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PRESAS DE ARCO Integrantes: Rosario Amores Sergio Hernández Santiago Méndez Michael Rodríguez

INTRODUCCION El siguiente proyecto consiste en analizar e investigar una obra específica en el área de la ingeniería civil para acercarnos, de alguna forma, a lo que será nuestro mundo al egresar.  Éste, nos ayudará a formar un criterio adecuado a la materia y como profesionales, métodos de investigación posibles para profundizar e indagar en el tema y mejorar nuestro ingenio, conocimientos del área a estudiar y habilidades comunicativas y cognoscitivas. 

OBJETIVO GENERAL Identificar los diferentes tipos de presas, sus ventajas y desventajas.

HISTORIA DE LAS PRESAS La historia de la construcción de presa se remonta en la antigüedad hasta las primeras civilizaciones del Medio Oriente y del Lejano Oriente. Innumerables pequeñas presas, invariables estructuras de rellenos simples, se construyeron para la irrigación, por ejemplo en China, Japón, India y Sri Lanka. Algunas de estas primeras presas existen todavía.

HISTORIA DE LAS PRESAS Se considera que la presa conocida más antigua realmente importante es la construida en Sadd-el-Kafara, Egipto, aproximadamente en 2600 a.c. Consistía en una zona central rellena con material suelto, rodeada por espaldones de roca y con parámetros protegidos por mampostería ordinaria. La altura total de Sadd-el-Kafara era de 14 m. Se le abrió una brecha, tal vez como consecuencia de una inundación que desbordo, luego de un periodo de servicio relativamente corto.

PRESAS DE ARCO ANTIGUAS  La presa de Glanum

 La presa de Monte Novo

PRESAS DE ARCO ANTIGUAS 

La presa de Kurit

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La presa de Elche

TIPOS DE PRESAS Los diferentes tipos de presas responden a las diversas posibilidades de cumplir la doble exigencia de resistir el empuje del agua y evacuarla cuando sea preciso. Dependiendo de su forma pueden ser: 

De gravedad

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De contrafuertes

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De arco

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Bóvedas o arcos de doble curvatura mixta

TIPOS DE PRESAS Dependiendo del material se pueden clasificar en:

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De hormigón (convencional o compactado con rodillo)

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De mampostería

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De materiales sueltos (de escollera, de núcleo de arcilla, con pantalla asfáltica, con pantalla de hormigón, homogénea)

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Las presas hinchables, basculantes y pivotantes suelen ser de mucha menor entidad.

SELECCION DEL TIPO DE PRESA 

A continuación se detallan cuatro consideraciones de importancia cardinal.

  1. Gradiente hidráulico: el valor nominal del gradiente hidráulico y para infiltración bajo, alrededor o a través de la presa, varia por lo menos en un orden de magnitud de acuerdo Con su tipo. 2. Esfuerzo en la cimentación: los esfuerzos nominales transmitidos a la cimentación Varían bastante con el tipo de presa. 3. Deformaciones en la cimentación: ciertos tipos de presas se acomodan mejor sin un daño severo, a deformaciones y asentamientos significativos en la cimentación.  4. Excavación de la cimentación: consideraciones económicas establecen que los volúmenes de excavación y la preparación de la cimentación deben minimizarse. 

PRESAS DE ARCO 

Según la Real Academia Española de la Lengua, Presa es un “Muro grueso de piedra u otro material que se construye a través de un río, arroyo o canal, para almacenar el agua A fin de derivarla o regular su curso fuera del cauce”.

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Dentro de la clasificación de presas, existen las presas en arco, las cuales se distinguen en su diseño propio con la particularidad de transferir la presión ejercida en la presa hacia las laderas de la cerrada, por lo cual se debe ser precavido al construir este tipo de presas ya que la roca debe ser muy dura y resistente

PRESAS DE ARCO

CLASIFICACION DE LAS PRESAS DE ARCO 

SEGÚN SU ESTRUCTURA:

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Presa de arco: es aquella en la que su propia forma es la encargada de resistir el empuje del agua.

