CAPITULO 14: PRESEAS DE ESCOLLERA CON NUCLEO SIN TIERRA INTERNA 14.1. Núcleo de hormigón, presas de escollera asfáltica 14.1.1 Función, condiciones de trabajo y materiales Dado que el desarrollo y el rápido incremento en la aplicación de revestimientos de hormigón asfaltico para diques de contención en los años cincuenta dl siglo pasado, se ha prestado atención a la aplicación el núcleo de hormigón asfaltico dentro del cuerpo de la presa. La idea ha sido la de mantener las características positivas básicas ofrecidas por el hormigón de asfalto como un material muy adecuado para la construcción del elemento de prueba de agua en diques de contención, mientras que al mismo tiempo también evitar las deficiencias causadas por la posición expuesta del revestimiento en el talud de aguas arriba de la presa. Las principales ventajas que se obtienen con la disociación del elemento resistente al agua a partir de la pendiente de aguas arriba hacia el interior del cuerpo del dique, son los siguientes: 1. Elemento a prueba de agua en el cuerpo de presa no está expuesto a las influencias externas, especialmente a variaciones significativas significativas de temperatura, a la que el asfalto es bastante sensible. 2. Núcleo de hormigón asfaltico se articula con la fundación de una manera más simple, la unión está menos expuesta a un peligro de daño debido a asentamientos diferenciales, mientras que la base es de longitud más pequeña; si hay necesidad de una cortina de lechada, la longitud más pequeña en fundación es especialmente útil. Las principales ventajas anteriores de los núcleos de hormigón asfaltico, junto con su alto grado estanqueidad, alta deformidad, e inercia química, resultaron en su más amplia aplicación, especialmente en los últimos 30 – 35 años, después de la ingeniería y fabricación de maquinaria para la simple colocación y la compactación de mezcla de asfalto. Entre los más de 90 grandes presas de este tipo construidas hasta el momento, los más altos son Storglomvatn (1997, Noruega), H=128m, y Yele (2006, China), H=125m. Además de particular importancia son dos presas en Hong Kong con más de 100 metros de altura, así como la presa Finstertal (1979, Austria), 98m de altura. La distribución de las grandes presas nucleo de hormigón asfaltico (ADCC) por la altura se muesta en la Figura 14.1, mientras que se demostró que el número de ACCDs construidos en diferentes periodos de tiempo en la Figura 12.1.
Hay sólo unas pocas presas de este tipo t ipo más elevado de 100, pero hay más en la etapa inicial de construcción o en fase de diseño, en todo el mundo. En la mayoría de los casos, los núcleos de hormigón asfaltico se emplean como elementos estancos para presas cuando hay una escasez de material local apropiado. Hay casos en los que han aparecido a ser más aceptable, acept able, incluso cuando cu ando se ha producido la presencia de material de tierra local como consecuencia de otros factores técnicos y económicos, tales como las condiciones climáticas desfavorables que acortan la temporada de construcción, y un período más corto de la construcción, que permite la puesta en marcha anterior de la estructura en funcionamiento, funcionamiento, etc. Para ala aplicación de los núcleos de hormigón asfaltico para tales estructuras altas y significativas, grandes contribuciones han sido hechas por el conocimiento obtenido a partir de observaciones del comportamiento de un gran número de diques de contención con diferentes elementos estancos, que se han realizado ampliamente durante los últimos 30 años. Estas observaciones han dado valiosos datos sobre las deformaciones en los diques de contención, por lo que ahora durante el proceso de diseño, podemos tener una idea relativamente clara para el estado en el que no habrá tanto el elemento estanco al agua y la presa en su conjunto durante el funcionamiento. La función básica del núcleo de hormigón asfaltico es proporcionar estanqueidad. Además, deber ser estable y deformable, siendo por lo tanto capaz de asumir las tensiones causadas por el peso de la presa, y la presión hidrostática, así como otras influencias, sin daño y desarreglo de la función básica. Deformabilidad, Deformabilidad, también, permite que el núcleo de hormigón asfaltico para adaptarse a los asentamientos y deformaciones horizontales del cuerpo de presa, sin sufrir daño. Con el fin de cumplir las funciones anteriores, el núcleo asfaltico de hormigón debe ser adecuadamente dimensionado y diseñado.
En el interior del cuerpo del dique, el núcleo de hormigón asfaltico se somete a esfuerzos verticales y horizontales (Fig. 14.2). El estado de tensiones y deformaciones en núcleos de hormigón asfaltico depende en la mayor medida en el material de relleno en el cuerpo de la presa. Las mayores transformaciones de tensiones en los núcleos de hormigón asfaltico se producen el caso de muros de contención rígidas. Por eso es necesario encontrar material para la ejecución del terraplén alrededor del núcleo de hormigón asfaltico con una distribución del tamaño de grano tal que, tras su compactación, la contracción del hormigón asfaltico estaría dentro de los límites de las tensiones circunferenciales permisibles. Así por ejemplo se ha establecido que en el caso de una presa de 150m de escollera homogénea alta, la contracción vertical relativo (cepa), que asciende a sólo el 0,8%. El núcleo de hormigón asfaltico mejor cumple su función si se trata de una composición que permita la adaptación de las deformaciones del cuerpo cuer po de la presa, hormigón asfaltico muy rígido sería sometido al efecto de tensiones verticales altos así como la presión lateral, que no se podía asumir sin desarreglo de la función básica estanqueidad, hormigón asfaltico muy plástico seria sometido al peligro de daños y fallos debido a la presión del agua. Por eso, la selección y la composición apropiada de la mezcla de
hormigón asfaltico, que corresponden a las condiciones condiciones particulares de trabajo del núcleo de hormigón asfaltico, es también de la importancia primaria para la seguridad y el correcto funcionamiento funcionamiento de la estructura.
En el diseño del núcleo de hormigón asfaltico, se recomienda introducir los análisis de un coeficiente de permeabilidad de 10 -9. La práctica demuestra que este valor se consigue fácilmente y es aún menor. La fig. 14.3 muestra la permeabilidad del hormigón asfaltico como una función del contenido de vacíos de aire. La permeabilidad de 10 -9 m/s se consigue a una relación de vacío de 3%, lo que es un criterio ampliamente aceptado para la compactación de hormigón asfaltico. Así, por ejemplo, en el caso de la presa Megget Fig. 14.12), las cantidades de flujo de filtración a q=1.6 l/s, para una área del núcleo de hormigón asfaltico F=20 m2. El dato sobre la cantidad de agua de infiltración para este tipo de presa, as{i como para todas las presas con un elemento hermético hecho de un material artificial, es muy importante. Para su determinación seguro, es indispensable para resolver satisfactoriamente la separación de la filtración del agua en la articulación del núcleo de hormigón asfaltico con los bancos, así como en la base del canal del río, y también para llevar a cabo la ingesta especial del agua de la atmosfera, penetrado en la cascara de aguas abajo.
14.1.2 Estructura de los núcleos de hormigón asfaltico. Los núcleos de hormigón asfalticos pueden ser verticales o ligeramente inclinadas hacia la cara de aguas arriba, por lo general con una inclinación de 1:0,4. Las ventajas y desventajas de la primera y la segunda son similares como en el caso de las presas de tierra – roca con una vertical y un núcleo de tierra inclinada. Espesor del núcleo de hormigón asfaltico depende de la altura de la demanda en la parte superior que se extiende de 30 a 80 cm, mientras que en la base de 40 a 120 cm. El cambio en el espesor se puede realizar de forma escalonada (en 2-4 intervalos) o de forma continua. La variación continua del espesor crea dificultades durante la ejecución de las obras. Algunas investigaciones indican que una variación escalonada de espesor conduce a un estado de tensioncomplejo en los lugares de cambio, por lo tanto, se recomienda que el núcleo de hormigón asfaltico hace un espesor constante a lo largo de toda la altura.
