HIDROLOGIA Y OBRAS HIDRAULICASPRESAS DE ARCOS 1. PRESAS DE ARCOS 1.1 INTRODUCCIN
Son todas aquellas en las que su propia forma es la encargada de resistir el empuje del agua. Debido a que la presin se transfiere en forma muy concentrada hacia las laderas de la cerrada, se requiere que sta sea de roca muy dura y resistente. Constituyen las represas ms innovadoras en cuanto al diseo y que menor cantidad de hormign se necesita para su construccin Son estructuras que adems de ser curvilnea tienen alto grado de esbeltez y trabajan como arco o cscara transmitiendo su carga hidrosttica horizontal a los atraques en las paredes del can ideal donde n = L/ H no exceda de 3 a 3,5, aunque en algunos proyectos con presas todava econmicas lleg a valores de 7 al 10 en caones cuyas laderas y lecho tengan roca de buena calidad con alta resistencia-monolticas y esbeltez a la filtracin. El material ms usado para estas presas es el concreto y el concreto armado. Estructuralmente trabajan como un arco horizontal, transmitiendo la mayor parte de la carga a los estribos o laderas del valle y no al lecho del valle. Por lo general las presas de arco estn hechas de concreto y son convenientes en casos en los que se tienen gargantas estrechas con estribos fuertes, es decir, son ms adecuadas en localidades estrechas, profundas y rocosas, donde la disponibilidad de materiales de construccin plantea problemas agudos. La mayora de las veces la garganta tiene forma de V, aunque en algunos casos menos frecuentes, sta tiene forma de U. Este tipo de obra afecta a aproximadamente el 5 % de las presas y constituyen unas de las estructuras ms complejas que afronta la Ingeniera. Expondremos en forma razonable los problemas fundamentales de este tipo de presas, centrando la atencin en los conceptos estructurales, y prescindiremos de los detalles de clculo, de cuyo detalle se har solo una exposicin sinttica.
Las ventajas de las presas bveda radican en reducir grandemente el volumen de la obra, proporcionando economa. El volumen de una presa bveda viene a ser 0.5 a 0.33 de la de gravedad. Son indicadas para regiones fras, en las que la etapa de trabajo anual es corta. Las condiciones de ubicacin de las presas bveda son bastante determinadas: valle estrecho y profundo y laderas resistentes. El lmite de empleo de la presa bveda es aproximadamente de 3 a 4 la longitud de la cuerda de coronacin a la altura Las presas de arco pueden clasificarse; 1- Segn su esbeltez, el valor del coeficiente de esbeltez, que es la relacin entre el ancho de la base b y de la altura H las presas pueden ser: a) Delgadas. = b/H < 0,2 b) Gruesas = 0,2 - 0,35 c) Arco - gravedad J3 = 0,35 - 0,65 2- Segn la disposicin de la prensa en planta (forma planimtrica). EL esquema de la presa ms difundido es la del arco circular en la cual la tensin del arco disminuye entre menor sea el radio y mayor el ngulo central, el cual se toma entre 100 y 130 grados. Hay presas con radio, al paramento de agua arriba de radio constante y presas de doble curvatura. As que tenemos: a Con ngulo central constante b Con radio, referido al paramento aguas arriba, constante c De doble curvatura 3- Segn la altura de la presa. Se consideran: a- presas de arco bajas las de H< 25 m. b- medianas 25< H 2 en los arcos superiores y va disminuyendo hacia abajo, si las laderas son convexas. Con laderas casi planas o cncavas no suele disminuir el coeficiente de variacin de la curvatura al bajar la cota. En valles en U la variacin de la curvatura de arranques a clave suele ser mucho menor que la citada. O nula (radio constante).