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Presa de bóveda o de doble arco: cuando la presa tiene curvatura en el plano vertical y en el plano horizontal, también se denomina de bóveda.

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Presa de arco-gravedad: combina características de las presas de arco y las presas de gravedad y se considera una solución de compromiso entre los dos tipos. Este tipo de presa precisa menor volumen de relleno que una presa de gravedad

CLASIFICACION DE LAS PRESAS DE ARCO 

Según sus materiales:

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Presas de hormigón: son las más utilizadas en los países desarrollados ya que con éste material se pueden elaborar construcciones más estables y duraderas; debido a que su cálculo es del todo fiable frente a las producidas en otros materiales.

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Presas de materiales sueltos: Son aquellas que consisten en un relleno de tierras, que aportan la resistencia necesaria para contrarrestar el empuje de las aguas. Los materiales más utilizados en su construcción son piedras, gravas, arenas, limos y arcillas aunque dentro de todos estos los que más destacan son las piedras y las gravas.

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Presas de enrocamiento con cara de hormigón: este tipo de presas en ocasiones es clasificada entre las de materiales sueltos; pero su forma de ejecución y su trabajo estructural son diferentes.

PRINCIPIOS FÍSICOS DE FUNCIONAMIENTO 

Las presas de arco, tienen como característica principal su diseño, este basado en una parábola permite distribuir horizontalmente la fuerza a la cual se ve sometida. El poseer este particular diseño le permite distribuir el empuje del agua desde su vértice hasta los estribos o inmediaciones del valle en el cual se construye, permitiendo una resistencia similar a las represas de bóveda u otros tipos, con un grosor mucho menor, y por ende un menor consumo de material.

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Dentro de los factores físicos a considerar, tenemos: 

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Compresión: Las estructuras en arco están siempre bajo la compresión. La fuerza de la compresión empuja hacia fuera a lo largo de la curva del arco, hacia los estribos. 

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Tensión: La tensión en un arco es insignificante. La curva natural del arco y su capacidad de disipar la fuerza hacia fuera reduce grandemente los efectos de la tensión en la superficie inferior del arco.

CORTINAS DE ARCO 

Las cortinas de arco que puede ser imaginada como una placa gruesa combada o arqueada, encajada o empotrada sobre los tres lados son las que soportan la mayor parte del empuje del agua, sobre los apoyos laterales, llamados también estribos, por efectos del arco.

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Este tipo de cortinas como se puede ver en la siguiente figuras son en perfil muy delgadas comparadas con su altura y puede considerarse como una serie de porciones de anillos horizontales superpuestos de espesor creciente de arriba hacia abajo, empotrados en sus nacimientos.

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El vertedor en este tipo de presas, si se construye sobre la obra, se localiza sobre uno de los estribos. A veces toda la presa se constituye en vertedor y se le llama arco vertedor y son cortinas que no tienen más de 60 metros de altura.

CORTINAS DE ARCO

CORTINAS DE ARCO 

Algunas presas de arco en sección, (se muestra las presiones actuantes en dos de ellas):

CORTINAS ARCO-GRAVEDAD 

En una cortina de gravedad una forma arqueada aumenta en proporciones considerables la estabilidad. Las cortinas de arco que toman a la vez el peso de la estructura y el arco, se constituyen en cortinas arco-gravedad. En las cortinas de arcogravedad se alcanza una economía de material de 30 a 40 por ciento sobre las cortinas de gravedad; son particularmente apropiadas en el caso de boquillas relativamente amplias.

CORTINAS ARCOGRAVEDAD

CORTINAS DE CONTRAFUERTES Y DE ARCOS MÚLTIPLES 

Una cortina de contrafuertes está constituida por una pantalla o losa impermeable, inclinada hacia aguas arriba, sostenida por contrafuertes perpendiculares a la losa misma y que forman el órgano de soporte. El peso del agua ejercido sobre la losa inclinada e impermeable remplaza el peso que falta en la cortina.

