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• Adolfo Santiestevan

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PRESAS DE GRAVEDAD I.

DEFINICION: Una presa de gravedad de concreto tiene una secciÛn transversal tal que con un tope estrecho, la presa esta parada libremente. Es decir tiene un centro de gravedad bastante bajo que la presa no se derribar· sino es apoyada en los estribos. Las presas de gravedad requieren cantidades m·ximas de hormigÛn para su construcciÛn comparado con otros tipos de presas de concreto, y se resisten a la dislocaciÛn por la presiÛn hidrost·tica del depÛsito de agua. Un sitio favorable por lo general es un en una constricciÛn en un valle donde la base est· razonablemente cerca de la superficie tanto en el piso como en los estribos de la presa. Las presas de mamposterÌa que confiaron en su peso para la estabilidad contra el deslizamiento y volcadura remontan de 3000 a 4000 aÒos, tanto cara de arriba como rÌo abajo fueron inclinadas y el espesor de la base era muchas veces la altura. En 1872 Rankine propuso que no habÌa ninguna tensiÛn extensible en una presa de gravedad. En 1895 Levy propuso que la tensiÛn compresiva en el material de la presa en la cara corriente arriba sea mayor que la presiÛn del agua en la profundidad correspondiente al depÛsito. El peligro de la elevaciÛn habÌa sido reconocido en 1882, y el peligro de deslizamiento fue destacado por el fracaso de la presa Austin, en Estados Unidos. El avance m·s reciente ha estado en el uso del mÈtodo de elemento finito de an·lisis.

El 67% de las presas son de gravedad y est·n hechas con hormigÛn ya sea con o sin armaduras de acero. Es el tipo de muro m·s sencillo, se fundamenta en la resistencia que el propio peso de la obra opone al empuje de las aguas. Su perfil es trapezoidal, y su base de cimentaciÛn, rectangular. El peso de la presa es notable y sirve para que, al componerse con el empuje y otras fuerzas, la resultante incida francamente en el interior de la base de la presa. Adecuadas en valles amplios, desde que la excavaciÛn sea menor de 5 a 10 m. Se

acepta desgaste limitado de la roca. Deben chequearse las discontinuidades de la roca con relaciÛn al deslizamiento. Tienen bajos esfuerzos de contacto. Requieren de materiales que a veces toca importar como el cemento.

Presa LimÛn: Ubicada sobre el curso del rÌo Huancabamba, en el lugar denominado LimÛn, a la altura del Km. 87 de la carretera Olmos ñ Corral Quemado. II.

FUNDAMENTO TEORICO 1) PARTES DE UNA PRESA:

Partes que componen una represa son:

-

El embalse: es el volumen de agua que queda retenido por la presa. El vaso: es la parte del valle que se inunda y contiene el agua embalsada. La cerrada: es el punto concreto del terreno donde se construye la presa. La presa: es el muro que debe soportar el empuje del agua y no permitir la filtraciÛn del agua hacia abajo.

En la presa se destacan:

-

Los paramentos: el interior, que est· en contacto con el agua, y el exterior. La coronaciÛn: es la superficie que delimita la presa superiormente. Los estribos: los laterales, que est·n en contacto con las paredes de la cerrada. La cimentaciÛn: la superficie inferior de la presa, a travÈs de la cual descarga su peso al terreno. El aliviadero o vertedero: es una estructura que permite descargar agua excedente cuando la presa se llena. Las tomas: son tambiÈn estructuras hidr·ulicas pero de mucha menos entidad y son utilizadas para extraer agua de la presa para un cierto uso, como puede ser abastecimiento a una central hidroelÈctrica o a una ciudad. La descarga de fondo: permite mantener el denominado caudal ecolÛgico aguas abajo de la presa. Las esclusas: que permiten la navegaciÛn "a travÈs" de la presa.

2) COMPORTAMIENTO DE LA PRESA DE GRAVEDAD Son todas aquellas en las que su propio peso es el encargado de resistir el empuje del agua. El empuje del embalse es transmitido hacia el suelo, por lo que Èste debe ser muy estable capaz de resistir, el peso de la presa y del embalse. Constituyen las represas de mayor durabilidad y que menor mantenimiento requieren. Su estructura recuerda a la de un tri·ngulo isÛsceles ya que su base es ancha y se va estrechando a medida que se asciende hacia la parte superior aunque en muchos casos el lado que da al embalse es casi de posiciÛn vertical. El cuerpo de las presas de hormigÛn, se compone de cemento, piedras, gravas y arenas, en proporciones variables seg˙n el tipo de estructura y las partes de las mismas que se trate. La particularidad de este material, que le permite adoptar complejas formas una vez fraguado, da la posibilidad de optimizar la forma y, por lo tanto disponer el peso de una manera tal que sea mayor la capacidad de la presa en su conjunto para resistir el empuje.