Para presas superiores a 30m, se pueden ascender a 50-100 cm, dependiendo de la presión sobre el núcleo.
14.1.2.1 Aplicación de asfalto colado En la práctica moderna, el núcleo de hormigón asfaltico se construye mediante la aplicación de la mezcla de asfalto con una maquina en capas de compactación de 20 a 25 cm de espesor y posterior. Con el pequeño número de presas, el núcleo de asfalto, en lugar de hormigón asfaltico, se construye de asfalto colado, por medio de encofrados de acero, que hace salir hacia arriba junto con el avance del terraplén. Un ejemplo es la presa Lastioulles Sud (Fig.14.4), en el que las piezas de roca gruesa (hasta 35 cm) se han colocado manualmente en la mezcla caliente de asfalto colado. Duras, firmes basalto se ha utilizado para el llenado de la presa. El núcleo de asfalto está enterrado en el lecho de roca, con un corte de zanja profunda de 2,5m, en cuya continuación se ha construido una cortina de lechada bituminosa. El núcleo de asfalto esta inclinada con una inclinación de 1:0.3 hormigón asfaltico.
El asfalto colado también se ha utilizado en una de las primeras presas con un núcleo asfaltico, Rotgueidensee (Austria, Fig. 14.5). En este caso, una pared gruesa de asfalto de 1.2m se ha formado de un esqueleto de rocas, con espacios intermedios inyectados con mezcla rica asfaltico. El núcleo de asfalto ha sido fundada en roca, a una profundidad de 1,5 m. La zona de la presa de escollera (re max=70cm) se ha construido en capas de 1m cada uno, compactado con un rodillo vibratorio de 8tn. Los lados hacia el núcleo han sido construidos con piedras dispuestas manualmente en capas, mientras que los huecos se reducen considerablemente, de modo que las capas de filtro se han evitado, lo que habría evitado impresionar de la mezcla asfáltica en la escollera. Las piedras que han compuesto el esqueleto de la pared de asfalto han tenido dimensiones de 10 a 40 cm. La presa fue terminada en 1957, y en el curso de su funcionamiento desde hace mucho tiempo ha demostrado ser totalmente estanco. Este método está prácticamente
abandonado hoy (solo se aplica a las pequeñas represas), ya que se decidió que esconde un riesgo de filtración no controlada a través de la pared del núcleo
14.1.2.2 Aplicación de hormigón asfaltico colocado mecánicamente La primera presa con un núcleo de hormigón asfaltico colocado mecánicamente es en Dhunn (Alemania), construida en 1962 (Fig.14.6). La presa es de 35,5 millones de altura. El núcleo de hormigón asfaltico es vertical, colocada en el centro. Su espesor disminuye desde la parte inferior hacia la cresta 0.70 hasta 0.60 y 0.50 metros. Para controlar el comportamiento del núcleo de hormigón asfaltico y la presa como un todo, una boca de inspección vertical, se ha construido. Durante el llenado del depósito, se ha grabado un asentamiento vertical total de 115 mm y desplazamientos horizontales de 40 mm en la cresta y de 75 mm en el medio del núcleo de hormigón asfaltico. Después de vaciar del lago almacenamiento, deformaciones casi han desaparecido, deformaciones casi han desaparecido, lo que significa que ha sido elástico. Una de las presas más significativas con un núcleo de hormigón asfaltico es Finstertal (Fig.14.7 y 14.8) que es uno de varios de tales presas construidas en las regiones montañosas de Austria, con una altura máxima del núcleo de hormigón asfaltico de 92m, sitio de la presa se encuentra a la salida de un lago glacial natural. Una colina relativamente estrecha, en forma de la letra S, corta el valle, y la presa se construido en la parte superior de la misma, con la misma forma que en el plan de (s). Tiene un volumen de 4.4*106 m3. El núcleo de hormigón asfaltico construido con una inclinación de 1:0.4 tiene una superficie de 36000 m2 y un volumen de 24000 m3. La posición de la presa y del núcleo de hormigón asfaltico se selecciona de manera que se garantice fundación del elemento hermético en la colina muy rocosa, mientras que la inclinación del núcleo de hormigón asfaltico facilita una inclinación más empinada de la pendiente aguas abajo, por tanto, también la consecución de ahorros en el volumen total de la presa. El espesor de la membrana es de 50 cm desde la cresta hasta la profundidad de 20m, 60cm a una profundidad de 20 a 50m, y 70 cm a una profundidad de 50m e inferior.
La presa está muy bien equipada con instrumentos sofisticados para la vigilancia y mediciones. Incluso las variaciones del espesor del núcleo puede ser medida. El comportamiento de la presa después de la puesta en servicio ha sido excelente. Como resultado del primer llenado del embalso en 1980, es desplazamiento horizontal de la parte superior del núcleo fue 14 cm.
despues de 30 años de servicio con una gran cantidad de variaciones del nivel del deposito, se midieron solamente 19 cm. Se confirma que los valores del modulo de elasticidad de escollera son mucho mayores para descarfa y la carga condiciones, comparado con el primero para las condiciones de la primera carga. A mediados de la decada pasada dos diques de escollera se completaron en HongKong, uno llamado el este de High Island, 110m de altura, y otra presa occidental de 101m de altura, provista de un nucleo de hormigon asfaltico con un espesor de 0.80 – 1.20m (Fig.
14.9). La colocacion de hormigon asfaltico se ha llevado a cabo en capas de 20 cm cada uno por medio de una maquina especial, que, durante la colocacion, se caliente la capa anterior. Los núcleos de hormigon asfaltico se han fundado en las losas de concreto bajo el nivel del mar. Con el fin de facilitar el control de la filtracion, otro núcleo de hormigon (mas pequeño) asfaltico secundaria se ha construido, espaciados a una distancia de 2.80m desde el principal, hacia el mar, así como una galeria de inspeccion, posicionado 8m por encima del nivel del mar. Los dos núcleos de hormigon asfaltico cerca de la galeria estan unidas por medio de una manta de asfalto. La estructura general se ha construido de manera que se filtro agua a traves del núcleo principal de hormigon asfaltico pueden penetrar a traves de la tuberia de drenaje en la galeria. 14.1.2.3 La práctica de Noruega Característico e instructiva es la aparición de los núcleos de hormigón asfaltico en los diques de contención en Noruega. En 70% de más de 170 grandes diques de contención, un núcleo hecho de material morrena se ha construido. En los lugares donde no hay material apropiado morrena había estado disponible o cuando se había localizado a distancias económicamente justificables, se utilizaron elementos estancos de materiales artificiales. En el caso de la presa de escollera, los núcleos de hormigón asfaltico por lo general han sido considerados como una solución atractiva, por medio del cual se han logrado excelentes resultados. Es decir, ha sido utilizado en doce grandes presas, de los cuales Storglomvatn (1997) es la más alta ( H = 128m) (Arnevik et al, utilizado en doce grandes presas, de los cuales Storglomvatn (1997) es la más alta ( H = 128m) (Arnevik et al, 1988;. Hoeg, 1992; World Atlas, 2012).
