estructura - presas

1. ESTRUCTURAS DE
ALMACENAMIENTO-PRESAS

2. DEFINICION DE UNA GRAN PRESA
La Comisión Internacional de Grandes
Presas (ICOLD) define a una gran
presa como sigue:
• Una presa sobre los 15 metros de
altura, medida desde la parte más
baja del área de la fundación a la
corona ó
• Una presa entre los 10 a 15 metros
de altura y que cumpla con alguna de
las siguientes condiciones:

3. DEFINICION DE UNA GRAN PRESA
• La longitud de la corona de la presa no será
menor de 500 m
• La capacidad del reservorio formado por la
presa no será menor que un millón de metros
cúbicos
• El máximo flujo de descarga distribuído por
la presa no será menor que 2000 m3/s
• La presa tiene problemas de fundación
especialmente difíciles
• La presa es de un diseño inusual

4. CLASIFICACION
La clasificación se efectúa a partir de
los siguientes criterios:
• De acuerdo al uso de la presa
• De acuerdo a los materiales
constitutivos

5. CLASIFICACION
• Clasificación según el uso
De acuerdo con la función se tendrá:
 Presas de almacenamiento
 Presas de derivación
 Presas reguladoras

6. CLASIFICACION
• Presas de Almacenamiento:
Sirvan para embalsar agua en épocas de
lluvia, para utilizarla en épocas de estiaje,
que puede ser estacionales, anuales, o de
períodos más largos.
• Presas de Derivación:
Se construyen para proporcionar la carga
hidráulica necesaria para desviar el agua
hacia túneles, canales, etc. Se emplean en
los proyectos de riego, energía, para uso
industrial, agua potable, etc.

7. CLASIFICACION
• Presas de Regulación:
Sirven para controlar el escurrimiento de las
avenidas y para detener los sedimentos,
evitando en el primer caso las inundaciones y
las consecuencias derivadas de este
fenómeno. En el segundo caso, permiten
incrementar la vida útil de los embalses de
almacenamiento construídos aguas abajo.

8. CLASIFICACION
• Clasificación de acuerdo a los
materiales constitutivos:
• Presas de concreto:
– Presas de gravedad y de arco gravedad
– Presas de arco y de bóvedas múltiples
– Presas con contrafuertes o aligeradas
– Presas pre o post-tensadas

9. CLASIFICACION
• Presas de materiales sueltos:
– Presas de tierra:
Cuando el material predominante es
material fino
– Presas de enrocado o escollera:
Cuando el material predominante es
material grueso (piedra, roca)

10. SELECCIÓN DEL TIPO DE PRESA
Los principales factores involucrados
en la selección del tipo de presa son
los siguientes:
• Topografía (forma del valle):
Valle en V  presa de arco
Valle en U  presa de gravedad o
terraplén

11. SELECCIÓN DEL TIPO DE PRESA
De acuerdo a la relación B/H:
– B/H < 4  presa de arco
– 4 < B/H < 7  arco grueso ; arco
gravedad
– B/H > 7  gravedad ; con
contrafuertes ; terraplén
• Calidad de la Roca (Geotecnia):
La resistencia de la fundación debe
ser superior al nivel de esfuerzos
transmitido por el tipo de presa:

12. SELECCIÓN DEL TIPO DE PRESA
– Presas de gravedad: 4 MN/m2
– Presas con contrafuertes: 7 MN/m2
– Presas de arco: 10 MN/m2
– Presas de terraplén: 2 MN/m2
• Hidrología:
La carencia de información hidrológica
que permita estimar adecuadamente la
magnitud de las avenidas
extraordinarias, puede orientar hacia
la selección de una presa de concreto.

