Efecto de la zonificación de los materiales en la respuesta sísmica de presas de enrocamiento con cara de concreto

Neftalí Sarmiento Solano, Miguel P. Romo Organista

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Embankments and Dams

ABSTRACT: 3D Analyses of concrete-faced rockfill dams (CFRD) are carried out, where the main body of the curtain is formed by two types of rockfills with the traditional design of this type of dams. The effect of the materials zones is evaluated in the behaviour of the concrete face by the reservoir filling and during a severe seismic event, maintaining constant all the other geometric parameters of the curtain and varying only the inclination of the internal slope that separates to the two rockfills types. The results indicate that an internal slope between 0.35:1 and 0.7:1 (H:V) provides the minimum volume of more rigid and more expensive material, such that damages like cracking are not generated in the face that favour the flow of water through it.

RESUMEN: Se realizan análisis 3D de presas de enrocamiento con cara de concreto (PECC) donde el cuerpo principal de la cortina está formado por dos tipos de enrocamientos de acuerdo con el diseño tradicional de este tipo de presas. Se evalúa el efecto de la zonificación del pedraplén en el comportamiento de la cara de concreto por el llenado del embalse, y durante un evento sísmico severo, manteniendo constantes todos los demás parámetros geométricos de la cortina y variando solamente la inclinación del talud interno que separa a los dos tipos de enrocamientos. Los resultados indican que un talud interno entre 0.35:1 y 0.7:1 (H:V) es el que proporciona el mínimo volumen de material más rígido y más costoso, tal que no se generen daños en la losa como agrietamientos que favorezcan el flujo de agua a través de ella. 1 NTRODUCCIÓNI 1.1 Sección típica de presas de enrocamiento con cara de concreto Ningún tipo de cortina tiene un diseño estándar, sin embargo, las presas de enrocamiento con cara de concreto (PECC) se encuentran en una situación donde sus elementos principales son comunes: un pedraplén zonificado, una losa de concreto y un plinto. El elemento impermeable de la cortina lo proporciona la losa de concreto junto con los sellos de las juntas constructivas: verticales, horizontales y perimetral. La Figura 1 muestra una sección transversal típica que se considera en el diseño tradicional de este tipo de cortinas (Cooke, 1985; 1991). Zona 1A Suelo impermeableZona 1BZona 2 Grava procesadaZona 3A Enrocamiento compactado en estratos delgadosCara de concretoZona 3D Enrocamiento a volteoPlintoZona 3B Enrocamiento compactado en capas de 1 m de espesorZona 3C Enrocamientocompactado en capas de 1.5 a 2 m de espesor Figura 1. Sección típica de presas de enrocamiento con cara de concreto. 1.2 Pedraplén El pedraplén que conforma el cuerpo principal de la cortina, tiene en general una zonificación de materiales bien definida, con taludes exteriores que en general varían entre l.3:1 a 1.5:1 (H:V), y donde cada zona presenta las características siguientes. Zona l. Es un suelo impermeable compactado (zona 1A), preferiblemente limos, que se coloca sobre la parte inferior de la cara de concreto cubriendo la junta perimetral (contacto entre la losa de concreto y el plinto), con el propósito de sellarla en caso de su apertura o rotura de sellos. Dicho suelo se protege o se le proporciona mayor estabilidad cubriéndolo con otros materiales (zona 1B). Zona 2. Los materiales en esta zona proporcionan un apoyo uniforme y firme a la losa de concreto y al mismo tiempo funcionan como una barrera semi-impermeable contra la posible filtración del agua; además, sirve como dren para que el agua no penetre totalmente en los materiales de enrocamiento. Se subdivide básicamente en dos zonas procesadas: una zona de filtro (zona 2A) de 3 a 4 m de espesor radial que se coloca debajo de la junta perimetral, y una capa de roca procesada (zona 2B) de al menos 7.5 cm de tamaño máximo. Zona 3. Es la zona principal de la cortina y consiste en enrocamientos y/o gravas. Se divide en cuatro subzonas: 3A, 3B, 3C y 3D. La zona 3A es la transición

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