Una de las presas de escollera noruegas característicos con un núcleo de hormigón asfáltico es presa Storvatn, 90m de alto, con un núcleo de 50-100 cm de espesor, con una inclinación de 1: 0,2 (Fig. 14,10), y construido en el período de 1981 a 1987. Al igual que en otras presas noruegas, la tecnología aquí demasiado alto construcción, riguroso control de calidad y colocación de materiales eran la norma. El hormigón asfáltico (49,000m total de 3) se ha compactado a una temperatura de 160- 180 ◦ C e inmediatamente ha estado recibiendo apoyo lateral total de 3) se ha compactado a una temperatura de 160- 180 ◦ C e inmediatamente ha estado recibiendo apoyo lateral total de 3) se ha compactado a una temperatura de 160- 180 ◦ C e inmediatamente ha estado recibiendo apoyo lateral total de 3) se ha compactado a una temperatura de 160- 180 ◦ C e inmediatamente ha estado recibiendo apoyo lateral total de 3) se ha compactado a una temperatura de 160- 180 ◦ C e inmediatamente ha estado recibiendo apoyo lateral de las zonas de transición adyacentes. La construcción del núcleo, zonas de filtro de hormigón asfáltico y las zonas de transición ha tenido lugar de forma simultánea, con espesor igual de las capas de 0,2 m (Arnevik et al., 1988). Una máquina de construcción especial (Fig. 14,11) se ha construido de forma simultánea tanto el núcleo de hormigón asfáltico y los materiales adyacentes en ambos lados, vertiendo la mezcla de hormigón asfáltico justo antes de la roca triturada de las zonas de transición. En el lado frontal, la máquina ha sido equipada con un potente aspirador (1), que aspira el polvo y el agua de la superficie de la capa de hormigón asfáltico ya construido. Detrás de la aspiradora, el calentador de infrarrojos incorporado (2) ha facilitado el secado de la humedad de la superficie restante, y que también se ha calentado la capa inferior con el fin de proporcionar una unión sólida y homogénea con la siguiente capa. Por medio de la misma máquina, se ha realizado la compactación inicial de las capas, mientras que el control de la uniformidad y la horizontalidad de las capas ha sido automática, por medio de un dispositivo láser. La compacidad final se ha logrado por medio de rodillos vibratorios, que han estado siguiendo la máquina para la colocación (Arnevik et al, 1988;. Hoeg, 1992).
En 1997 en Noruega la construcción de la presa Storglomvatn terminado en la fecha prevista, en cuatro estaciones, la más alta en el mundo ADCC ( H = 128m), siguiendo un procedimiento similar como en la presa Storvatn anteriormente descrito. La presa Storglomvatn se encuentra en la latitud del círculo polar ártico, donde la temporada efectiva de la construcción tiene una duración desde el 1 de julio hasta finales de octubre. Durante el resto del año, el sitio es inaccesible debido a la nieve (Hoeg, 1993). El embalse Storglomvatn es Noruega de mayor, con 3.5 billones de m3. Una sección transversal típica presa se muestra en la figura 14.12. El aluvial sobrecargar al lecho de roca, a una profundidad de hasta 20 metros, se ha excavado. El núcleo tiene ha hecho de asfalto suave, rica en bitumen. anchura del nucleo en la parte inferior es de 95 cm decrecientes gradualmente a 50 cm, que se mantiene durante los superiores a 50 metros. La presa de zonificación con las descripciones necesarias se indican en la Figura 14.13 muestra el dique durante la construcción.. El volumen total de la presa es de 5,2 millones de m 3, mientras que el volumen del núcleo asfalto es 22,500m 3. El último diseño noruego de la máquina de colocación, que se utiliza en la mayoría de las presas de reciente construcción, es el mismo que se muestra esquemáticamente en la figura 14.11 con la pequeña modificación. La máquina es una pavimentadora sobre orugas de accionamiento hidráulico, y las anchuras de las soleras zona núcleo y la transición se ajusta de acuerdo con las especificaciones de diseño. El nivel de las soleras es controlado automáticamente por un láser giratorio (8) que asegura una base horizontal para la capa siguiente. La línea central precisa está marcado para cada capa y fijado por una cadena metálica delgada. Una cámara de video (3) montado en la parte delantera de la máquina y un monitor de televisión (9) dentro de la cabina permite al operador dirigir la máquina con precisión siguiendo el curso de la cadena. Al frente, la máquina está equipada con un calentador de gas de infrarrojos (2) y una aspiradora de alta resistencia (2), que elimina el polvo y la humedad. El calentador se seca y calienta la superficie antes de colocar la siguiente capa, si es necesario. No se aplica ninguna capa ligante entre las capas de hormigón de asfalto como el muestreo de núcleo subsiguiente ha demostrado que la junta es apretada y apenas detectable. El progreso de la máquina se ajusta de acuerdo con las instalaciones de la planta y de transporte, pero es normalmente 1-3m / min. El hormigón de asfalto se compacta a una temperatura de l50- 160 ◦ C dependiendo del tipo (viscosidad) del betún utilizado, y se le da soporte lateral inmediata de zonas de
transición adyacentes a ambos lados del núcleo. La colocación de las zonas de transición de pared de núcleo se produce simultáneamente con el espesor de capa igual, por lo general limitado a 20 cm (Después de la compactación), pero hay casos en los que el espesor es de 25 cm, como en el Foz Chapeco presa (Brasil, H = 49m), encargado en 2010. La compactación se logra mediante tres rodillos vibratorios siguientes la unidad de colocación. Los rodillos funcionan de una manera coordinada, de lado a lado, para evitar el desplazamiento lateral del hormigón de asfalto caliente. El procedimiento de construcción, realizada por el equipo noruego moderno se ilustra en las figuras 14.14 a 14.17. Las fotos fueron tomadas durante la construcción de la presa de Mora de Rubielos en 2005 (España, H = 36m). Figura 14.14 da una vista general del sitio de la presa, con el equipo de construcción y diferentes zonas de materiales en el cuerpo del dique, y una parte del zócalo sobre el pilar. La presa de Mora de Rubielos se ha construido principalmente de gravilla, separado de la escollera exterior por los filtros. El cuerpo de presa contiene 89,000m 3 de grava, 70.000m 3 de escollera, 18.000 m 3 de material de filtro (piedra triturada) y 1700m 3 de hormigón asfáltico. Las represas eran construidos entre abril y septiembre de 2005. La figura 14.15 muestra la compactación sincronizado de las capas de transición de ambos lados del núcleo de hormigón asfáltico por dos rodillos vibratorios de anchura apropiada, mientras que la figura 14.16 representa la siguiente operación compactación del núcleo de hormigón asfáltico por un pequeño rodillo vibratorio. Figura 14.17 muestra el marco preparado para la mano-colocación del hormigón asfáltico en el extremo del núcleo (cerca de un tope), inaccesible para la colocación de la máquina debido a sus grandes dimensiones. También se puede ver la ampliación del núcleo justo al lado del pilar. Una parte de la zócalo de hormigón está cubierta con 1 cm de espesor de masilla de asfalto, lo que permite una mejor conexión entre capas de hormigón y de asfalto. Antes de la colocación de la masilla de la superficie de concreto debe estar limpia y seca y pueden tener que ser chorro de arena y / o se lavó con ácido clorhídrico para promover una buena adhesión (unión) entre el hormigón y masilla de asfalto. La superficie de hormigón debe ser calentado antes de la aplicación de masilla a una temperatura de 150 ◦ C. La tira de masilla a lo largo del zócalo es de al menos 50
cm más ancha que la base del núcleo asfáltico. Si el zócalo contiene juntas de construcción, a continuación, la masilla llena el espacio alrededor de las articulaciones. articulaciones. En tal caso, los DDE en las articulaciones deben ser de un material que puede soportar el calor procedente de la masilla caliente.
Figura 14.17 Marco de preparado para la mano-colocación del hormigón asfáltico.
14.1.2.4 Aplicación de escollera suave En Austria, en 1990, Feistritzbach presa fue terminada que es, después de la presa Finstertal, la presa de escollera más alta con un núcleo de hormigón asfáltico en ese país con la práctica muy larga y rica construcción de la presa. La presa de 85m tiene un núcleo asfáltico vertical central de hormigón, ligeramente ligeramente inclinada en la
parte superior. El plan de diseño de las estructuras de las presas y anexas se muestra en la figura 14.18, mientras que la sección transversal y la sección longitudinal se muestran en la figura 14.19. El propósito del esquema hidráulico, en cuyo marco este damhas sido construido, es la producción de energía. Se encuentra en las proximidades de la frontera entre Austria y Eslovenia, que tiene participado en su financiación con un 20%, con el fin de obtener una cantidad adecuada de energía eléctrica.