13. SELECCIÓN DEL TIPO DE PRESA
• Sismicidad:
En zonas de alta sismicidad, las presas
de enrocado son generalmente capaces
de absorber deformaciones en forma
segura y presentan el mejor
comportamiento frente a este tipo de
eventos.
• Otros factores:
– Función e importancia de la presa
– Costos

14. SELECCIÓN DEL TIPO DE PRESA
– Disponibilidad de materiales
– Disponibilidad de personal calificado
– Factores externos
Aspectos ambientales
Limitaciones de tiempo
Problemas de financiamiento
Necesidad de almacenamiento inmediato

15. PRESAS DE GRAVEDAD
CARGAS A CONSIDERAR EN EL
ANALISIS
• Carga Muerta:
Corresponde al peso del concreto más
el del equipamiento hidromecánico
(compuertas, galerías, barandas, etc.)
(concreto) = 2400 kg/m3
(acero) = 7800 kg/m3

16. PRESAS DE GRAVEDAD
• Fuerza debida a la presión del agua:
Se determina considerando que se
cumple la distribución hidrostática de
presión, esto es, que la presión varía
linealmente con la profundidad:
Así,
La fuerza resultante pasa a un tercio
de la altura
2
h
2
1
F 


17. PRESAS DE GRAVEDAD
En el caso de una presa con cara
anterior inclinada, debe incorporarse
la componente vertical de la acción del
agua.
En el caso de embalses de gran altura,
podría presentarse un gradiente
vertical de temperatura, de modo tal
que en el fondo del embalse se tenga
menor temperatura y por lo tanto,
mayor densidad del agua. En estos
casos, la fuerza debida a la acción del
agua debe determinarse considerando
densidad variable.

18. PRESAS DE GRAVEDAD
• Subpresión:
En diseños preliminares de presas de
gravedad que cuentan con un sistema
de drenes, la subpresión se determina
a partir de la distribución de presiones
en la base de la presa, mostrada en la
siguiente figura:

19. PRESAS DE GRAVEDAD
h1
h2
1/3.(h1-h2)
Línea de
drenes

20. • Fuerza debida a los sedimentos:
Para cálculos preliminares, la acción
horizontal combinada del agua y los
sedimentos se considera equivalente a
la producida por un fluido con un peso
específico de 1400 kg/m3.
La componente vertical de la fuerza
debida al efecto combinado del agua y
los sedimentos se determina
considerando que la masa de lodo tiene
un peso específico de 1920 kg/m3.
PRESAS DE GRAVEDAD

21. • Fuerza debida a la presión del hielo:
La magnitud de la presión del hielo
varía en un rango bastante amplio, que
depende de factores como: espesor
de la capa de hielo, pendiente de los
taludes del reservorio, forma del vaso
de almacenamiento y forma de la cara
anterior de la presa misma.
PRESAS DE GRAVEDAD

22. Se señala que la presión máxima
debida a la acción del hielo varía en un
rango que va de 7500 kg/m a 30000
kg/m. Cálculos estimativos pueden
efectuarse tomando un valor
intermedio de la presión, del orden de
15000 kg/m.
La importancia de esta fuerza no
radica en su magnitud sino en el efecto
de volteo que produce y el corte que
motiva en una zona donde el espesor
de la presa es menor.
PRESAS DE GRAVEDAD

23. • Impacto de las Olas
La fuerza ejercida sobre la presa por
el impacto de las olas generadas en el
reservorio, se determina con la
siguiente fórmula:
F(ola) = 2 w Hs
2
donde Hs es la altura de ola
significante, la cual depende de la
velocidad y duración del viento, así
como del alcance (fetch) del mismo.
PRESAS DE GRAVEDAD

24. La siguiente tabla (del Institution of
Civil Engineers) proporciona valores
referenciales de la altura significante
de ola:
PRESAS DE GRAVEDAD

25. PRESAS DE GRAVEDAD
Fetch
(km)
Velocidad del viento (m/s)
10 15 20 30
0.1 0.06 0.12 0.17 0.26
0.2 0.11 0.16 0.22 0.34
0.4 0.16 0.23 0.32 0.47
1.0 0.24 0.35 0.47 0.72
2.0 0.32 0.48 0.66 1.00
4.0 0.45 0.67 0.94 1.40
10.0 0.67 1.06 1.43 2.15

26. • Fuerzas Sísmicas:
Como resultado de la acción sísmica
habrá de desarrollarse una fuerza de
inercia en el cuerpo mismo de la presa
y otra acción debida al efecto
hidrodinámico del agua.
Para determinar las fuerzas sísmicas
es necesario conocer la intensidad o
aceleración de sismo. El USBR
considera: aSH = 0.1g
aSV = 0.05g
PRESAS DE GRAVEDAD