Los arcos de tres centros, que proporcionan una parte central de espesor constante se adaptan bien a cerradas anchas. En ellas, el aumento de espesor en arranques con crculos y otras curvas- pueden llegar al doble de los arcos superiores e ir disminuyendo hacia abajo hasta un 20 o 30% ms que en clave en los arcos medios. 1.15 COEFICIENTES DE SEGURIDAD Las presas bvedas han de cumplir las mismas condiciones que las presas de gravedad en cuanto a la compresin, pero as con en aquellas no se admiten tracciones, en las presa bvedas se permiten un lmite de 10 a 15 kg/cm2 dependiendo de la situacin. Esta tolerancia es absolutamente necesaria porque resultara absolutamente imposible proyectar una presa bveda sin tracciones. Otra faceta importante es que las tracciones, si existen, no solo no deben sobrepasar el lmite absoluto antes citado sino que deben guardar cierta proporcin con los compresiones en la misma seccin. Se debe procurar el neto predominio de compresiones tanto ms que las tracciones de poca entidad absoluta. 1.16 EFECTO DE LA TEMPERATURA: CIERRE DE JUNTAS las presas bveda, como las de gravedad, se suelen construir por mnsulas verticales, con juntas abiertas entre ellas. Antes de cargarlas con aguas hay que dejar cerradas esas juntas e incluso inyectarlas para que toda la estructura quede bien trabada. Esta operacin hay que hacerla en el momento en el que hormign tenga su temperatura mnima, para asegurar que no puede haber despus una contraccin mayor que pudiera dar tracciones o incluso abrir de nuevo las juntas. De esta forma los esfuerzos de temperatura son siempre de dilatacin y, por consiguiente, tienden a producir compresiones, aunque por efectos de los estribos hay una flexin que da tambin tracciones. Pero estas son mucho menores y ms localizadas que si el cierre de juntas se hiciera con
temperaturas ms altas, pues en este caso, al bajar la temperatura y contraerse la presa, los esfuerzos seran casi totalmente de traccin.
1.17 EJEMPLOS DE PRESAS EN ARCOPRESA DE JIGUEY. (Rca. Dominicana)
FICHA TCNICATipo de presa Altura de la presa Rio Elevacin corona de la presa Longitud Corona de la presa Elevacin cresta del vertedor Tipo de vertedor Capacidad vertedor Nivel mximo de operacin Nivel mnimo de operacin Capacidad de almacenamiento total Area de embalse Area de cuenca hidrogrfica Capacidad Instalada : Hormign, Arco - Gravedad : 110.00 m. : Nizao : 554.50 m.s.n.m. : 350.00 m. : 541.50 m.s.n.m. : Cresta libre : 11,910.00 m3/seg : 541.50 m.s.n.m. : 500.00 m.s.n.m. : 167.00 mmc : 4.94 km2 : 535.00 km2 : 98.00 mw
OTRAS INFORMACIONESAporte al sistema energtico : 202.00 GWH/ao rea de irrigacin : 12,121 Ha. (junto a las presas del complejo: Aguacate, Valdesia y Las Baras) Ao de construccin : 1992
INDICE 1. PRESAS DE ARCOS..............................................................................................1 1.1 NTRODUCCIN............ ..............................................................................1 1.2 CONSIDERACIONES PREVIAS.....................................................................1 1.3 PROYECTO Y CALCULO ...............................................................................2 1.4 ANGULO OPTIMO DE LOS ARCOS DESDE EL PUNTO DE VISTA ECONOMICO............................. .............................................................................2 1.5 COMENTARIOS DE CONJUNTO SOBRE EL ANGULO OPTIMO..........3 1.6 INFLUENCIA DEL ANGULO DE LOS ARCOS EN LA ESTRIBACIN..5 1.7 ARCOS POLICENTRICOS Y NO CIRCULARES.........................................6 1.8 ESTRIBOS DE GRAVEDAD ............................................................................6 1.9 TIPOS DE BVEDA ..........................................................................................7 1.10 ENCAJES DE UNA BOVEDA DE ANGULO CUASICONSTANTE..........8 1.11 APOYO EN LOS ESTRIBOS..........................................................................10 1.12 PRESAS ARCO-GRAVEDAD Y DE BOVEDAS MULTIPLES.................11 1.13 CLCULO DE LAS PRESAS BVEDA - METODOS ACTUALES.........12 1.14 INFLUENCIA DE LA CURVATURA Y ESPESOR DE LOS ARCOS.......13 1.15 COEFICIENTES DE SEGURIDAD................................................................14 1.16 EFECTO DE LA TEMPERATURA: CIERRE DE JUNTAS.......................14 1.17 EJEMPLOS DE PRESAS EN ARCO..............................................................15
UNIVERSIDAD CATLICA NUESTRA SEORA DE LA ASUNCIN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA HIDROLOGA Y OBRAS HIDRAULICAS
TEMA: PRESAS DE ARCO
Ftima Elena Insfrn Martnez Ana Teresa Vargas Frutos
5to. Curso - 9 Semestre 2008