Figura 14.18 plan de distribución de Feistritzbach (Austria) (Nackler y Tschernutter, 1992).
Figura 14.19 Sección transversal (a) y la sección longitudinal (b) de la Feistritzbach presa (después de Nackler y Tschernutter, 1992). (1) asfáltico núcleo de hormigón; (2) de filtro; (3) zona graduada-fino; (4) carcasa de aguas arriba; (5) shell aguas abajo; (6) sección filtración horizontal; (7) de drenaje; (8) galería lechada; (9) la cortina de la lechada; (10)
la pared de hormigón de hormigón; (11) la observación boca de inspección (así sueco); (12) del aliviadero. El diseño se ha anticipado a las conchas de la presa que se construirá de escollera compactada. En el curso de la construcción, un montón de rocas individuales han aparecido a ser débil, ya que han sido aplastados en partes finas durante las operaciones de minería, inclinando así como durante la compactación. Como consecuencia de ello, una buena parte del material podría haber sido clasificada como roca blanda. Sin embargo, ha sido posible separar cantidad suficiente de sonido y material firme difícil para el filtro y otras zonas, que están sometidas a las mayores tensiones. Por eso, mejor y más fuerte roca, con tendencia expresado mal a la trituración, se ha colocado en la carcasa de aguas arriba, mientras roca blanda se ha utilizado para la construcción del depósito de aguas abajo. El material ha sido colocado en capas de 60 cm cada una, con un tamaño de grano máximo de 40 cm. 3 (Nackler y Tschernutter,1992). escollera Soft, además de sus características negativas, también tiene un efecto positivo: se hace que la presión tierra tanto horizontal como vertical, lo que representa un excelente soporte para la membrana y para las zonas de transición adyacentes. Como consecuencia de ello, en la práctica, no se ha dado cuenta de la expansión del núcleo de hormigón asfáltico durante la construcción. Para la ejecución del prisma de drenaje, piedra de buena calidad se ha utilizado, se colocaron en capas con un espesor máximo de 130 cm, el más grande de grano está a 100 cm. Durante todo el contacto de la carcasa aguas abajo, a lo largo de la base no se construye una capa de filtro, a fin de evitar el lavado de las partículas finas desde el terraplén través de la base de la presa. Esta zona, 1,5 m de ancho, se ha construido en capas de 50 cm cada uno, de material con un 60 mm de tamaño máximo de grano. Material de la misma gradación también se ha utilizado para la protección de la zona de material fino en frente del núcleo de hormigón asfáltico, incorporado en capas de 20 cm cada una, dentro de una zona de 2 m de ancho. criterios geotécnicos Especialmente rigurosos se han aplicado para el filtro corriente abajo, detrás del núcleo de hormigón asfáltico, que tiene limitación implícita de las dimensiones del grano máximo, de buena calidad de la piedra, bajo nivel de foliación, la limitación del contenido de partículas finas (finos de 2 mm) a un máximo de 5%. Este 1.5m zona amplia se ha construido en capas de 20 cm cada uno, en una sola operación, junto con el núcleo de hormigón asfáltico y la zona de material fino en frente del núcleo de hormigón asfáltico, mediante la aplicación de un material especial. La compactación final de esta zona muy importante se ha realizado por medio de rodillo vibratorio 1,2-ton, en el que se ha logrado unidad de peso en condiciones de humedad de 24,5 kN / m junto con el núcleo de hormigón asfáltico y la zona de material fino en frente del núcleo de hormigón asfáltico, mediante la aplicación
de un material especial. La compactación final de esta zona muy importante se ha realizado por medio de rodillo vibratorio 1,2-ton, en el que se ha logrado unidad de peso en condiciones de humedad de 24,5 kN / m junto con el núcleo de hormigón asfáltico y la zona de material fino en frente del núcleo de hormigón asfáltico, mediante la aplicación de un material especial. La compactación final de esta zona muy importante se ha realizado por medio de rodillo vibratorio 1,2-ton, en el que se ha logrado unidad de peso en condiciones de humedad de 24,5 kN / m 3, junto con 16% de huecos. No ha habido una construcción inusual de una zona de material fino en frente del núcleo de hormigón asfáltico (3, Fig. 14,19) que había sido previsto, ya que en las proximidades del sitio de la presa que había habido material impermeable, parcialmente coherente. Las pruebas han indicado que este material tiene características de resistencia similares a las del material en el filtro aguas abajo, por lo que no representa ningún problema en relación con la estabilidad. Como se ha ya se ha mencionado, se ha llevado a cabo dentro de una operación integral con el núcleo de hormigón asfáltico, en un 1.5m zona amplia, en capas de 20 cm de espesor. La pendiente de aguas arriba está protegido contra los efectos de las ondas por medio de una capa de escollera con un espesor de 1,5 m y con granos con re max = 70 cm, mientras re 50% = 30 cm y por la limitación en cuanto al porcentaje de partículas finas. Asfáltico núcleo de hormigón se lleva a cabo con una anchura de 70, 60 y 50 cm, en capas de espesor 20 cm, dentro de una operación integral de la construcción junto con las zonas adyacentes, y con la aplicación de una de extendido-de acabado especial. En el 15m parte superior superior, el núcleo de hormigón asfáltico está inclinada, de acuerdo con los análisis realizados por medio del método de elementos finitos, que han indicado que de esa manera se produce un aumento de la presión lateral de la tierra en el núcleo de hormigón asfáltico, que de esta manera, se pone mejor apoyo. El núcleo asfáltico se ensancha en el contacto con la base de hormigón, mientras que el material se ha colocado manualmente. La superficie de hormigón antes de la colocación de la mezcla de hormigón asfáltico ha sido cuidadosamente limpiado y recubierto dos veces con masilla de asfalto. Debido a que algunas de las rocas disponibles resultó ser gravemente degradado y desmenuzado mal durante el proceso, el terraplén se instaló al menos tres o cuatro veces más que los calculados originalmente en la etapa de diseño. El asentamiento presa en la parte central durante la construcción y primera embalse del depósito alcanza un máximo de aproximadamente 1,0% de la altura de la presa. El valor de asentamiento total aumentó a 1,5% de la damheight total durante los primeros 15 años de servicio. Tan alto asentamiento es raro que los diques de escollera modernas, pero el núcleo de hormigón
asfáltico siguió todas las deformaciones del terraplén y sin grietas y con estanqueidad sin cambios. En la fase de investigación de la realización del proyecto los ensayos triaxiales preliminares dieron valores del ángulo de fricción interna entre 39 ◦ y 44 ◦, dependiendo de la magnitud de la tensión normal y la aplicada σ 3 valores (hasta 10 N / cm 2). Los
ensayos de corte directo a gran escala con una superficie de cizalladura de 1 × 1m mostró un ángulo significativamente menor de fricción interna (σ 1 = 20-100N / cm2, φ = 34 ◦, c = 5N / cm 2). Otras pruebas de laboratorio triaxiales en roca blanda y en parte desmenuzado dieron para baja σ 3 valores de una cohesión considerable (entre 3 y 7.3N / cm 2), que no
se había encontrado durante la prueba en el material de roca sólida. El ángulo de fricción interna de la roca blanda resistido disminuyó a 34 ◦ -41 ◦. Además, la roca blanda
desmenuzado tenido un menor módulo de deformación y tenía una tendencia a asentamientos más altos. Durante toda la construcción asentamientos de época y deformaciones fueron observados por varios de placa horizontal y vertical medidores, inclinómetros y extensómetros. Las mediciones en el núcleo asfáltico y en las transiciones dieron sólo las cepas laterales menores. No había prácticamente ninguna ampliación del núcleo durante la construcción de presas y la fluctuación de agua del embalse. Los asentamientos de cuerpo del dique durante la construcción (hasta diciembre de 1990) se muestran mediante la línea (1) en la figura 14.20, y aquellos medidos al comienzo de la primera de llenado del depósito por la línea (2), cuando alcanzaron el valor de 81cm. En ese momento los desplazamientos de tiempo en la dirección del eje de la presa, así como los transversales al eje no habían superado unos pocos centímetros. Se midieron las diferencias de solución de menor importancia entre la carcasa de aguas arriba y aguas abajo, que se puede ver en la figura 14.20 (Tschernutter, 2009). Al final de la primera incautación depósito, la línea (3), los asentamientos de la cáscara de aguas arriba aumentó a alrededor de 95 cm, mientras que la solución máxima en el depósito aguas abajo aumentó a sólo 82 cm. Durante el período de servicio de 15 años (hasta 2006), hubo un aumento adicional de los asentamientos de la cáscara de aguas abajo, pero a un ritmo más lento, las líneas (4), (5) y (6) en la figura 14.20, alcanzando el MaximumValue de alrededor de 95 cm. Durante el mismo tiempo la carcasa de aguas arriba se instaló hasta un valor de 131 cm, que es una clara demostración de los efectos de saturación, discutido en el capítulo 8.
