es una presa de gravedad, donde el hormigón trabaja muy por
debajo de su capacidad resistente, no se ha realizado ninguna comprobación de tipo estructural.
Como herramienta de cálculo se ha confeccionado una hoja de Excel.

Figura 1: Aspectos geométricos considerados en el problema.

Para abordar el problema, en primer lugar se decidió qué fuerzaspueden actuar sobre la
sección de la presa en algún momento de su existencia; posteriormente, fijados unos valores
„semilla‟ iniciales para los taludes, se calculó cuál es el valor de la fuerza de cada acción y qué
momento genera respecto el centro de la base.
En segundo lugar, se establecieron las distintas combinaciones en que pueden actuar estas
acciones y su probabilidad de ocurrencia(normal, accidental y extrema). Para cada combinación,
se calculó la fuerza horizontal, vertical y el momento respecto el centro de la base, resultantes de
la contribución de cada acción individual.
En tercer lugar se comprobó, para cada combinación de acciones, la estabilidad de la sección
frente a deslizamiento y vuelco mediante sendos factores de seguridad. Finalmente, una vez
claras quésituaciones son desfavorables para el caso particular elegido, hubo que modificar la
inclinación de los taludes para conseguir un factor de seguridad de 1 para aquel caso más crítico,
de modo que el resto de casos desfavorables también se resolvieron. Para esta iteración, se usó la
herramienta „Buscar objetivo‟ del „Análisis y si‟ de Excel.
En el siguiente apartado se detallan algunos aspectos deesta pauta general, acerca de cómo
se ha planteado el cálculo en la hoja de Excel y una discusión de los resultados.

2. Fuerzas actuantes
Se ha considerado que las fuerzas que actúan sobre la sección son su peso propio, el empuje
hidrostático del agua del embalse en sus distintos niveles (NMN, NAP i NAE), la subpresión en
la base debida a la red de filtración desarrollada y el empuje delos sedimentos acumulados.
Dado que es un cálculo de sección, todas las fuerzas se han calculado por metro lineal de presa.
Para el cálculo del peso propio, se ha considerado, además del peso del hormigón de la
sección triangular, el peso de la coronación y se han restado los huecos de galerías. Sin embargo,
se ha supuesto que el punto de aplicación de la fuerza sigue siendo el centro degravedad de la
sección triangular, sin importar la influencia de los elementos accesorios en la ubicación de la
resultante pues su contribución a ella es ínfima.
Sobre el cálculo del empuje hidrostático, puesto que actúa sobre una superficie inclinada
tanto aguas arriba como aguas abajo de la presa, la resultante tendrá una componente horizontal
y otra vertical. El empuje horizontal se ha calculadocomo el área del triángulo de presiones
hidrostáticas para los distintos niveles contemplados, mientras que la componente vertical del
empuje se ha calculado como el peso de la 'cuña' de agua por encima del talud de la presa. En
cuanto al punto de aplicación de dichos empujes se ha considerado que actúan a un tercio de la
base.
Para realizar el cálculo de la subpresión en la base, se hatenido en cuenta, por un lado, si el
drenaje reduce o no la presión de agua eficientemente; y por otro lado, que ésta se calcula en
base a los niveles habituales en el embalse, y en su caso más desfavorable, con el nivel máximo
normal (NMN). Tanto para el caso de drenaje eficiente como ineficiente, se ha fraccionado la ley
de presiones en diversas partes de geometría más sencilla, cuyas áreas...