Esfuerzos de compresión en la cara de concreto en presas de enrocamiento de gran altura

Neftalí Sarmiento Solano, Miguel P. Romo Organista

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: 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 face rockfill dam of great height are carried out, which consider interface elements for the modeling of constructive joints in the face slab. In accordance with the presented results there are mainly three factors that can cause an increment in the traverse and longitudinal compression stresses in the slab under reservoir load: narrow valleys, height of the curtain and rockfill deformations, being the last factor the most important. Also, a bad compacted material under the face slab together with the use of vertical joints with stiff fillers would cause an increase of 1.5 times the compression stresses in the concrete face as compared to these developed when the filler of construction joints, is compressible.

RESUMEN: Se realizan análisis 3D de presas de enrocamiento con cara de concreto de gran altura, los cuales consideran elementos de interfaz para modelar las juntas constructivas que integran la losa. De acuerdo con los resultados presentados existen tres factores principales que pueden ocasionar un incremento en los esfuerzos de compresión transversal y longitudinal en los paneles de concreto al final del llenado del embalse: la estrechez del valle, la altura de la cortina y la deformabilidad del enrocamiento, siendo este último factor el de mayor consideración. Además, un material mal compactado debajo de la losa junto con el uso de juntas verticales sin relleno compresible (rígidas), provocaría que los esfuerzos de compresión en la cara de concreto se incrementen de forma considerable, hasta 1.5 veces con relación al modelo donde se consideran juntas verticales con rellenos compresibles. 1 INTRODUCCIÓN 1.1 Comportamiento al final del llenado del embalse La cara de concreto, en presas de enrocamiento, sufre su mayor distorsión al final del llenado del embalse y su deformación depende completamente de la deformación del pedraplén, ante las presiones hidrostáticas. El desplazamiento normal máximo que se ha registrado en la membrana de numerosas presas de enrocamiento con cara de concreto (PECC) ante la carga de agua, se presenta a una elevación entre 0.3-0.5 de la altura de la cortina (H), y es aproximadamente de 0.1% de H (Hacelas et al., 1985; Giudici et al., 2000). Debido a que el movimiento de la losa es hacia el centro del cañón (en dirección normal al eje del cauce), se desarrollan esfuerzos de compresión en la parte central de la losa, y de tensión en regiones cercanas a la junta perimetral y en la cresta. Por lo cual, existe una clara tendencia de las juntas estructurales verticales ubicadas en el centro de la losa a cerrarse, mientras que la junta perimetral y aquellas juntas verticales cercanas a las márgenes tienden a abrirse. Los mayores movimientos de juntas por llenado del embalse se presentarán precisamente en la junta perimetral, y dependerán principalmente de la compresibilidad del material de apoyo de la losa cercano al plinto. Un enrocamiento compresible en esta zona causará desplazamientos verticales (y normales a la losa de concreto) de tal magnitud que pueden afectar considerablemente los sellos a lo largo de dicho contacto. Por otra parte, se considera que el empuje hidrostático presiona, a tal grado, la losa de concreto contra el material de apoyo, que previene su separación del enrocamiento. Puesto que la resistencia contra el deslizamiento de la losa aumenta con el incremento de presión de agua, es lógico suponer que los posibles modos de falla de la cara de concreto se presentarán en sus partes superiores y no a profundidades mayores del embalse. Sin embargo, esto no puede asegurarse en el comportamiento de la junta perimetral, donde la mayor carga se aplica en la parte inferior de la losa provocando los mayores movimientos y distorsiones en el contacto losa-plinto. 1.2 Fallas en la cara de concreto. Existe el caso de la presa Campos Novos en Brasil de 202 m de altura, que durante el primer llenado del embalse al alcanzar casi el 90% de su capacidad máxima (octubre de 2005), se presentó una ruptura a lo largo de una junta vertical (entre las losas centrales 16 y 17). Investigaciones bajo el agua con equipo especial mostraron que esta ruptura se encontraba a más de 100 m de profundidad. Al completar el vaciado del embalse por medio de la apertura de uno de los túneles de desvío (junio de 2006), se descubrió una grieta transversal en la cara de concreto de aproximadamente 300 m de longitud y a una elevación entre 0.3-0.4 de la altura de la cortina, tal como se muestra en la Figura 1.

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