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Las cortinas de arcos múltiples son aquellas cuyo paramento hacia agua arriba, impermeable, está constituido por un conjunto de arcos de concreto armado apoyados en los contrafuertes, en forma de tubos de órgano. (A veces el arco es de acero.)

CORTINAS DE CONTRAFUERTES Y DE ARCOS MÚLTIPLES

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS PRESAS E ARCO 

Ventajas:

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Las presas en arco surgen como respuesta a un problema estructural, por tanto permiten la construcción de presas en lugares que antes era impensado edificar. 

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Ideal para sitios donde el acarreo de material se vuelve un tema importante a la hora de realizar la obra, por ejemplo cordones montañosos, o valles muy estrechos y de difícil acceso. 

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Su diseño permite distribuir la presión hacia los estribos, por lo cual no necesita gran cantidad de material, siendo esta una ventaja en términos económicos. 

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Si el terreno lo permite, no es necesaria una presa demasiado robusta, dado que la mayor parte de la contención de fuerzas se realiza en los extremos, donde está emplazada la obra. 

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS PRESAS E ARCO 

Desventajas:

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Si bien se necesita poco material para realizar el proyecto, éste debe ser de gran dureza, lo cual hace este tipo de represas menos flexibles, por lo tanto requiere un exhaustivo estudio en zonas sísmicas. 

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Al ser éstas, el tipo de presa más innovadora, requiere de un mayor estudio en su construcción, y especialistas en este tipo de obra. Ya que en ocasiones no es suficiente el arco de la represa, teniendo que mezclar el diseño con una presa de gravedad, formándose finalmente como respuesta al problema ingenieril una presa del tipo arcogravedad o doble arco.

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Su construcción en afluentes demasiado extensos horizontalmente es difícil, ya que se necesita de un arco más grande.

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Es compleja su implantación en terrenos donde las laderas donde se emplaza la obra, no son lo suficientemente firmes en términos geológicos. Zonas con continuos derrumbes en laderas, o propensas a sismos, dificultan la construcción de este tipo de obra.

DIMENSIONES 

Las presas de arco generalmente se clasifican en delgadas, medianas y gruesas dependiendo de la razón entre el ancho de la base (b) y la altura (h): 

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Delgada: b/h < 0.2

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Media: 0.2 < b/h < 0.3

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Gruesa: b/h > 0.3

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Pero no hay generalización para la razón entre el ancho de la parte superior de la presa (c) y el ancho de la base (b). Tradicionalmente la relación c/b ha sido 1, es decir, el mismo grosor en el borde superior y en la base, más a menudo se ha utilizado una relación de c/b igual a 0.5.

CONSIDERACIONES Y CRITERIOS DE DISEÑO  

Como hemos mencionado anteriormente, una presa de arco transfiere cargas a los estribos y fundaciones por la acción de los arcos horizontales, por lo que es esencial tener un método de distribución que en términos generales pueden ser las siguientes:  Las tensiones deben estar dentro del límite elástico, tanto para el hormigón como las formaciones de roca.

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El módulo de elasticidad del hormigón y el módulo de deformación de la fundación debe ser el mismo en la tensión como en la comprensión. 

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Las deformaciones debidas a temperaturas y tensiones son proporcionales a cambios de temperaturas. 

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La carga de agua sobre las paredes del depósito no causa movimientos diferenciales en el lugar de la presa.

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Las deformaciones de la fundación son independientes de la forma de fundación. 

CONCLUSIONES 

Las presas representan una gran obra de ingeniería; razón por la cual cada detalle dentro de estas, es de mucha importancia para que dicha presa cumpla con la función para la cual ha sido creada, al mismo tiempo que su durabilidad sea la deseada.

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El volumen de hormigón requerido en las presas de arco es mucho menor que para las presas de gravedad y presas de arco de gravedad, pero la capacidad de la base en fundaciones y estribos para sostener o resistirse a cargas debe ser de un alto grado.

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El poseer un diseño parabólico le permite distribuir el empuje del agua desde su vértice hasta los estribos o inmediaciones del valle en el cual se construye, permitiendo una resistencia similar a las represas de bóveda u otros tipos.