GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

República Bolivariana De Venezuela.

Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa.

Universidad Nacional Experimental Politécnica

De La Fuerza Armada.

UNEFA.

Estado-Apure.

PRESAS DE CONCRETO

Facilitador: Integrantes:

García. Angélica.

Guilarte. Rebeka.

Marchena. Dairys.

Ing. José Vilchez. Siva. Paola

López. Delys.

Martínez. Leneisi.

Montoya. Solielvis.

Sección: 07-ICV-D02.

San Fernando, Marzo del 2015.

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

1.- PRESAS DE CONCRETO

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. Normalmente, todas las presas de tipo gravedad, arco y

contrafuerte están hechas de este material. Algunas presas pequeñas y las

más antiguas son de ladrillo, de sillería y de mampostería.

Las presas de Concreto se dividen en dos grupos: las

Convencionales, fabricadas con concreto vibrado en forma tradicional y

las Compactadas con rodillo, en donde el concreto es de consistencia seca

y asentamiento nulo, siendo su colocación similar a la empleada en

movimientos de tierra (Compactación).

Entre las presas convencionales destacan:

Presas de gravedad, las cuales son construidas de manera integral con

concreto o mampostería y en las cuales las cargas actuantes son soportadas

principalmente por el peso de ellas.

De Arco, son las que muestran en planta o en perfil un alineamiento curvo,

cóncavo hacia aguas arriba. Este tipo de presas aprovechan el efecto de

arco para transmitir la mayor parte de las fuerzas actuantes a los estribos o

paredes del sitio de la presa.

Según su Técnica:

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

1) QUE ES EL CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO?

Al CCR lo podemos definir como un concreto seco, con asentamiento

“cero”, con bajos contenidos de cemento que pueden ir entre 60 y 240 kg/m3

y que debe ser compactado con un rodillo liso. Esta mezcla debe cumplir

con una humedad mínima, que evite que los equipos de colocación se

hundan, pero a la vez suficiente para garantizar la uniformidad de la pasta de

cemento dentro de la mezcla.

Por su naturaleza, este material puede ser diseñado considerando la

tecnología de suelos y también la tecnología de concretos.

Usando la tecnología de suelos, se considera el material como un

suelo estabilizado con un material cementante. Se desarrollan curvas

densidad-humedad con diferentes grados de compactación y se determina el

grado de humedad óptima y la densidad seca máxima.

Esta tecnología de compactación del suelo debe estar ligada a los

desarrollos de los diseños de concreto, que se basa en la relación A/C.

Aplicación Concreto CCR. Presa Zapotillo. Jalisco, México.

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

La consistencia de la mezcla se determina usando un Consistómetro

VeBe, que es una mesa vibratoria en la que se mide el tiempo requerido de

vibración para lograr la consolidación de la misma; este tiempo puede estar

alrededor de los 20 segundos.

Dentro de las recomendaciones de colocación se debe tener en

cuenta que la superficie de apoyo para colocar este concreto debe estar

nivelada, por lo general se pone una capa de apoyo en concreto

convencional compactada con vibrador de inmersión.

El transporte de este concreto se puede hacer con volquetas o

cualquier equipo de volteo y/o bandas transportadoras.

El concreto se coloca por capas (alrededor de 30 cm) que deben ser

compactadas con rodillo vibratorio de acuerdo a lo especificado en el

diseño; por ejemplo: pueden solicitar una densidad mínima del 98% con

respecto a la densidad máxima teórica.

Compactación CCR con Rodillo Vibratorio. Presa Zapotillo. Jalisco, México.

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

En caso de que el concreto de la capa inferior ya haya empezado

su proceso de fraguado, se debe poner un mortero de liga entre las capas

para garantizar su adherencia.

Finalmente, este concreto debe curarse como se hace el curado de

un concreto convencional, evitando la evaporación temprana del agua y

garantizando la humedad mínima para lograr la resistencia final requerida.

