tendencias en el diseño de las presas. nuevo concepto

TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS.
"Nada en el mundo es más flexible que el agua.
Pero cuando ataca lo firme y fuerte, nada puede
resistirla porque nada puede cambiarla".
Lao Tzu
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS.

El desarrollo tecnológico, nos permite hoy en día
hacer la consideración de que es posible resolver
prácticamente cualquier problema por difícil que
éste parezca.
4
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS.
 Para que sean satisfactores sociales y que
ambientalmente no
causen grandes impactos,
será necesario construir
las nuevas presas en un
futuro inmediato de tal
manera que resulten:
7
ECONÓMICAMENTE FACTIBLES,
SOCIALMENTE DESEABLES
AMBIENTALMENTE SUSTENTABLES
EVOLUCIÓN DE PRESAS TIPO ECCC
La Yesca
208 m
9
CETHANA - AUSTRALIA- 110m
La Presa más alta del Mundo de 1971 hasta 1974
 Utilización de formulas
empiricas basadas en
experiencia
T=0,30+0,002H m
 Enrocamiento completamente
construido antes de vaciar la
losa
 Compactación con rodillos
vibratorios.
 Instrumentación abundante
Cethana
 Detalles definidos para juntas
de compresión y tensión.
10
ALTO ANCHICAYA - COLOMBIA- 140m
La Presa mas alta del Mundo de 1974 hasta 1980
 Losa construida con 4
cimbras deslizantes
simultáneamente;
 Primera presa en construir la
losa en dos etapas;
 Compactación en capas
menores ( 60cm);
 Utilización de un solo sello
de hule central;
 Utilización de cloruro de
polivinilo para reparación de la
junta perimetral.
11
FOZ DO AREIA - BRASIL- 160m
La Presa mas alta del Mundo de 1980 hasta 1993
 Losa construida en dos etapas;
 Utilización optimizada de
rampas dentro del enrocamiento;
 Producciones superiores a
500 000 m³/mes durante dos
años consecutivos;
 Aplicación del concepto de
sección prioritaria para optimizar
el desvío;
 Utilización de varias defensas
en la junta perimetral.
12
FOZ DO AREIA - BRASIL- 160m
La Presa mas alta del Mundo de 1980 hasta 1993
13
SALVAJINA - COLOMBIA- 148m
Una de las más altas construida con gravas
 Losa construidas en tres
etapas;
 Plinto diseñado con diferentes
gradientes hidraúlicos para
saprolitos y rocas fragmentadas
 Materiales densos cuaternarios
se dejaron en los estribos;
 Se observó la diferencia de
compresibilidad entre las gravas
y el enrocado;
 Utilización de parapetos dobles
para reducción de volumen de la
presa.
14
AGUAMILPA - MEXICO - 187m
La más alta del mundo 1994-2006
 Losa construidas en tres
etapas;
 Utilización del concepto de
sección prioritaria;
 Utilización de fusible para
protección de la presa y ataguía;
 Gravas aguas arriba y enrocado
aguas abajo;
 Colocación de gravas con
bandas transportadoras y el
enrocamiento con camiones;
 Muro parapeto en cajón.
15
AGUAMILPA - MEXICO - 187m
16
TIAN SHEN QIAO - CHINA- 178m
La más alta de Asia en operación
 Losa construida en tres
etapas;
 Se observó la presencia de
cavidades entre las etapas de
la losa
 Presa construida en varias
etapas con producción
superior a 1 millón de m³/mes.
17
ITÁ- 125m - BRASIL
Primera utilizaión del bordillo extrudido
 Primera presa en desarrollar
el método constructivo de
bordillos;
 Se observó, como en Xingó,
movimientos del enrocamiento
con saturación por filtraciones;
Bordillo Extrudido
 Tratamiento con finos
efectivo.
18
19
ITAPEBI -120m - BRASIL
Primera presa en construir el enrocado y la losa simultaneamente
 Utilización del método
constructivo de bordillos;
 Losa simultánea con el
enrocado
 Utilización de muros parapetos
dobles prefabricados como
utilizado en la presa de
Machadinho.