Figura 14.20 Solución de la presa Feistritzbach después de la construcción, primero de llenado del depósito y 15 años de servicio (afterTschernutter, 2009). (1) Fin de la construcción; (2) comienzo de la primera incautación depósito; (3) final de la primera incautación; (4) después de la primera disposición; (5) medida en 1996; (6) medida en 2006. Los asentamientos del hormigón asfáltico se midieron mediante dispositivos especiales, y que son bastante incluso con los asentamientos en la zona amplia 13m entre el núcleo y el eje flotante. Esto es una indicación de que la cáscara de la presa obliga su deformación en el núcleo asfáltico. El eje de inspección flotante (así sueco) es 40 m de profundidad y permite que las deformaciones del relleno terraplén y el núcleo a bemeasured, incluyendo las variaciones de espesor de núcleo de hormigón asfáltico. De acuerdo con los valores medidos hasta 2006, el incremento del espesor del núcleo presa era menos de 1 cm. células de presión Tierra para medir presiones tanto horizontales como verticales fueron instalados principalmente en la transición aguas abajo, cerca del núcleo asfáltico. Mediante la determinación de presión de tierras horizontales y verticales que ocurren en la proximidad del núcleo es posible obtener módulos de deformación mediante el cálculo de nuevo de la zona de transición de aguas abajo. El cambio dependiente del tiempo de la presión de la tierra horizontal y vertical, así como la relación de ambos valores justo aguas abajo del núcleo, muestran un aumento de la presión de la tierra vertical sobre toda la altura de la presa y sólo un ligero aumento de las presiones de la tierra horizontales en el tercio inferior de la altura de la presa. La relación de horizontal a la presión vertical del suelo aumentó principalmente en la zona de la presa inferior y mejoró el soporte del elemento resistente al agua.
Se puede concluir que a pesar del mucho más baja calidad del material de escollera construida en el cuerpo de presa, lo que resulta en valores más altos de los asentamientos en comparación con los esperados, la presa, y en particular el núcleo de hormigón asfáltico, ha funcionado bien durante más de 15 años de servicio.
14.1.3 Ejemplos recientes En la primera década del siglo 21 ACCDs se han construido o se han previsto en casi todos los continentes: Europa, América del Norte, América del Sur, Asia y África. Actualmente China está construyendo varias presas de este tipo, incluyendo la presa Quxue 170m de altura, la más alta hasta el momento.
14.1.3.1 Yele presa (China, 2006, H = 125 m) Un ejemplo importante de una presa como estaba terminado en China, en 2006 - Yele presa, situada en la provincia de Sichuan. El proyecto comprende una presa de escollera de 125 metros de altura, un túnel de desvío de 7,2 km de longit ud, y una casa de máquinas subterránea. La capacidad del depósito es de 298 millones de m 3, y la capacidad instalada de la central de energía es de 240MW, con dos unidades de turbina de 120MWPelton. La producción media anual de energía es 647 kWh. El sitio de presa se encuentra en altura bastante elevada (elevación damcrest es 2654.5m), y thewinter tiene una duración de seis a siete meses. La temperatura media anual es de 7 ◦ C, y hay 215 días de lluvia por año en promedio. La construcción del proyecto se inició a finales de 2000. En enero de 2005, se inició el depósito de embalse. Dos unidades comenzaron a generar energía a finales de ese año. En agosto de 2006, se terminó todo el proyecto. La presa se encuentra en una base extremadamente complejo en una región de alta sismicidad. Hay una base de roca de cuarzo diorita bajo una sobrecarga de aluvión de 35-60m en la orilla izquierda, un 55-160m sobrecargar en el lecho del río, y más de 220 millones de sobrecargar en la orilla derecha (Fig. 14.21). La profundidad embebido del estrato relativamente impermeable excede 200m. Teniendo en cuenta las difíciles condiciones de cimentación geológicas con una montera irregular y compresible, así como la alta sismicidad regional, solamente una presa de tipo terraplén se consideró factible. Se examinaron tres alternativas para la barrera impermeable en una presa de escollera: (1) Núcleo de tierra (CEER), (2) de hormigón aguas arriba frente (CFRD), y (3) del núcleo de hormigón de asfalto (ADCC). Para elegir el más adecuado entre estas alternativas se hizo hincapié en los costes, condiciones climáticas severas durante la construcción, resistencia a los terremotos, y la compatibilidad con las condiciones geológicas que podrían causar significativa asentamientos diferenciales a través del valle. Después se habían considerado todos los aspectos, la alternativa ADCC se decidió a ser el más adecuado (Wang y Høeg, 2010).
Figura 14.21 Sección transversal geológico de theYele fundación de la presa (adaptado fromWang andHöeg, 2010). (1) de grava con capas de arena finas; (2) pedregoso, suelos duros cohesivos; (3) capas de grava alternan con capas de suelo margoso; (4) de grava; (5) suelo arcilloso, suelo arcilloso de arena con fragmentos de plantas carbonizadas; (6) cuarzo lecho de roca diorita; (7) grieta / lineamiento.
Figura 14.22 Sección transversal de theYele presa. (AfterWang y Høeg, 2010). (1) núcleo de asfalto; (2) transición zona ción; (3) de escollera I; (4) especialmente bien compactado escollera II; (5) grava natural o escollera III; (6) berma dedo del pie, 22m de espesor y 215m de longitud; (7) galería de observación para la instrumentación de campo; (8) de la pared de corte de hormigón. La presa es de 125 de altura, 411m de largo con una larga extensión 300m sobre la orilla derecha, con un total de 6,6 damvolume × 10 6 metro 3. El núcleo de hormigón asfáltico es 120mhigh, y tiene un espesor variable de 0,6 m en la parte superior a 1,2 m en la parte inferior, con un volumen total de asfalto de 32,000m 3. El núcleo asfáltico está confinado por capas de transición de aguas arriba y aguas abajo. El cuerpo del dique se compone
de la zona de escollera principal aguas abajo, y la zona de escollera secundario aguas arriba y aguas abajo. La sección transversal típica presa se muestra en la figura 14.22. Debido a la alta actividad sísmica en el lugar, la presa de escollera está diseñado con pendientes relativamente suaves. La pendiente upstreamdam es de 1: 2 (V: H), con un 4M-amplia Bermand una plataforma 150mwide en una elevación de 2579m entre la presa principal y la ataguía aguas arriba. La pendiente presa aguas abajo por encima de 2624.50m es de 1: 1,8, y debajo de él es de 1: 2,2, con tres bermas 4 m de ancho. Para mejorar la estabilidad de la pendiente en el caso de un sismo fuerte, un geo-rejilla horizontal se aplicó sobre la parte superior de 30 m de espesor del cuerpo de la presa. La zona de los pies de aguas abajo está cubierta por una arena y grava manta-amplia 300m. El núcleo asfáltico se funda en 3m zócalo de hormigón de espesor. Bajo el zócalo hay una pared de corte de concreto de 54,100m 2 en la zona, así como una cortina de lechada de 48,200m de longitud total. En el estribo derecho, el punto de corte contiene dos partes: la pared superior y la pared inferior, conectados por una galería de hormigón armado. La profundidad máxima de la pared solo es 84m, figura 14.23. Un extenso programa de vigilancia sobre el terreno ha sido implementado para Yele Dam, y los resultados registrados se back-analizados y comparados con los de otras presas de escollera de altura con un núcleo de asfalto. Sobre la base de las mediciones de campo, las copias de los análisis, los ensayos sobre las propiedades del hormigón de asfalto y la unión entre el núcleo y el zócalo, se concluye que el núcleo de asfalto de la presa de Yele funciona muy bien. El muy fuerte terremoto de Wenchuan en mayo de 2008 con epicentro 258 km, causado un asentamiento cresta, de solo 15 mm y tuvo efectos insignificantes sobre la presa. No hay indicaciones de cualquier fuga a través del núcleo o en la unión entre el núcleo de asfalto y el zócalo de hormigón por encima de la pared de los cimientos de corte.