El diseÒo de cualquier presa se puede resolver solo si se consideran tres condiciones fundamentales: garantÌa de su estabilidad, control de filtraciones y disipaciÛn de la energÌa en exceso del chorro vertido por la presa. Perfil teÛrico. Las primeras presas de concreto se construyeron con perfiles bastante pesados de forma trapezoidal. Este perfil se fue desarrollando con el tiempo hasta llegar a un perfil triangular que resulta mas econÛmico y que es el usado en la actualidad. Este perfil teÛrico se convierte en un perfil pr·ctico al tener en cuenta algunas inclinaciones y correcciones determinadas por las condiciones de trabajo y estabilidad de las presas.

El vÈrtice del tri·ngulo del perfil teÛrico se coloca al nivel normal del agua. El francÈs Maurice Levy fue el primero en fijar los criterios que actualmente se siguen para el diseÒo y bas·ndose en el perfil triangular propuso una sencilla formulaciÛn para el dimensionamiento inicial de la presa. El perfil econÛmico busca encontrar el ancho mÌnimo de la presa B. Este perfil sin embargo, debe satisfacer dos condiciones: Primero, que no haya esfuerzos de tracciÛn en el concreto y Segundo, que haya una suficiente estabilidad de todo el cuerpo de la presa al corrimiento por la cimentaciÛn. La primera condiciÛn es obligatoria puesto que el concreto dÈbilmente resiste la tracciÛn. No es permisible la presencia de grietas en la cara de la presa sometida a la presion del agua puesto que esto producirÌa filtraciones peligrosas de agua con todas sus posibles consecuencias negativas. Por esto, la primera condiciÛn se cumple si se adopta que estas tensiones en el c·lculo sean iguales a 0. Sin embargo esta condiciÛn no garantiza, y sobre todo para presas altas, que no aparezcan tensiones de tracciÛn principales mayores. Por esto hay cÛdigos que exigen que sobre la cara a presiÛn de la presa, las tensiones sean iguales a 0 y que los esfuerzos de compresiÛn sean 0.25„wh, (un cuarto de la presiÛn hidrost·tica a la profundidad h). Si esto no se cumple se exige una cara a presiÛn hidroaislada. El vuelco no se suele chequear porque generalmente no es dominante.

b=

H

c (1 n)  n(2  n)  C w

UNA PRESA DE GRAVEDAD :

- Segura contra volcadura en cualquier plano horizontal dentro de la presa. - Segura contra deslizamiento en cualquier lugar horizontal dentro de la presa. - Tan proporcionada que las tensiones aceptables tanto en el hormigÛn como en la fundaciÛn no ser·n excedidas.

CRITERIO DE CARGA: Dentro de las cuales se encuentran:

-

-

La roca que constituye la fundaciÛn y estribos en el sitio es bastante fuerte para llevar las fuerzas impuestas por la presa con tensiones bajo del lÌmite el·stico en todos los sitios a lo largo de los planos de contacto. El poder de porte de la estructura geolÛgica a lo largo de la fundaciÛn y estribos es bastante grande para llevar las cargas totales impuestas por la presa sin los movimientos de roca de magnitud perjudicial.

-

Las formaciones de roca son homogÈneas y uniformemente el·sticas en todas las direcciones, de modo que sus deformaciones puedan ser predichas satisfactoriamente por c·lculos basados en la teorÌa de elasticidad, por medidas de Laboratorio sobre modelos construidos de materiales el·sticos, o por las combinaciones de ambos mÈtodos.

-

El flujo de la fundaciÛn se mece bajo las cargas sostenidas que son resultado de la construcciÛn de la presa y el relleno del depÛsito suficientemente puede ser tenido en cuenta por usar un mÛdulo algo inferior de elasticidad que de otra manera serÌa adoptado para el empleo en los an·lisis tÈcnicos. La base de la presa es cuidadosamente encallada en las formaciones de roca a lo largo de las fundaciones y estribos. Las operaciones de construcciÛn son conducidas para asegurar una obligaciÛn satisfactoria entre el hormigÛn y materiales de roca en todas las ·reas de contacto a lo largo de la fundaciÛn y estribos. El concreto en la presa es homogÈneo en todas las partes de la estructura. El concreto es uniformemente el·stico en todas las partes de la estructura. La distribuciÛn de las cargas en presas de mamposterÌa pueden ser determinadas por la traÌda de las deflexiones calculadas de los diferentes sistemas de transferencia de carga de acuerdo con todos los puntos conjugados de la estructura.