 Talud de aguas arriba 1.25H:1V
 Se observó como en Xingó e Itá
movimientos del enrocamiento
con saturación por filtraciones;
 Tratamiento con finos efectivo.
20
ANTAMINA -109m – PERU
Futuramente 230m
 Bordillos de 0,50m de altura
 Rampas amplias para
camiones de 240t de
capacidad;
 Presa para retención de
deslaves de una mina de cobre.
21
MOHALE -145m – LESOTHO - AFRICA
Presa más alta en Africa
 Losa construida en dos
etapas;
 Tratamiento de cavidades
detrás del bordillo;
 Utilización de muro
parapeto alto.
22
KARAHJUKAR -196m – ISLANDIA
Presa más alta de Europa
 Utilización del método
constructivo de bordillos;
 Estructura de gravedad en un
cañon profundo con
enrocamiento con cara de
concreto;
 Procesamiento del
enrocamiento para colocarlo
con bandas transportadoras;
23
BARRA GRANDE -185m – BRAS IL
 Utilización del método
constructivo de bordillos altos
0,50m;
 Losa construida en dos
etapas;
 Optimizadas las distancias de
transporte con estructuras
subterráneas;
 Producciones superiores a
1millón de m³/mes;
 Utilización de parapetos
prefabricados dobles.
24
CAMPOS NOVOS -202m – BRASIL
Presa más alta en Brasil
 Utilización del método
constructivo de bordillos altos
0,50m;
 Losa construida en dos
etapas;
 Optimizadas las distancias de
transporte con estructuras
subterráneas;
 Producciones superiores a
1,3millon de m³/mes;
 Utilización de parapetos
prefabricados dobles.
25
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS.
SECCION DE ENROCAMIENTO
26
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS.
NUEVO CONCEPTO
3B
3B
TT
3C
3C
27
Hydrological System of the Santiago River
La Yesca Proyect 20072012
El Cajón Dam (20032007)
Aguamilpa Dam
EL CAJON - MEXICO - 189m
La más alta del mundo 2006-2007
 Losa
etapas.
construida
en
tres
 Se
uso
un
novedoso
concepto
con
zona
de
transición
3B-0.80m,T1.00m,3C-1.20m
con
agua
abundante.
 Producción
promedio
500,000 m³/mes;
de
 Utilización de material 2A de
6m de espesor como soporte
de la losa colocado con
esparcidora.
Filtraciones de 147l/s al inicio,
hoy de 49 l/s.
29
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS
PRESAS.
33
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS.
 En el perímetro, de El P.H. El Cajón, México, se ha
colocado una zona de 3m de espesor tamaño de
grava menor a 19mm de filtro procesado.
38
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS
ASENTAMIENTOS DURANTE
CONSTRUCCIÓN
CORONA
ELEV. 395.00
ELEV. 396.50
400
390
380
370
SECCIÓN L-21
ELEVACION ±290
22
-A
350
C
A
AR
DE
ET
O
4
-06
350
340
Av. 16-DIC-2005
06-ENE-2006
28-OCT-2005
330
Av. 14-OCT-2005
310
330
Av. 16-DIC-2005
320
28-OCT-2005
22-AGOSTO-2005
V-36
V-37
1
2
V-40
310
Av. 14-OCT-2005
V-41
V-42
MATERIAL
290
V-39
V-38
300
V-43
27-JUN-2005
V-44A
12-ABR-2005
S=0.002
ELEV. 290.00
C-12
V-44
18-MAY-2005
.4:1
10-DIC-04
280
11-MAR-2005
23-NOV-2004
MATERIAL
24-OCT-2004
T
260
250
3C
MATERIAL
3B