2) CONCRETO CICLOPEO

El Hormigón Ciclópeo es un tipo de material de construcción usado

en Cimentaciones, en lechos marinos o de río.

Este es un sistema que ha quedado practicamente en desuso; se

usaba en construcciones con cargas poco importantes, exceptuando la

construcciones auxiliares como vallas de cerramiento en terrenos

suficientemente resistentes.

El hormigón ciclópeo se realiza añadiendo piedras más o menos

grandes del lugar, a medida que se va hormigonando para economizar

material; se van llenando los intersticios entre las rocas hasta conseguir

homogeneizar el conjunto. Utilizando este sistema, se puede emplear piedra

más pequeña que en los cimientos de mampostería hormigonada.

La técnica del hormigón ciclópeo consiste en lanzar las piedras desde

el punto más alto de la zanja sobre el hormigón en masa, que se depositará

en el cimiento.

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

3) CONCRETO ARMADO

La técnica constructiva del hormigón armado consiste en la

utilización de hormigón reforzado con barras o mallas de acero,

llamadas armaduras. También se puede armar con fibras, tales como fibras

plásticas, fibra de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero

con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. El

hormigón armado se utiliza en edificios de todo tipo,

caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales. La utilización de

fibras es muy común en la aplicación de hormigón proyectado o shotcrete,

especialmente en túneles y obras civilesen general.

2.- ORIGEN Y EVOLUCIÓN

En muchas de las primeras presas se empleo con éxito la

mampostería ordinaria o mampostería al azar. En la segunda parte del siglo

xix, la mampostería se utilizo en la construcción de presas altas de acuerdo

con los primeros criterios racionales de diseño. La mampostería ciclópea (es

decir de piedras hasta de 10 t de masa individual mezcladas en un montero)

se utilizo generalmente con mampostería ordinaria en las caras por su

durabilidad y apariencia (vine, 1987b). El concreto macizo, en un principio sin

la construcción de juntas transversales de contracción, empezó a desplazar

el uso de la mampostería en la construcción de grandes presas que no

fueran de relleno, alrededor de 1900, por razones económicas y también por

las facilidades en la construcción de perfiles más complejos como el arco.

Los primeros concretos utilizados empleaban grandes piedras como áridos

gruesos (mampostería ciclópea). Desde 1950, el concreto utilizado incorporo

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

cada vez mas aditivo minerales como cenizas pulverizadas o escoria para

intentar reducir problemas térmicos y disminuir los crecientes costos.

-Presa o cortina de concreto tipo gravedad: Las presas de concreto son

estructuras de dimensiones tales, que por su propio peso resisten las fuerzas

que actúan en ellas. Si se construyen en cimentaciones buenas, las presas

sólidas de concreto son estructuras permanentes que requieren poca

conservación.

Las presas del tipo de mampostería fueron superadas por mucho por

las del tipo de concreto ciclópeo, que fue el procesador de la presa moderna

de concreto del tipo gravedad. Innumerables innovaciones en el proyecto y la

construcción, como la refrigeración de la masa para difundir el calor de

hidratación, el uso de ceniza voladora, la construcción de bloques separados,

y muchas otras, han hecho posible la construcción de estructuras

monumentales como la de Aguamilpa y Chicoasen.

-Concreto compactado: con rodillo, roller compacted concrete u hormigón

compactado con rodillo: El Concreto Compactado con Rodillo (CCR),

utilizado para construcción de presas, tiene una historia relativamente corta

que se remonta a 1960 en Taiwan, ahí se utilizó para la construcción de la

presa Shihmen y en 1961 se construyó la presa Alpe Gera en Italia.

A principios de la década siguiente, varios ingenieros propusieron la

utilización del concreto CCR en la construcción de presas por gravedad. Pero

fue solo hasta 1974 con la construcción de la presa Tarbela en Pakistan que

el concreto compactado con rodillo comienza a ser visto como un material

competitivo en las construcciones presas.