-

-

Presa con losa

La losa tiene la finalidad de impermeabilizar el talud aguas arriba de la Presa, para evitar filtraciones cuando se encuentre en funcionamiento.

3) CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA UBICACI”N DE LA PRESA

- Consideraciones topograficas La presa debe tener la menor longitud posible, lo cual se logra ubic·ndola en caÒones estrechos. En este caso la presa resultante suele ser de mayor altura para lograr el embalsamiento necesario que si se ubica en valles amplios. CaÒones estrechos tambiÈn dificultan la desviaciÛn del cauce para la construcciÛn de las obras resultando que las ataguÌas y conducciones son m·s costosas y difÌciles de construir. Es conveniente ubicar la toma de agua en la parte externa de la curva del cauce en caso de que la presa se sit˙e en un tramo curvilÌneo.

- Consideraciones geologicas La ubicaciÛn de la presa se fija por la necesidad de aprovechar una buena cimentaciÛn o estribaciÛn. AsÌ mismo, se requiere estabilidad de las laderas del embalse creado.

- Consideraciones hidrologicas La disposiciÛn rectilÌnea de la presa se usa cuando con ella se logra suficiente longitud del vertedero pues da menor longitud y menores costos. En caso contrario se puede pensar en alineamientos curvos, tipo abanico, que permiten tener longitudes del frente vertedero mayores y asÌ poder disminuir la carga de agua sobre la estructura y disminuir altura total de presa. Es conveniente usar la disposiciÛn rectilÌnea en el caso de presas bajas localizadas en rÌos de aguas limpias en que no se tema por sedimentos que produzcan islotes de forma que en Èpocas de estiaje no se logre la derivaciÛn del agua.

- Consideraciones hidraulicas El sitio escogido debe facilitar la desviaciÛn del cauce durante la construcciÛn de las obras y la derivaciÛn del rÌo durante la operaciÛn del proyecto. Si el cauce es navegable, la presa debe tener la longitud suficiente de forma que se pueda ubicar el vertedero y las esclusas.

- Consideraciones estructurales La disposiciÛn curva de la presa aumenta la distribuciÛn de los esfuerzos hacia los estribos pero resulta m·s difÌcil constructivamente.

- Consideraciones generales Se busca ubicar la presa prÛxima al sitio de suministro. Esto no siempre es conveniente. Por ejemplo: la altura de carga sobre las turbinas puede mermar a medida que se acerca la presa a la casa de m·quinas. Para compensar esto, tocarÌa aumentar la altura de la presa. Cuando la soluciÛn no es obvia, se requiere hacer la comparaciÛn tÈcnica y econÛmica considerando aspectos tales como la altura de la presa, la longitud, tipo y dimensiones de la conducciÛn, pÈrdidas de carga y altura de presiÛn disponible.

4) CIMENTACION DE LAS PRESAS

Base de la presa El ·rea de la fundaciÛn de la presa se debe limpiar totalmente removiendo todos los arboles, malezas, raÌces, piedras, tierra vegetal, basuras, materiales permeables, etc., hasta llegar a una capa de suelo resistente y adecuada. La superficie obtenida para la fundaciÛn deber· ser escarificada antes de comenzar a construir el terraplÈn.

-

La cimentaciÛn debe proporcionar un apoyo estable para el terraplÈn en todas sus condiciones de carga y saturaciÛn.

- Debe tener resistencia a la filtraciÛn para evitar daÒos por erosiÛn y pÈrdidas de agua.

- El prea de fundaciÛn correspondiente a cauces de arroyos deber· ser limpiada, profundizada y ampliada hasta remover todas las piedras, grava, arena, y cualquier material indeseable. La limpieza de los cauces se efect˙a profundizando de manera que los taludes de la excavaciÛn sean estables.

-

Cuando se encuentre roca durante la preparaciÛn de la fundaciÛn, es importante que Èsta quede perfectamente limpia removiÈndose de su superficie toda costra o fragmento de roca. Para esta operaciÛn no se podr· emplear ning˙n tipo de explosivos.

- Es importante que se realice simult·neamente la preparaciÛn de la fundaciÛn y la excavaciÛn para la tuberÌa de toma de agua de acuerdo con las pendientes y dimensiones mÌnimas indicadas en planos.

- En esta etapa de la construcciÛn es importante tomar todas las previsiones para controlar el agua hasta que se concluya la obra.