110 MPa
125 MPa
14- FEB- 2005
24-ENE-05
4
1.4
MATERIAL
MATERIAL
9-MAR-2005
240
280
:1
270
24-ENE-05
260
75 MPa
SEP-2004
290
MATERIAL
14- FEB- 2005
12- ABR-2005
3A
300
V-45
18-MAY-2005
270
370
360
03-MAR-2006
320
380
03-MAR-2006
06-ENE-2006
340
390
MATERIAL
BR
EJE CORTINA
ELEVACIONES EN METROS
360
R
NC
CO
400
250
10-DIC-04
240
AGO-2004
23-NOV-2004
10-DIC-04
230
230
JUL-2004
220
SEP-2004
Perfil teórico de la roca
210
220
210
Perfil teórico de la roca
200
190
V-36
V-38
V-40
V-41
V-42
V-44
V-43
V-44A
190
12- ABR-2005
27-JUN-2005
ASENTAMIENTOS EN CENTíMETROS
18-MAY-2005
19-JUL-2005
10
26-AGO-2005
15
20-SEP-2005
20
25
11-OCT-2005
-16.4
25-OCT-2005
30
17-DIC-2005
35
-23.4
-31.8
40
06-ENE-2006
45
50
-41.8
04-MAR-2006
55
60
65
86 cm
200
V-45
CASETA
5
48 MPa
130 MPa
V-39
(ELEV.± 290.0) 0
P.H. Aguamilpa
310 MPa
V-37
70
-53.9
-59.4
-63.3
-65.5
75
80
*
22-ABR-2006
76,5 cm
-73.3
-71.8
=V-41 NO FUNCIONA
A PARTIR DEL
26-FEBRERO-2006
ELEVACIONES EN METROS
P.H. El Cajón
Properties of the Dam
Table 2: Static and dynamic deformation moduli measured in the field in comparison with those assumed in the
project (100% E0)
Material (gd)field
Es
Vs
Ed
Ed / Es
(gd)projet (100%E0)Project
3
3
No.
kN/m
MPa
kN/m
MPa
(m/s)
MPa
3B
22.03
175
20.70
240
400
200
1.14
T
20.09
163
19.50
130
500
342
2.10
3C
19.83
66
18.50
85
500
347
5.26
LAS PRESAS DEBEN COMPACTARSE DE
MANERA CUIDADOSA Y UNIFORMEMENTE.
ES DECIR EL MATERIAL 3B, EL T Y EL 3C.
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS
INSTALACIÓN INSTRUMENTOS
P.H. EL CAJÓN, NAY.
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS
INSTALACIÓN INSTRUMENTOS
CORTINA, P.H. EL CAJÓN,
NAY
Cantidades relevantes:
17,200 metros de Cable de señal blindado
14,100 metros de Mangueras (Nylaflow)
2,000 metros de Fibra óptica
FACTORES A CONSIDERAR PARA EVALUAR ELCOMPORTAMIENTO
DE LA CORTINA Y TIPO DE INSTRUMENTO INSTALADO
Deformaciones del terraplén
(96 niveles hidráulicos, 6 inclinómetros
verticales y más de 300 referencias topográficas).
Presiones de agua en el enrocamiento (10 piezómetros eléctricos).
Filtraciones en cortina y laderas (24 vertedores de aforo y 90 piezómetros
tipo Casagrande).
Movimientos de las juntas y cara de concreto (73 extensómetros, tri, bi y
unidimensionales).
Agrietamiento de losas cara de concreto (3 inclinómetros inclinados).
Sismicidad natural e inducida (6 estaciones sismológicas).
Sismos fuertes (5 acelerógrafos en cortina).
Estabilidad de laderas
(6 inclinómetros y más de 60 referencias
topográficas).
Movimientos de bloques de roca (120 extensómetros de barra).
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS
P.H. EL CAJÓN. CURVAS DE IGUAL
ASENTAMIENTO DURANTE
CONSTRUCCIÓN
LOSA-21
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS
P.H. EL CAJÓN.
NIVELES DE AGUA EL 17 ENERO, 2007
Eje de la Losa 21
EJE DE
CORTINA
ELEV. 396.50
400
RA
CA
DE
CO
TO
RE
NC
350
I-3
300
I-4
1
4:
1.