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

Desde entonces son más las obras que evalúan y definen

al Concreto Compactado con Rodillo como el material para conformación de

presas.

Imagen Tomada del Libro: “Ingeniería de Presas de Fábrica” por Joaquin Diez, Gascón

Sagrado y Francisco Bueno Hernández.

Aunque su mayor uso se ha dado en la construcción de presas, este

concreto se ha utilizado también para la construcción de pavimentos,

aeropuertos, obras de drenaje y concretos masivos.

3.- FUERZAS QUE ACTÚAN SOBRE LA PRESA DE CONCRETO

Sobre una presa actúan tres tipos de cargas: las cargas principales,

las cargas secundarias y las cargas excepcionales.

1) LAS CARGAS PRINCIPALES: Son las que siempre actúan sobre la

estructura y son tres:

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

- Carga de agua: Es debida a la distribución hidrostática de presión y

tiene una resultante horizontal de la fuerza P1. También existe

componente vertical en el caso de que el espaldón de aguas arriba tenga

un talud y las cargas equivalentes aguas abajo operasen en el espaldón

respectivo).

- Carga del peso propio: Se determina para un peso específico del

material. Para un análisis elástico simple se considera que la fuerza

resultante P2 actúa a través del centroide de presión

- Carga de infiltración: Los patrones de infiltración de equilibrio se

desarrollarán 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 útil de la obra.

Estas fuerzas son:

- Carga de sedimentos: Los sedimentos acumulados generan un empuje

horizontal, considerado como una carga hidrostática adicional

- Carga hidrodinámica de ondas: Es una carga transitoria generada por

la acción de las ondas sobre la presa (generalmente no es importante).

- Carga de hielo: Se puede desarrollar en condiciones climáticas extremas

(generalmente no es importante).

- Carga térmica (presas de concreto): Es una carga interna generada

por las diferencias de temperatura asociadas con los cambios en las

condiciones ambientales y con la hidratación y enfriamiento del cemento.

- Efectos interactivos: Son internos, surgen de las rigideces relativas

y las deformaciones diferenciales de una presa y su cimentación.

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

- Carga hidrostática sobre los estribos: Es una carga interna de

infiltración en los estribos en una roca maciza. (Es de particular

importancia en las presas de arco o de bóveda).

3) LAS CARGAS EXCEPCIONALES:

Se presentan durante eventos extremos:

- Carga sísmica: Las cargas inerciales horizontales y verticales se

generan con respecto a la presa y al agua retenida debido a

movimientos sísmicos

- Efectos tectónicos: La saturación o las perturbaciones producidas por

excavaciones profundas en rocas, pueden generar cargas como

resultado de movimientos tectónicos lentos.

La decisión de considerar todas las cargas secundarias y

excepcionales o una combinación de ellas depende de la experiencia del

ingeniero diseñador, de la importancia de la obra, y de su localización.

Los diseños deben basarse en la más desfavorable combinación de

condiciones probables de carga. Debe incluirse solo aquellas

combinaciones de carga que tienen probabilidad razonable de ocurrencia

simultánea.

4.- PRESIONES

Presión Del Azolve:

Cuando en una corriente que lleva limos se construye una presa,

eventualmente entrará el vaso y se depositarán en el agua tranquila, aguas

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

arriba de la presa. En algunas veces se construyen en la presa canales de

descarga para evitar que se acumule limo en el vaso. Se deberá de dar

mayor importancia a los azolves cuando el objeto principal es la detención

del limo.

En este caso no se considerara una cantidad arbitraria. Se pueden

hacer cálculos más precisos sobre la carga del limo combinando la presión

hidrostática con la componente horizontal del limo, que está determinada por

la fórmula de Rankine.

donde:

γ’ peso del material sumergido.

φ ángulo de fricción interna.

hd profundidad de la capacidad de azolves.