5) FUERZAS ACTUANTES SOBRE LAS PRESAS DE CONCRETO

Sobre una presa act˙an tres tipos de cargas: las cargas principales, las cargas secundarias y las cargas excepcionales.

1) LAS CARGAS PRINCIPALES: Son las que siempre act˙an sobre la estructura y son tres:

- Carga de agua: Es debida a la distribuciÛn hidrost·tica de presiÛn y tiene una resultante horizontal de la fuerza P1. TambiÈn existe componente vertical en el caso de que el

espaldon de aguas arriba tenga un talud y las cargas equivalentes aguas abajo operasen en el espaldÛn respectivo).

- Carga del peso propio: Se determina para un peso especÌfico del material. Para un an·lisis el·stico simple se considera que la fuerza resultante P2 act˙a a travÈs del centroide de presion

- Carga de infiltraciÛn: Los patrones de infiltraciÛn de equilibrio se desarrollar·n dentro y por debajo de la presa, por ejemplo, en los poros y las discontinuidades, con una carga resultante vertical identificada como un empuje externo e interno.

2) LAS CARGAS SECUNDARIAS: Pueden ser temporales o no presentarse durante la vida ˙til de la obra. Estas fuerzas son:

- Carga de sedimentos: Los sedimentos acumulados generan un empuje horizontal, considerado como una carga hidrost·tica adicional

- Carga hidrodin·mica de ondas: Es una carga transitoria generada por la acciÛn de las ondas sobre la (generalmente no es importante).

presa

- Carga de hielo: Se puede desarrollar en condiciones clim·ticas extremas (generalmente no importante).

es

- Carga tÈrmica (presas de concreto): Es una carga interna generada por las diferencias de temperatura asociadas con los cambios en las condiciones ambientales y con la hidrataciÛn y enfriamiento del cemento.

- Efectos interactivos: Son internos, surgen de las rigideces relativas y las deformaciones diferenciales de una presa y su cimentaciÛn.

- Carga hidrost·tica sobre los estribos: Es una carga interna de infiltraciÛn en los estribos en una roca maciza. (Es de particular importancia en las presas de arco o de bÛveda).

3) LAS CARGAS EXCEPCIONALES: Se presentan durante eventos extremos: -

Carga sÌsmica: las cargas inerciales horizontales y verticales se generan con respecto a la presa y al agua retenida debido a movimientos sÌsmicos

- Efectos tectÛnicos: La saturaciÛn o las perturbaciones producidas por excavaciones profundas en rocas, pueden generar cargas como resultado de movimientos tectÛnicos lentos. La decisiÛn de considerar todas las cargas secundarias y excepcionales o una combinaciÛn de ellas depende de la experiencia del ingeniero diseÒador, de la importancia de la obra, y de su localizaciÛn. Los diseÒos deben basarse en la m·s desfavorable combinaciÛn de condiciones probables de carga. Debe incluirse solo aquellas combinaciones de carga que tienen probabilidad razonable de ocurrencia simult·nea.

6) COMBINACION DE CARGAS Las presas de gravedad deben ser diseÒadas para una combinaciÛn adecuada de cargas que tengan en cuenta las condiciones mas adversas que tengan posibilidad de ocurrencia Simult·nea. La siguiente tabla resume las combinaciones de carga propuestas productos de pr·cticas representativas en EUA y Reino Unido. Su uso no es limitante sino que cada ingeniero debe decidir a discreciÛn las combinaciones de carga que mejor reflejen la situaciÛn de cada presa, incluyendo por ejemplo, carga muerta y embalse vacÌo.

7) INDICADORES MECANICOS DE LA PRESA 1.

PENDULOS Los pÈndulos directos e invertidos se utilizan para la medida de movimientos horizontales en estructuras. Su fiabilidad, precisiÛn y excelente comportamiento a largo plazo, los han hecho pr·cticamente imprescindibles para el control de desplazamientos horizontales en presas de hormigÛn.

- PENDULOS DIRECTO El pÈndulo directo permite medir movimientos horizontales de la estructura relativos a su punto superior. Consta de un hilo de acero situado en un pozo vertical, anclado en su extremo superior a la estructura y en su extremo inferior a un peso con aletas inmerso en un depÛsito relleno de aceite. Esta disposiciÛn asegura la verticalidad del hilo.

- PENDULO INVERSO El pÈndulo invertido permite medir movimientos respecto a su punto inferior. Consta de un hilo de acero inoxidable cuyo extremo inferior est· unido a un anclaje ubicado en el interior de un sondeo vertical, y cuyo extremo superior se fija a una unidad de flotaciÛn solidaria a la estructura. La unidad de flotaciÛn est· formada por un recipiente con un flotador en baÒo de aceite y est· diseÒada de tal forma que permite mantener el hilo en tensiÛn sin que el movimiento de la estructura altere su posiciÛn

Esquema del pÈndulo inverso

2.