250
ELEV. 225,518
P
PLINTO
Elev. 217,88
P
Perfil de aluvión
200
Perfil teórico de la roca
0-240
0-120
0+000
0+120
49 Lt/s
0+240
ASENTAMIENTOS EN LA CARA DE CONCRETO DURANTE EL
PRIMER LLENADO SECCIONES EN LAS LOSAS L-16, L-21 Y L-26,
Del 11 de agosto 2006 al 8 enero 2007
400
400
390
380
400
390
390
400
380
Tercera etapa de colado
Tercera etapa de colado
370
370
360
360
360
350
350
350
340
340
340
330
Elevación en m
320
310
300
290
280
280
Primera etapa de colado
330
330
Segunda etapa de colado
320
310
310
300
300
290
290
280
270
270
260
260
260
250
250
250
240
240
240
230
230
230
220
220
210
210
-4
-2
0
(-) Bufamiento
2
4
6
8
10
12
14
220
Primera etapa de colado
280
Primera etapa de colado
270
220
Segunda etapa de colado
330
320
280
Tercera etapa de colado
380
370
330
Elevación en m
400
220
16
(+) Asentamiento
10 cm
200
200
Losa
16
-4
-2
0
2
(-) Bufamiento
4
6
Losa
21
8
10
(+) Asentamiento
12
14
16
14 cm
-4
-2
0
2
4
6
8
Losa
26
(-) Bufamiento
10
(+) Asentamiento
12
14
16
14 cm
COMPARATIVA ENTRE AGUAMILPA Y EL CAJÓN DURANTE EL
PRIMER LLENADO, CON 163 M DE CARGA HIDRÁULICA
Parámetro
Aguamilpa
El Cajón
3-B
Módulos de deformación (MPa)
T
3-C
310
130
48
95 - 120
115 - 130
60 - 85
3-B
Asentamiento máximo (cm)
T
3-C
17,2
19,1
23,2
13,9
6,8
5,6
Asentamiento atrás cara de concreto
(cm)
6,9 (h = 40 m)
7,3 (h = 90 m)
7,6 (h = 130 m)
13,9 (h = 40 m)
13,6 (h = 90 m)
10,1 (h = 130 m)
Desplazamientos horizontales
máximos hacia aguas abajo en
material T (cm)
1,5 (h = 28 m)
7,4 (h = 78 m)
13,7 (h = 117 m)
0,1 (h = 27 m)
0,5 (h = 72 m)
3,3 (h = 111 m)
Filtraciones al pie de la cortina (L/s)
25 (promedio
últimos 10 días, a 100 días)
49 (promedio
últimos 10 días, a 100 días)
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS
CONCLUSIONES
El empleo de agua durante la colocación del material en la cortina es el
principal factor para que las deformaciones medidas resulten menores que las
esperadas.
Las deformaciones de la cortina se verán incrementadas por la presencia de
la carga sostenida del embalse.
El total de las filtraciones al pie de la cortina, a la fecha del orden de 150 L/s,
son el mejor indicador de su buen comportamiento; hoy se tienen 49 L/s.
Los niveles de agua detectados en la margen izquierda mediante la
piezometría, y las filtraciones en el túnel auxiliar de casa de máquinas, son
las anomalías más importantes detectadas hasta el momento. Los
tratamientos de inyección y drenaje en proceso permitirán mejorar las
condiciones de ambas zonas.
La cara de concreto muestra un comportamiento adecuado en sus juntas con
el plinto y entre losas, aún en aquellas de las zonas sujetas a los mayores
esfuerzos de tensión o compresión. Sin embargo, aún está en proceso la
deformación del terraplén, y la cara de concreto, bajo la carga sostenida del
embalse.