Figura 14.23 barreras de agua en theYele fundación de la presa (afterWang y Høeg, 2010) (1) coronación de la presa;
(2) Núcleo de asfalto; (3) la superficie del suelo; (4) La línea de excavación; (5) de la pared de corte de hormigón; (6) la cortina de la lechada; (7) galería construcción utilizado para la construcción de la cortina de la lechada y la pared de corte de hormigón; (8) la pared de núcleo de hormigón. Sin embargo, como era de esperar en este sitio geológicamente muy difícil, hay alguna fuga debajo del dique, a pesar de la amplia utilización de muros pantalla de profundidad y rejuntado cortina. Durante las inundaciones de 2006, el nivel de agua en el depósito alcanza 2642.6m, la fuga a través de cuerpo de presa y fundamento fue de aproximadamente 140 l/s, y el flujo de filtración de derivación en la orilla derecha fue de aproximadamente 120 l/s. A principios de 2008 la fuga ascendió a alrededor de 260 l/s, y en noviembre 2008, cuando el depósito estaba en el nivel de suministro completo (el 2650m), la fuga aumentó a 277 l/s. La vigilancia continua se lleva a cabo para estudiar y controlar el desarrollo de esta sub-filtración.
14.1.3.2 Knezhevo presa (República de Macedonia, 2010, H = 80 m) En 2010, el Knezhevo damwas completado, la primera escollera damwith núcleo de hormigón asfáltico en Macedonia. La presa es una estructura clave en el marco del Sistema de hidromasaje Zletovica, situado en la parte noreste de la República de Macedonia, previsto para cumplir con los siguientes propósitos: el suministro de agua de la población y la industria en varios municipios, el riego de 3000 hectáreas de tierras agrícolas, la producción de electricidad, y la retención de las aguas de la inundación. Para el diseño inicial de la presa, hecho en 1996, se propuso una presa de tierra-rock con núcleo de arcilla. En 2005 el diseño fue revisado y uno de los primeros hallazgos fue la disponibilidad muy cuestionable de la arcilla para el núcleo de la presa. A saber, la zona de préstamo se encuentra a 22 km de sitio de la presa, a una altitud de 600 metros más bajo que el sitio de la presa, en 10 hectáreas de tierra cultivada, con alto costo de adquisición. La pérdida de tales tierras agrícolas por valor podría provocar graves problemas sociales. Por ello se propuso sustituir este tipo de presa de otro tipo y otro estudio se llevó a cabo para la elección de una presa alternativa. Además de una presa de tierra-rock, se analizaron otras tres alternativas: una presa cara escollera de hormigón, una presa de escollera de hormigón asfáltico y un rodillo de presa de hormigón compactado. Por último, el núcleo de hormigón asfáltico presa de enrocado fue elegida como la mejor solución desde un punto de vista técnico, económico y ambiental. El diseño de la esquema hidráulico se muestra en la figura 14.24. Además de la presa, el esquema contiene un túnel de desviación, a 300 metros de largo, reordenado en salida inferior en la segunda etapa, y un aliviadero eje. Ambos ataguías (aguas arriba y aguas abajo) se incorporan en el cuerpo principal presa (Tanchev et al, 2009;. 2011).
Figura 14.24 Diseño del esquema hidráulico del Knezhevo (2010, Macedonia).
Figura 14.25 Sección transversal típica de la presa Knezhevo en el lecho del río. (1) de hormigón asfáltico núcleo; (2A) zonas de transición finas, andesita triturado, 0-60mm; (2B) zonas de transición gruesas, andesita triturado, 0-250mm; (2C) de f iltro en la ataguía; (3) escollera - esquisto, piedras de hasta 650 mm; (4) la protección de aguas abajo, grandes bloques; (5) dique natural, andesita, bloques de hasta 800 mm; (6) núcleo de arcilla en la ataguía; (7) de escollera en la ataguía aguas arriba; (8) reforzado zócalo de hormigón; (9) la cortina de la lechada; (10) aluvión río; (11) Rock Foundation. La sección transversal típica presa en el lecho del río se muestra en la figura 14.25. Fue elegido utilizando las experiencias de la parte de las presas ya construidas de este tipo en el mundo y teniendo en cuenta la disponibilidad y las características de los materiales
locales. En lo siguiente, se describen brevemente los elementos y las características de la presa:
Figura 14.26 Knezhevo presa, núcleo detalle fundación en el lecho del río. (1) asfáltico núcleo de hormigón; (2A) zonas de transición finas, andesita triturado, 0-60mm; (2B) zonas de transición gruesas, andesita triturado, 0-250mm; (3) escollera - esquistos, piedras de hasta 650 mm.
El cuerpo de presa está hecho de escollera al azar excavado desde la zona de préstamo propuesto para el esquisto, ubicado a 2 km aguas abajo del sitio de la presa. La escollera se compactó en 80 cm capas gruesas. De acuerdo con los ejemplos extraídos de la práctica y el cálculo para la estabilidad estática y sísmica, una relación de inclinación de la corriente arriba y la pendiente aguas abajo de 1: 1.8 (V: H) fue adoptado para.
La estanqueidad al agua de la presa está asegurada por núcleo de hormigón asfáltico vertical central, con una anchura constante de 60 cm; aguas arriba y aguas abajo del núcleo están previstos filtro apropiado zonas (transición) de fina andesita machacado de grano, cada 1,45 m de ancho, de grano máximo de 60 mm de tamaño; entre estas capas de filtro y el hombro de escollera hay zonas de transición de grueso roca triturada en el de aguas arriba y el lado aguas abajo, 3 m de ancho, 250 mm de tamaño de grano máximo. Para ambas zonas se utiliza 2A y 2B andesita triturado, de la cantera situado a 13 km aguas abajo del sitio de la presa. El espesor de las capas de tanto asfalto y material de transición durante la colocación es de 20 cm (compactado). Una máquina de estado actual de la técnica de núcleo funcionando colocación utilizado, que permite la colocación del asfalto caliente para el núcleo junto con sus transiciones finas adyacentes, que desempeñan el papel de apoyo. El requerido contenido de vacío in situ de capa de asfalto después de la compactación debe ser ≤
3%. En principio, dos capas de hormigón asfáltico (2 × 20 = 40 cm) se puede colocar en 24 horas, pero es posible colocar tres, o incluso cuatro capas en casos excepcionales.