MEDIDORES TRIDIMENSIONALES DE JUNTAS. DEFORMETROS Para estudiar los desplazamientos relativos entre bloques, en las intersecciones de las juntas que cortan a la galerÌa de inspecciÛn, se utilizan medidores de juntas tridimensionales, tambiÈn llamados deformetros. Utilizados para el control de juntas de dilataciÛn en estructuras de hormigÛn, control de fracturas en rocas y en general aquellas obras como presas, puentes, etc., en las que se requiere un control preciso de deformaciones.

Medidor de juntas electromec·nico

Los valores obtenidos servir·n para contrastar los conseguidos por otros mÈtodos de auscultaciÛn

3.

CABEZALES DE DRENES Los drenes se utilizan normalmente para controlar las sub.-presiones en el cimiento de las presas. Dentro de la auscultaciÛn hidr·ulica es un dato esencial ya que permite conocer la eficacia de la red de drenaje y el comportamiento de la pantalla de impermeabilizaciÛn y la ley de sub.-presiones en las secciones controladas. Estos cabezales disponen de una llave de tres vÌas, con posiciones de cerrado (no permitiendo drenaje), abierto (drenando) y de lectura, de forma que cuando existe presiÛn en el dren este efect˙e la medida con un manÛmetro. Los tubos y piezas de uniÛn hasta el tubo del dren son de PVC, cortados y acoplados a medida para llevar agua hasta la canaleta de la galerÌa.

Cabezal de dren Para realizar las medidas cada equipo lleva incorporado un manÛmetro, roscado en la parte superior del cabezal, de modo que se pueden obtener directamente las subpresiones en ese punto (en Kg/cm2) con solo girar la llave a la posiciÛn de lectura.

4.

BASES GEODESICO-TOPOGRFICAS MOVIMIENTOS EN CORONACION.

PARA

CONTROL

DE

- Base fija de estacion: Esta constituido por un pilar de hormigÛn armado anclado en una zapata cuadrada tambiÈn de hormigÛn armado.

- Bases para mira mÛvil de colimaciÛn y seÒal de nivelaciÛn. La base de nivelaciÛn consiste en un perno esfÈrico de di·metro 18 mm. en

acero inoxidable, atornillado y soldado a la parte central del fondo de una arqueta cilÌndrica de chapa de acero cinchado de di·metro exterior 115 mm. y 60 mm. De altura. La arqueta ir· provista de una tapa de acero rilsinizado color gris, roscada a la arqueta y con dos taladros en la parte superior para el anclaje de la llave de apertura. En la coronaciÛn de la presa la arqueta va empotrada en el suelo, y la tapa queda enrasada con la superficie adyacente. - Mira movil y fija de colimaciÛn. El sistema de colimaciÛn se basar· en la utilizaciÛn de dos miras port·tiles : una fija y otra mÛvil y un teodolito o colimador para visualizarlas La mira mÛvil consta de una placa de punterÌa, pintada de blanco y negro , con posibilidad de desplazamiento horizontal mediante tornillos micrÛmetros , y de una reglilla graduada de 100 mm. Con una apreciaciÛn de la dÈcima de mm. El conjunto estar· montado sobre un soporte con 3 apoyos semiesfÈricos que encajan en la base, siempre en la misma posiciÛn. La mira fija dispondr· de una placa rectangular, idÈntica a la anterior, pero sin posibilidad de movimiento sobre el soporte, y montada sobre una base en 3 apoyos semiesfÈricos que aseguren el asiento siempre en la misma posicion.

Mira fija

AUSCULTACION HIDRAULICA Las filtraciones se producen debido al contacto del agua con la presa, la cual se filtra a travÈs del material. En las presas de tierra o escollera, debido al material que constituye la presa deben tener una mayor vigilancia. El aforador de filtraciones es, sin duda, el mejor indicador del comportamiento general de la presa. Su importancia reside en el hecho de que la filtraciÛn es una magnitud integral y, por tanto, refleja el comportamiento de toda la presa y no solo las situaciones puntuales.