P. H. La Yesca
P. H. La Yesca
Principales Fallas Geológicas de la masa inestable MI
CARA DE CONCRETO
DATOS CON BASE AL
PROGRAMA “META 2” DEL
CONTRATISTA
EL DÍA 21 DE ENERO DE
2010 INICIÓ LA
COLOCACIÓN
DE
SIMBOLOGÍA
COLOCACIÓN
DE CONCRETO
CONCRETO
EN LAS
LOSAS
DE ARRANQUE
ENERO 2010
AVANCE EN
EL PERIODO
CARA DE CONCRETO
LOSAS DE
ARRANQUE
LOSAS
DESLIZADAS
FECHAS DE
PROGRAMA (META 2)
INICIO
TÉRMINO
ETAPA 1
03-Dic-09
04-Mar-10
ETAPA 2
19-Nov-10
20-Abr-11
ETAPA 3
21-Jul-11
20-Ago-11
ETAPA 1 (A EL. 468)
17-Jun-10
20-Oct-10
ETAPA 2 (A EL. 468)
02-Mar-11
15-Jul-11
ETAPA 3 (A EL. 576)
14-Ago-11
11-Oct-11
03-Dic-09
11-Oct-11
TOTAL
FECHAS REALES
INICIO
21-Ene-10
TÉRMINO
VOLUMEN DE
PROYECTO (m³)
2,728.91
AVANCE
ACUM. (m³)
% ACUM.
PROG.
EJEC.
PROG.
EJEC.
1,524.43
54.00
1,524.43
54.00
56%
2%
59
21-Ene-09
COLOCACIÓN DE MATERIAL “2” EN CORTINA
flujo
61
COLOCACIÓN DE CONCRETO HIDRÁULICO EN LA LOSA DE ARRANQUE No. 23
65
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS.
67
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS.
68
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS.
69
Comparativo de asentamiento en presas de CFRDs en el mundo
ÁREA DE LA
CARA DE
CONCRETO
(A en m2)
ALTURA
(H en m)
FACTOR
DE
FORMA
(A/H2)
ASENTAMIENTO
MÁXIMO (m)
ASENTAMIENTO
MÁXIMO ENTRE
LA ALTURA (H)
PAÍS
AÑO
TIPO DE
MATERIAL
Ita
Brasil
2000
Basalto
110,000
125
7.0
1.30
1.04
Machadinho
Brasil
2004
Basalto
93,000
125
6.0
1.60
1.28
Segredo
Brasil
1993
Basalto
86,000
140
4.4
2.23
1.59
Xingo
Brasil
1994
Granito
135,000
140
6.9
2.90
2.07
Mohale
Lesoto
2003
Basalto
77,000
145
3.7
2.86
1.97
Faz de Areia
Brasil
1980
Basalto
139,000
160
5.4
3.52
2.20
TSQ 1
China
1999
Calizas
181,000
178
5.7
3.32
1.87
Barra Grande
Brasil
2006
Basalto
108,000
185
3.2
3.40
1.84
México
2007
Ignimbrita
113,000
189
3.2
0.85
0.45
Brasil
2006
Basalto
105,000
202
2.6
3.10
1.53
Islandia
2007
Basalto
96,000
190
2.7
1.53
0.81
PRESA
El Cajón
Campos
Novos
Karahnjukar
70
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS.
 Hay una gran confiabilidad contra fuerza
cortante del enrocamiento
 Hay una alta resistencia sísmica del
enrocamiento
 El enrocamiento zonificado es estable contra
el flujo.
 De hecho Cooke en el simposio de Beijing
(ICOLD, 2000) concluyó que:
72
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS.
 “La presa de ECC resulta apropiada en el
futuro de las presas de gran altura. Se puede
predecir un desempeño adecuado para una
presa de ECC de 300m de altura de casi todos
los tipos de roca, basado en la extrapolación
razonable de mediciones de las presas
existentes.”
73
TENDENCIAS EN EL DISEÑO DE LAS PRESAS.
Otra cita de la ponencia de Cooke (2000) es:
 “Para presas futuras de gran altura se
tomarán en cuenta detalles más prudentes
para el material procesado semi-permeable,
directamente por debajo de la cara del
bloque”.
74
75
PARA UN INGENIERO CIVIL NO HAY
AQUELLO DE:
“ FUE UN PEQUEÑO ERROR”
76