Ingeniería y Diseño Estructural de Presas Bóveda: Tipología y Control de Tracciones

Tipología de Presas Bóveda

La clasificación de las presas bóveda se basa principalmente en la variación de su radio y ángulo a lo largo de la altura.

Bóvedas de Radio Constante

Se encuentran en cerradas en U con cuerda y ángulo prácticamente constantes (cte).

• El radio es constante a lo largo de la altura de la presa.
• El espesor es creciente linealmente con la altura.
• Ejemplo: Presa bóveda de revolución (vértice mucho más alto, taludes entre 0,4 y 0,6).

Bóvedas en Cerrada en V o de Radio Variable

Se encuentran en cerradas en V con cuerda variable.

• El ángulo es constante a lo largo de la altura de la presa.
• El radio es variable, creciente desde la cimentación hasta la coronación.
• El espesor es variable, creciente al igual que el radio.

Representaciones Gráficas (Dibujos)

Los esquemas típicos incluyen:

1. Ménsula centrada.
2. Bóveda con desplome hacia aguas abajo.
3. Bóveda con desplome hacia aguas arriba.

Arcos y Ménsulas: Esfuerzos y Tracciones

La estructura se analiza mediante una descomposición ficticia a efectos de cálculo y la “compensación” del funcionamiento estructural.

Zonas de Tracción

En las ménsulas, las tracciones pueden aparecer en dos escenarios críticos:

• Aguas arriba con embalse lleno.
• Aguas abajo con embalse vacío.

En general, encontramos zonas de posible tracción en estas presas. El arco de coronación es considerado una posible zona de tracción, dependiendo de la rigidez del arco.

Estrategias para Reducir las Tracciones

Para reducir las tracciones, se implementan las siguientes soluciones:

• Ensanche de zonas de apoyo: Mediante el uso de zócalo o pluvino.
• Juntas: (Controladas por el diseño).

Función del Zócalo o Pluvino

El zócalo o pluvino cumple varias funciones esenciales:

• Regulariza la forma de la cerrada, simplificando la definición geométrica de arcos y ménsulas.
• Proporciona una mayor superficie para transmitir los esfuerzos al cimiento.
• Permite el centrado de la resultante.
• El ensanchamiento debe ser gradual.

Apoyos y Juntas de Pie

Se utiliza una junta abierta en el pie de aguas arriba, controlando la fisura que puede aparecer por tracciones y tratándola adecuadamente. Los apoyos se sitúan en el pie de aguas arriba para evitar tracciones a embalse vacío en el pie de aguas abajo.

Consideraciones en Cerradas No Simétricas

En cerradas no simétricas, son necesarios estribos de gravedad en los que apoye la bóveda. Se deben seguir las siguientes pautas:

• La transmisión de esfuerzos de la bóveda al estribo debe realizarse de manera que no refuerce el empuje hidrostático soportado por el estribo.
• La transmisión debe ser gradual, si es posible.

Juntas de Construcción e Inyección

Tipos de Juntas

• Juntas Horizontales o de Tongada: Funcionan igual que en las presas de gravedad.
• Juntas Longitudinales: Habitualmente NO son necesarias debido al reducido espesor de las bóvedas.

Control de Contracción e Inyección

Para controlar la contracción, las secciones se unen mediante juntas o bandas de PVC. Al mismo tiempo, existe la necesidad de que estas juntas sean inyectadas. Para ello:

1. Se colocará una junta de estanqueidad para la propia inyección.
2. Se crean recintos mediante cubrejuntas y galerías.
3. Debe preverse la reutilización de los conductos para futuras inyecciones (limpieza o perforación).

Momento Óptimo de Inyección

La inyección debe hacerse cuando la obra haya terminado, lógicamente, pero cuando las juntas están más abiertas. Esto se debe a que, al contraerse debido a las acciones térmicas, la tendencia será a que la junta se cierre.

La época de máxima abertura es durante los primeros meses de primavera.