El caudal de filtraciones debe medirse a intervalos regulares, analizando el agua de filtraciÛn por si hay decoloraciÛn o turbiedad o por si se registra un aumento anormal durante las rutinarias visitas de inspecciÛn. En el interior de la presa se crea una presiÛn intersticial cuya componente vertical produce una fuerza contraria al peso, que es desestabilizadora por ello se miden las presiones intersticiales en los materiales de la presa y del cimiento de la presa para conocer si la distribuciÛn de presiones intersticiales y de subpresiones est· conforme con lo previsto. El equipo empleado en estos sistemas de medida puede variar desde unos sencillo pozos para observar el nivel fre·tico hasta sofisticadas boquillas para medir presiones que proporcionan registros de presiones en lugares concretos Por razones exclusivamente de explotaciÛn, en todas las presas se mide continuamente el nivel de embalse. Es necesario saber su valor en cada momento para poder conocer el volumen de agua embalsada y que sirva de complemento a otro tipo de auscultacion. En las regiones en donde las temperaturas alcanzan habitualmente temperaturas muy bajas, puede existir penetraciÛn de las heladas en las presas de materiales sueltos en una profundidad de varios metros y afectar a la parte superior del n˙cleo impermeable, compuesto generalmente por materiales susceptibles a las heladas. Debe medirse la profundidad que ha alcanzado la helada asÌ como los levantamientos por congelaciÛn del terreno.

5.

AUSCULTACION TERMICA La mediciÛn de temperaturas, tanto del ambiente como del interior de la presa, tiene una gran importancia en el c·lculo de tensiones en las presas de hormigÛn. El hormigÛn en masa est· especialmente sometido a las tensiones inducidas por la temperatura derivada de la expansiÛn o retracciÛn, cuando los par·metros de la presa est·n expuestos directamente a la luz solar en Èpocas calurosas o a la presencia del viento muy frÌo. Para la mediciÛn de temperaturas en el interior de las presas de hormigÛn y para conocer su distribuciÛn durante las fases de construcciÛn y explotaciÛn, se dejan embebidos termÛmetros de resistencia fundamentalmente en los bloques de mayor altura y en los dos bloques de los estribos.

6.

AUSCULTACION SISMICA En todas las grandes presas deben instalarse dispositivos para medir la actividad sÌsmica. Los aparatos sÌsmicos (sismÛgrafos) se utilizan tanto en las presas de hormigÛn como en las de materiales sueltos para controlar los efectos de las vibraciones naturales

(terremotos) como las vibraciones provocadas por actividades humanas (voladuras). Tales vibraciones podrÌan provocar deformaciones excesivas o una licuefacciÛn en una presa de materiales sueltos o en sus cimientos, lo que supondrÌa una dr·stica disminuciÛn de la seguridad y a un aumento de la filtraciÛn. Los terremotos pueden causar tambiÈn inestabilidad de los estribos o laderas del embalse. La mayor parte de la instrumentaciÛn sÌsmica consiste principalmente en dispositivos para registrar fuertes sacudidas (acelerÛgrafos) que miden la aceleraciÛn del terreno en dos o m·s planos. Estos aparatos consisten en una base embebida en una parte de la presa y en un acelerÛmetro u otros dispositivos de identificaciÛn del movimiento que registra la magnitud de la vibraciÛn de modo continuo durante un periodo de tiempo dado. Algunos aparatos funcionan de forma continua, mientras que otros requieren una ligera vibraciÛn para empezar a funcionar. Por lo general, se instala un sismÛgrafo en las proximidades de la base de la presa para registrar el seÌsmo y su respuesta.

7.

AUSCULTACION DEFORMACIONAL Y TENSIONAL La medida de los movimientos de traslaciÛn se lleva a cabo normalmente utilizando cierto tipo de tÈcnicas topogr·ficas. Todos los aparatos usados para este propÛsito tienen caracterÌsticas comunes. Requieren ser altamente sensibles, una cuidadosa instalaciÛn de los puntos de mediciÛn y una gran precisiÛn al hacer las observaciones. Las medidas de los movimientos de traslaciÛn horizontal requiere generalmente el uso de teodolitos de precisiÛn, un distanciÛ metro, pÈndulos o clinÛmetros. En el muro se disponen los medios de observaciÛn instalando puntos o dianas permanentes en la coronaciÛn, y/o en los paramentos durante o inmediatamente despuÈs de la construcciÛn. TambiÈn se disponen hitos de referencia en los estribos o en lugares suficientemente alejados de la presa para que no estÈn afectados por las deformaciones prÛximas que puedan producir la presa o embalse. El mÈtodo topogr·fico utilizado para este tipo de control es el de colimaciÛn. Este mÈtodo consiste en estudiar el desplazamiento de cada uno de los bloques que configuran la presa independientemente. Se estaciona el teodolito en el hito topogr·fico existente en uno de los estribos de la presa. Primeramente visaremos a la mira fija situada en el estribo contrario de la presa. Hecha esta visual, y fijando el tornillo del movimiento horizontal visaremos a una mira fija que iremos situando en las bases existentes en cada uno de los bloque que conforman el muro de la presa. Mediante un micrÛmetro acoplado en la parte inferior de estas la desplazaremos hasta hacer punterÌa. La mediciÛn de movimientos verticales tales como asientos o levantamientos puede llevarse a cabo con una nivelaciÛn topogr·fica o mediante dispositivos especiales colocados verticalmente. Los sistemas horizontales que miden asientos verticales