Para diseños preliminares se empleará:

Donde Y’= 0.36 ton/m3

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

Presión Del Hielo:

Se origina por la dilatación térmica de la lámina de hielo y por el

arrastre del viento. Es difícil determinar los valores que se deben asignar a la

carga del hielo en el proyecto de una presa de concreto.

Los datos relativos de las características físicas del hielo como una

resistencia al aplastamiento, su módulo de elasticidad, los efectos del flujo

plástico son inadecuados y aproximados.

Además el esfuerzo ejercido por el hielo al dilatarse depende del

espesor de la lámina, y de la rapidez de la elevación de la temperatura del

hielo de las fluctuaciones del nivel del agua , del carácter de la playa del vaso

, del talud del paramento de aguas arriba de la presa , del arrastre del viento

y de otros factores.

La rapidez de la elevación de la temperatura en el hielo es una función

de la rapidez de la elevación de temperatura del aire y de la cantidad de

nieve que cubra el hielo.

Terremotos:

Los terremotos comunican aceleraciones de las presas que pueden

aumentar las presiones del agua y de limo sobre ellas, y los esfuerzos dentro

de las mismas presas.

Debe dejarse algún margen para las cargas producidas por los

terremotos en el proyecto de las presas de concreto del tipo de gravedad que

se van a construir en zonas sísmicas. Además del aumento de las cargas del

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

agua y de los azolves , el efecto de los terremotos de la carga muerta sobre

la estructura que se debe de tomar en cuenta.

Se deben de tomar cargas tanto verticales como horizontales

producidas por los temblores, en relación de que la estructura que de menos

estable. Para la condición del vaso lleno esta será un choque sobre la

cimentación en la dirección de aguas arriba y el choque de la cimentación

hacia abajo.

El primero aumenta la carga hidráulica y produce un momento de

volteo debido a la inercia del concreto. El segundo, en efecto, produce una

disminución del peso del concreto y del agua arriba del paramento inclinado,

reduciendo de esta manera la estabilidad de la estructura.

Con el objeto de determinar las fuerzas totales debidas a un

terremoto, es necesario determinar su intensidad o aceleración, que

generalmente se expresa con la relación a la aceleración debida a la

gravedad. Las aceleraciones que razonablemente se pueden suponer en un

emplazamiento de una presa se determinan en consideración la geología del

emplazamiento, vecindad a fallas mayores, antecedentes de los terremotos

en la región, y los registros sísmicos que se puedan disponer. En las zonas

no tan sísmicas se puede, generalmente se usa una aceleración horizontal

de 0.10 la de la gravedad y una vertical de 0.05.

Por medio del procedimiento analítico se ha demostrado que, debido a

la resistencia interna del corte del limo, la aceleración de un temblor hasta de

0.30 de gravedad tiene una eficiencia en el limo igual a la mitad que en el

agua. La resonancia en las presas bajas no es probable que ocurra durante

las sacudidas de los terremotos por varias razones.

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

El periodo fundamental de vibración de una presa de concreto de una

altura de 15 m, de sección triangular está entre 0.03 y 0.04 seg. Los periodos

de vibración de las sacudidas fuertes de la tierra determinada, quedan entre

0.2 y 1 seg. Por lo tanto, no se producirá ninguna resonancia importante

entre la presa y la sacudida del suelo.

Además, los terremotos se tratan de analítica y experimentalmente

como movimientos armónicos, pero los movimientos del terreno registrados

en la zona destructiva de un temblor no parecen ser armónicos.

Peso De La Estructura:

Incluye el peso del concreto más el de los accesorios como

compuertas y puentes. Sin embargo, en la mayor parte de las presas bajas

solamente la carga muerta debida al peso del concreto es la que se usa en el

análisis. El peso unitario del concreto se toma ordinariamente como 150

Kg/cm2. El peso actúa verticalmente en el centro de gravedad de la sección

transversal.

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

EJERCICIO

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto

GUÍA GRUPO N#4

Presas de Concreto