Como base del núcleo asfáltico sirve una losa de hormigón armado (zócalo), situado bajo el núcleo, fundada sobre la roca sonido. La interfaz entre zócalo y la base del
núcleo asfáltico hormigón está cubierta con una capa gruesa de 20 mm de masilla de asfalto. La superficie de hormigón debe estar limpia y seca andmay tienen que ser con chorro de arena y / o se lava con ácido clorhídrico para promover una buena adhesión (unión) entre el hormigón y masilla. Para asegurar mejor conexión, un ensanchamiento se hace de la parte inferior del núcleo a 120 cm, figura 14.26 y 14.27. El zócalo se concreta sin juntas de contracción y que está reforzada con una malla continua de barras de acero (Ø de 25 mm de 25 cm de separación, en dos direcciones). A continuación elevación 1030m.asl la anchura de la losa es de 5 m y el espesor de 70 cm, mientras que la elevación sobre 1030m.asl la anchura se reduce a 4 m y el espesor de 50 cm.
La losa de hormigón inferior también sirve como base para la realización de los trabajos de inyección (inyecciones de consolidación y ejecución de la cortina de lechada de cemento resistente al agua). Para la fijación de la seguridad de la losa, que está anclado en la base.
Figura 14.27 presa Knezhevo, núcleo detalle fundación en los bancos; (A) la sección vertical; (B) horizontalmente Tal sección. (1) asfáltico núcleo de hormigón; (2A) zonas de transición finas, andesita triturado, 0-60mm; (2B) zonas de transición gruesas, andesita triturado, 0-250mm; (3) escollera - esquistos, piedras de hasta 650 mm.
La pendiente de aguas arriba está protegido de la variación del nivel de agua del depósito y la erosión de las olas con 1,5 m de espesor de revestimiento rip-rap, hecha de piedra firme.
La pendiente de aguas abajo también está protegido de los efectos térmicos, atmosféricos, etc., con la protección de aguas abajo de la roca firme, también de 1,5 m de espesor.
La cresta de la presa tiene una anchura de 10 m, y se encuentra a nivel de 1065,5 msnm, 5m por encima del nivel normal de agua que está en elevación 1061,5 msnm El francobordo de 2 m por encima del nivel de agua máximo a 1063.5masl elevación, se toma.
En la cresta de la presa se incluye un camino de 8 m de ancho (con revestimiento de piedra de cubos), que permitirá el acceso privado a la orilla izquierda.
El volumen total de la presa 80mhigh es más que 1,500,000m3, y el volumen de núcleo de hormigón asfáltico sobre 8500m3.
La ataguía aguas arriba que sirve para la desviación del río durante la construcción de la presa está integrado en el extremo de aguas arriba de la cáscara de la presa principal, con la elevación cresta en 1001m.asl, a propósito que tiene 11m altura máxima por encima de la base de aluvión. La estanqueidad está asegurada con pendiente núcleo de arcilla, que corta la capa aluvial y se funda en la capa debajo de ella, compuesto de roca erosionada. capas de filtro / de transición se encuentran en los dos lados del núcleo de arcilla con pendiente aguas arriba de 2,5H: 1V.
La construcción del cuerpo presa comenzó en septiembre de 2008 y se completó a f inales de diciembre de 2009, con un descanso de tres meses durante el invierno 2008/2009. La planta de asfalto se encuentra en el sitio. El aglomerado asfáltico mineral (piedra caliza) se transporta desde una cantera de 130 km lejos del lugar. El contenido de betún fue del 7% en peso y bitumen tipo era B80 / 90 (penetración 80-90). noruega contemporánea equipo se utilizó para la colocación de asfalto y compactación, como se describe en la subsección 14.1.2.3 (práctica noruego). Las figuras 14.28, 14.29 y 14.30 ilustran el proceso de construcción del núcleo de hormigón asfáltico con capas de transición adyacentes.
Figura 14.28 Knezhevo presa, la compactación de la transición acaba de colocar y capas de hormigón asfáltico.
Figura 14.29 Knezhevo presa, nieve ligera no es un obstáculo serio para la colocación de hormigón asfáltico capas, siempre y cuando la temperatura del aire no es inferior a 5.DO.
Figura 14.30 Knezhevo presa, la colocación de la última capa de hormigón asfáltico. El seguimiento systemof la Knezhevo damhas sido clásicamente diseñado con el aimof controlar el comportamiento de la damduring la etapa de construcción, impounding del depósito y durante su período de servicio. Diferentes instrumentos se han instalado para la medición de desplazamientos, la presión en la base, la descarga de la filtración a través
del cuerpo del dique y el fundamento, etc. Un llamado sistema DSM (sistema de desplazamiento de la medición) fue instalado en una presa en Macedonia por primera vez. Este sistema contiene dispositivos instalados en dos presas secciones transversales, colocados en dos elevaciones diferentes, permitiendo la medición de los asentamientos internos de la escollera en el cuerpo de la presa. Los resulta dos de la liquidación adquirida durante la construcción de la presa otorgado bien con los valores calculados en el diseño básico. Dos inclinómetros fueron instalados entre las capas de transición aguas abajo del núcleo de asfalto para el registro de los desplazamientos horizontales internos. También por primera vez en Macedonia, un cable de fibra óptica se instaló en la Knezhevo presa, justo downstreamof thewaterproof elemento, con el aimto registrar cualquier cambio en la temperatura, que es más o menos constante en el interior del cuerpo del dique. Por lo tanto, cualquier cambio repentino de la temperatura significa una fuga. La lectura de temperatura permite la detección indirecta de las fugas a través del núcleo (véase el capítulo 15), pero este método permite no sólo la detección de una fuga, sino también la determinación de su ubicación. Aunque la presa Knezhevo se completó durante el primer semestre de 2010, que aún no fue comisionado en el momento de la escritura debido a algunos problemas sin resolver en el sistema-hidro en su conjunto. Por lo tanto, los valores medidos no pueden todavía ser comparados con los calculados. Especialmente interesante sería ver cómo sería los desplazamientos horizontales reales del núcleo asfáltico después del primer partido de llenado del depósito con los valores obtenidos por elementos finitos. En la década de 1980 el autor de este libro analizó una escollera hipotético damwith un núcleo de hormigón asfáltico inclinado usando bidimensional FEMwith relación constitutiva hiperbólica. Las propiedades del material de la presa fueron similares con los de Finstertal presa. Se obtuvo una muy buena concordancia con los valores medidos en Finstertal presa, Figura 14.31A y B, por supuesto, teniendo en cuenta la diferencia en la altura. Knezhevo presa se analizó mediante la aplicación de modelo FEM tridimensional (véase el capítulo 8, sección 8.3.5.2), y los desplazamientos horizontales esperados del núcleo de hormigón asfáltico se muestran en la Figura 14.31C.
Figura 14.31 desplazamientos horizontales del núcleo después de la primera de llenado del depósito en Finstertal presa (A, los valores medidos), a una hipotética presa 80m alta (B, calculado por 2D FEM), y en Knezhevo presa (C, calculado por 3D FEM). (A) posición Diseñado de eje del núcleo; (B) la posición del eje de núcleo después de la construcción de la presa; (C) la posición del eje de núcleo después de la primera de llenado del depósito.