estan compuestos por aparatos basados en los vasos comunicantes. El asiento o levantamiento total puede determinarse r·pidamente mediante observaciÛn de las dianas situadas en la presa, refiriÈndolas a los hitos situados fuera de la estructura. Las diferencias de cota que ocurren a lo largo del tiempo pueden determinarse f·cilmente. Obviamente es importante determinar la cota inicial de los puntos de medida con gran precisiÛn, de modo que sirva de referencia para comparar con ellas las cotas futuras determinadas en posteriores mediciones. Los movimientos relativos de una parte del muro o estructura de hormigÛn respecto a otra parte de las mismas o del cimiento, se miden generalmente mediante distintos tipos de aparatos de medida de deformaciones. Tales aparatos son los medidores de juntas, extensÛmetros y otras clases de aparatos de control de fisuras.

8.

AUSCULTACION GEODESICA Las medidas geodÈsicas fueron las que primero se utilizaron para controlar el comportamiento de una presa. Utilizando un equipo topogr·fico de cierta precisiÛn, el mÈtodo en el paramento de aguas abajo de la presa, desde puntos supuestamente fijos situados aguas abajo de la estructura. De este modo se obtienen, despuÈs de c·lculos laboriosos b·sicamente, los mismos resultados que los obtenidos con los pÈndulos. Este tipo de observaciones tiene por objeto la mediciÛn de corrimientos en diversos puntos de los paramentos, fundamentalmente en el de aguas abajo, pues el otro est· cubierto por el agua en largos periodos, precisamente cuando, al estar cargada la presa, puede tener m·s interÈs la mediciÛn de sus corrimientos. El mÈtodo consiste en medir ·ngulos de visuales a diversos puntos desde unos puntos fijos de observaciÛn. Desde varias estaciones de observaciÛn en las laderas, aguas abajo de las presas y a suficiente distancia de ella, para que no puedan ser afectadas por sus movimientos y los de los cimientos. Cuando esto no es posible de manera suficiente, las posiciones de estas estaciones se refieren, a su vez, a puntos m·s lejanos que puedan considerarse como fijos y poder corregir posibles movimientos de aquellas. En cada estaciÛn hay un bloque de hormigÛn dispuesto para colocar el teodolito en un punto perfectamente definido en sus tres coordenadas (x, y, z ). Las estaciones deben estar cubiertas y cerradas lateralmente para aislarlas de los efectos de elementos ambientales externos, aunque, por supuesto, la visual ha de hacerse sin interferencias de un cristal en las ventanas u otros. Los puntos de mediciÛn se distribuyen por el paramento y las laderas. Para que sean localizadas a distancia, los puntos, seÒalados con un clavo, se enmarcan con un cÌrculo, cuyo centro es el punto a observar.

Como estas operaciones son lentas y complicadas, y requieren una elaboraciÛn posterior, se comprende que se hagan con intervalos de meses. Por ejemplo, una campaÒa en la estaciÛn frÌa y otra en la caliente, y a veces las intermedias. Para mayor precisiÛn se suelen estas observaciones hacer de noche, para evitar las distorsiones accidentales debidas a la insolaciÛn parcial de la presa, la refracciÛn atmosfÈrica y la reverberaciÛn. La presa deber· estar bien iluminada, pero no solo para eso, sino como principio general de buena vigilancia, pues, adem·s de para las mediciones, es muy importante para la visiÛn directa, que permite observar defectos, filtraciones, etc.

8) IMPACTO AMBIENTAL DE PROYECTOS DE APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRAULICOS La construcciÛn de obras hidr·ulicas impone la alteraciÛn del conjunto de la cuenca hidrogr·fica en la que se asienta. Esto supone alteraciones de tipo ambiental que deben ser estudiadas y evaluadas desde el punto de vista tÈcnico, ambiental y econÛmico. El estudio de efecto ambiental est· orientado a determinar y valorar la trascendencia de las modificaciones ocasionadas en el medio por la construcciÛn de la obra hidr·ulica. Preguntas b·sicas que debe resolver un estudio de impacto ambiental son: ` ¿Que elementos constituyen el proyecto? ` ¿Que elementos constituyen el ecosistema potencialmente afectado? ` ¿Cual sera el impacto de las obras sobre los elementos constitutivos del ecosistema? ` ¿Que medidas tomar para minimizar o mitigar los efectos ambientales negativos? ` ¿Que paso realmente?

