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Tesis 3 - Presas - Requisitos de Estabilidad

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4.14 REQUISITOS DE ESTABILIDAD

Las presas de concreto de gravedad deben de proyectarse para que resistan un amplio factor de seguridad, estas tres causas de destrucción : El volteo , el deslizamiento y esfuerzos excesivos.
 
 

4.14.1 EL VOLTEO :

Existe una tendencia de las presas de gravedad al volcarse girando alrededor del talón de aguas abajo en la cimentación o alrededor de la arista de aguas abajo de cada sección horizontal. Si el esfuerzo vertical en la arista de aguas abajo que se calcule en cualquier sección horizontal, sin la subpresión , excede a la subpresión en ese punto , se considera la presa es segura contra el vuelco con un amplio factor de seguridad. Si la subpresión en el paramento de aguas arriba excede al esfuerzo vertical en cualquier sección horizontal, calculando sin subpresión , las fuerzas de subpresión a lo largo de la grieta horizontal supuesta aumenta mucho la tendencia a la presa a volcarse con relación al paramento de aguas abajo , si la reacción es menor que el esfuerzo tolerado de la cimentación, se considera presa segura contra el vuelco.

 

4.14.2 DESLIZAMIENTO :

La fuerza horizontal tiende a desalojar la presa en una dirección horizontal. Esta tendencia contrarrestan las resistencias producidas por la fricción y por la resistencia al corte del concreto o de la cimentación.

El factor de fricción del corte de un sistema que normalmente se emplea en las presas altas, que no se recomienda usarse en el proyecto de las presas que quedan dentro del campo de esta tesis, aunque se recomienda en el proceso económico de las rocas de concreto sobre una buena roca sufrirá con esto. Las características cohesivas del concreto o de la roca que afectan mucho al factor de fricción de corte, deben de determinarse por medio de pruebas especiales de laboratorio o estimarse por algún ingeniero especialista que haya tenido casos semejantes.

El factor de deslizamiento permisible es el coeficiente de fricción estática entre dos superficies de deslizamiento, reducido por un factor de seguridad conveniente. Una presa se considera segura cuando el deslizamiento :

es igual o menor que f


f = coeficiente de deslizamiento
 
 

Los valores de exactos del coeficiente de fricción estática no se puedan determinar sin auxilio de las pruebas de laboratorio, pero los valores de los factores de deslizamiento que se dan enseguida, que tienen amplios factores de seguridad para el concreto para el deslizamiento sobre varios materiales de cimentación pueden usarse con guía general.

MATERIAL f

Roca sana con superficie limpia y regular 0.8

Roca con algunas fisuras y laminaciones 0.7

Grava y arena gruesa 0.4

Arena 0.3

Arcilla laminar 0.3

Con frecuencia se construyen dentellones en estructuras construidas en cimentaciones que no son de rocas. El dentellón si se le da dimensiones adecuadas y si lleva el esfuerzo conveniente, evita el desalojamiento de la estructura por su resistencia interna al esfuerzo cortante del mismo dentellón y del volumen adicional de suelo que debe moverse antes de que la estructura se pueda deslizar, para alcanzar este objetivo se puede proyectar como viga volada cargada con una fuerza horizontal igual a la diferencia en exceso de la resistencia del deslizamiento.

4.14.3 ESFUERZOS EXCESIVOS:

Normalmente , el esfuerzo en el concreto de las presas de gravedad , será tan pequeño , que las mezclas de concreto proyectada para satisfacer requisitos como durabilidad y la manejabilidad , alcanzará suficiente resistencia para asegurar un coeficiente de seguridad de cuando menos 4 contra el exceso de trabajo de los materiales.

Las presas de gravedad para almacenamiento de más de 18 m de altura sobre cementaciones permeables generalmente requieren extensas investigaciones de campo y de laboratorio.

El control de la erosión producida por las filtraciones, y subpresión debajo de las presas construidas sobre cimentaciones permeables requieren el uso de algunas de varias combinaciones de las siguientes construcciones:

1 . - Zampeado del lado de aguas arriba con o sin dentellones y el extremo de aguas arriba.

2 . - Zampeado del lado de aguas abajo con o sin dentellones en el extremo de aguas abajo, y con o sin filtros y drenes de bajo del zampeado.

3 . - Dentellones en el lado de aguas arriba, o en el de aguas abajo, o en ambos extremos del vertedor , con o sin filtros o drenes debajo de la sección.

La función del zampeado es aumentar la longitud de recorrido de las filtraciones con objeto de reducir la subpresión debajo de porción principal de la cortina. Generalmente el zampeado se une a la presa y a un cabezal de concreto sobre la ataguía con cierres flexibles que permiten movimientos diferenciales sin producir un agrietamiento perjudicial.

Los zampedos de concreto de aguas abajo tienen dos funciones. Alargan la trayectoria de filtración en las cimentaciones y al mismo tiempo forman un estanque en el que se puede disipar con seguridad la energía vertida. La disipación de la energía en el concreto ayuda a evitar erosiones peligrosas en el talón de la cortina.

 

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