- LA INFORMACION SOBRE EL PROYECTO INCLUYE: ` Localizacion ` Descripcion del proyecto ` Obras constitutivas ` Estado legal del proyecto

- LA INFORMACION AMBIENTAL COMPRENDE: ` Componente biotico Fauna, Flora

` Componente abiÛtico Suelos, Agua, Aire, Paisaje Componente humano Condiciones de vida de la poblaciÛn, Servicios p˙blicos, Patrones culturales, Recursos histÛricos El impacto de las obras sobre el ecosistema se debe evaluar para determinar los efectos directos e indirectos sobre el ecosistema, especificando si son positivos, negativos o no representan incidencias sobre la zona estudiada.

APLICACION DiseÒar la presa de gravedad de concreto para una altura de 16.8m de la pantalla, construidas sobre una cimentaciÛn de roca. Realizar las respectivas verificaciones de estabilidad (volteo, deslizamiento, etc) Datos:  1000kg / m3   2400kg / m3 suelo  2.75kg / cm2  agua concreto  , ,  Coeficiente de seguridad para volteo > 1.3 (Para no considerar fuerzas de sismo y hielo).  Par·metros de seguridad para deslizamiento:

Coeficiente de seguridad contra deslizamiento (f)

Material

Concreto sobre concreto Concreto sobre roca profunda, sup. limpia e irregular Concreto sobre roca y algunas laminaciones Concreto sobre grava y arenas gruesas Concreto sobre arena Concreto sobre esquistos

0.65-0.8 0.8 0.7 0.4 0.3 0.3

Solucion: 1. Predimensionamiento. Talud aguas arriba recomendado 10 grados de inclinaciÛn de pantalla y longitud de base:

L  (0.7 @ 0.9)H L  0.9x16.8m  15.12m

0 .7 @ 0 .9 H

2. Calculo de las cargas Actuantes y Resistentes: De la siguiente figura se observa las cargas actuantes y resistentes:

16.80

EMPUJE

H/3

p=?H

Wc1

wc2

a) Calculo del peso de la presa por metro de longitud:

Wc1  (0.5)(2.91)(16.50)(1)(2400kg / m3)  57618kg Wc2  (0.5)(11.94)(16.50)(1)(2400kg / m3)  236412kg Wtotal  294030kg

b) Calculo del empuje activo del agua Wc1 

H 2

2

(1000)(16.5)  136125kg  2 2

c) Calculo de la supresiÛn del agua-suelo U

HL

 (1000)(16.5)(14.85)(0.5)  122513kg / m

2

d) Calculo del omento actuante o momento de volteo: Mact  (Empuje)(5.5)  U (9.9) Mact  (141120)(5.5)  (122513)(9.9) Mact  1989039kg  m

e) Calculo del momento Resistente: Mresit  (W1)(12.91)  (W 2)(7.96) Mresit  (57618)(12.91)  (236412)(7.96) Mresit  2625688kg  m

f) VerificaciÛn del factor de seguridad para el volteo: Fvolteo  Fvolteo 

Mresit

 1.2

Mact 2625688

 1.33

1989039

g) VerificaciÛn de la resistencia del lecho : Primero tenemos que determinar la excentricidad y la cual debe estar dentro del tercio central de la represa e

l  2

M

e

14.85

W



2

1989039

 0.66m

294030

La cual esta contemplada dentro del tercio central de la base. 

min 

W

 6e  1    

10000L 

L

294030

 6x0.66  1    1.452kg / cm2

10000x14.85 

14.85 





max 

 W

 6e  1    

10000L 

L

294030

 6x0.66  1    2.51kg / cm2

10000x14.85 

14.85 

Como la resistencia del terreno es de 2.75kg/cm2 entonces el bloque trabajara sin problemas de asentamientos.

h) VerificaciÛn del factor de seguridad para deslizamiento: f 

P W U

P  Empuje w  peso. presa U  subpresion

Por lo tanto: f 

136225 294030  122513

 0.73

Por lo tanto el coeficiente de deslizamiento esta cerca del valor enmarcado dentro de los datos del problema. De esta manera se comprueba la estabilidad de la pantalla de la presa de gravedad. Ante las diversas solicitaciones.