14.1.4 Conjunto de núcleo de hormigón asfáltico con la base y las estructuras de hormigón laterales En el caso de presas con un núcleo de hormigón asfáltico, la articulación del elemento estanco al agua no es tan complejo como lo es en el caso de las presas con revestimiento asfáltico (Capítulo 13). Sin embargo, es merecedor de más atención. Lo más a menudo la unión entre núcleo de asfalto y la capa impermeable de la fundación, se lleva a cabo con estructura de hormigón, de manera que el núcleo de hormigón asfáltico obtendría una base homogénea. Esta base de hormigón puede ser con o sin galería de inspección. En la práctica pasado ambos métodos estaban representados en casi igual medida. Las posibilidades de inspección permanente, control de la filtración en secciones individuales a lo largo de la longitud de la línea central, así como la posibilidad para la lechada adicional, son las principales ventajas del control, es decir, la galería de inspección que, en algunos países - como, por ejemplo, Figura 14.32 presenta soluciones típicas para fundación por debajo de núcleo de hormigón asfáltico sin un control, es decir, la galería de inspección. En esto, hay algunas particularidades en la construcción, que son comunes con la solución que contiene una galería. El extremo inferior del núcleo de hormigón asfáltico se ensancha, con el fin de alargar el conducto de filtración a lo largo de la junta con la fundación. La superficie de la base está cubierta con una capa de masilla de asfalto de 2 cm, que cubre la irregularidad de superficie y asegura la estanqueidad. Se da también una oportunidad para el
deslizamiento del núcleo de hormigón asfáltico a posibles desplazamientos horizontales, que son pequeñas en la base del núcleo de hormigón asfáltico.
Figura 14.32 Conjunta del núcleo de hormigón asfáltico con base de hormigón (zócalo) sin una galería. (un) Sin el control de la filtración; (B) con el control de la filtración. (1) asfáltico núcleo de hormigón; (2) masilla de asfalto; (3) zona de transición; (4) base de hormigón; (5) la cortina de la lechada; (6) la roca madre; (7) del tubo de drenaje; (8) la pared de hormigón. Figura 14.32a presenta una solución sin el control de la filtración, que se puede emplear para presas inferiores. Sin embargo, incluso con la solución sin una galería, es posible asegurar el control de la filtración, como por ejemplo, en el caso presentado en la figura 14.32b. La base se ensancha hacia el lado de aguas abajo, en la superficie del hormigón no se construye de impermeabilización y una pequeña pared en el extremo, que dirige el agua posiblemente filtrada hacia el tubo de drenaje, que luego drena hacia la punta corriente abajo de la presa donde se mide. En el caso de la presa Dhünn que se ha descrito anteriormente, no se ha logrado el control de la filtración sin ensanchamiento de la base. En la vaguada valle, un colector se ha construido, de whichwater se drena hacia la punta corriente abajo de la presa (Fig. 14,33). Las comodidades que ofrece la galería de control de acarrear su uso frecuente, especialmente con las grandes presas. Un ejemplo típico para una construcción conjunta en núcleo de hormigón asfáltico vertical con control de galería (inspección) es Megget presa en Escocia, construido en el período de 1978 a 1980 (Fig. 14,34). Por medio de paredes transversales bajas, la galería se ha dividido en un gran número de secciones, estando cada uno provisto de un tubo de drenaje, de modo que se ha facilitado la localización precisa de la zona en la que el agua posiblemente ha penetrado (Gallacher, 1988). Figura 14.35 presenta la articulación del núcleo de hormigón asfáltico con la galería de inspección (1) a Finstertal presa, que ya ha sido considerado. El borde superior de la
galería de control tiene dos rebajes - el primero para dar cabida a la punta del núcleo de hormigón asfáltico, y una segunda para recoger el agua, posiblemente, se filtró a través del núcleo de hormigón asfáltico de una cierta sección. Este se separa de la sección adyacente por medio de una pequeña overflowwall hormigón (3), y a través de la entrada (5) para ponerla en la galería, en la que se mide (Fig. 14,36). Durante las observaciones de este tipo de presa, la identificación precisa de la filtración es de suma importancia. Es por ello que, con esta presa, el agua atmosférica, penetrado en la parte de aguas abajo de la presa, así como el agua filtrada a través de la base rocosa, son especialmente interceptado por medio de una pared de dirección de hormigón (4) y con el tubo de entrada ( 6) y, también se miden en la galería control.
Figura 14.33 Conjunta del núcleo de hormigón asfáltico con la fundación de Dhünn presa. (1) asfáltico núcleo de hormigón; (2) zona de transición; (3) colector; (4) tubo de drenaje; (5) base de hormigón (zócalo); (6) la cortina de la lechada; (7) masilla de asfalto; (8) escollera; (9) compactado (denso) arcilla; (10) grava de río.
Figura 14.34 Megget presa (Escocia) con detalle de la unión del núcleo de hormigón asfáltico y la fundación (después Gallacher, 1988). (1) asfáltico núcleo de hormigón; (2) zona de transición; (3) la galería de inspección; (4) la cortina de la lechada; (5) roca firme;
(6) de material de filtro; (7) de revestimiento de piedra; (8) masilla asfáltica; (9) tubo de drenaje; (10) terraplén de grava. El núcleo asfáltico de Mora de Rubielos presa (2005, España), se basa en una galería en la parte inferior (la parte superior está fundada sobre un zócalo, ver Figs. 14,14-14,16). El contacto del núcleo asfáltico vertical con la galería es similar a la solución atMegget presa (Fig. 14,37). Por supuesto, el núcleo se funda en la pared de la galería aguas arriba. Las dos presas en Hong Kong son particularmente significativos e interesantes. En la zona inferior se ha construido una inusual combinación de un núcleo doble asfáltico hormigón, fundada sobre una losa de hormigón, con control de la filtración en una galería, posicionado en el cuerpo de presa, a un nivel más alto que la fundación aproximadamente, 8m por encima del mar nivel. La losa de cimentación, sobre la cual se han creado los núcleos de hormigón asfáltico, es de 12 metros de ancho. Esta anchura se ha necesitado para la construcción de seis filas de la cortina de lechada. Longitud máxima de losas asciende a 10m, mientras que tienen bymeans beenmutually interconectados de juntas de dilatación, sealedwith masilla de asfalto.
Figura 14.35 Conjunta del núcleo de hormigón asfáltico con la galería de control, presa Finstertal (ANCOLD, 1991). (1) galería Control; (2) del núcleo de hormigón asfáltico; (3) pared desbordante de hormigón; (4) la pared de hormigón en la dirección con un drenaje; (5) el tubo de desagüe para el agua filtrada a través de cierta sección del núcleo de hormigón asfáltico; (6) de salida de agua atmosférico infiltrado y agua penetrado a través de fundación roca.
Figura 14.36 Uno de los puntos de medición de infiltración en la galería de Finstertal presa (fotografía tomada en septiembre de 2010). Como ya se ha descrito, las presas han sido fundadas bajo el nivel del mar, por lo que en el área de la fundación, el agua entra en el de todas partes. El (más pequeño) del núcleo de hormigón asfáltico secundaria (Fig. 14,38) se construye a una distancia de 2,80 m desde el principal y está destinado para prevenir la filtración desde el lado aguas abajo y para hacer posible el control de la filtración del lado de aguas arriba. Los dos núcleos de hormigón asfáltico se articulan con la galería de control por medio de una manta de asfalto. Las uniones entre la manta y la galería se comprimen. el agua filtrada puede entrar a través de la galería tubos de drenaje colocados por encima de la manta superior e inferior. Por medio de paredes transversales espaciadas a 60 m, el espacio entre los dos núcleos de hormigón asfáltico debajo de la galería está dividido en secciones a fin de obtener más fácil localización de posibles defectos.
Figura 14.37 Conjunta del núcleo de hormigón asfáltico con la galería de control, Mora de Rubielos presa (2005, España). núcleo de hormigón (AC) de asfalto; (F1) capa de filtro aguas arriba; (F2) capa de filtro aguas abajo; (G) de grava en las conchas de la presa; (AM) masilla de asfalto.
Figura 14.38 Conjunta del núcleo de hormigón asfáltico con la fundación, las presas de alta Island (Hong Kong). (1) asfáltico núcleo de hormigón; (2) zona de transición; (3) la galería de control; (4) losa ción Foundation hormigón; (5) manta de hormigón superior e inferior asfáltico; (6) de material de filtro; (7) superior y el tubo de drenaje inferior; (8) masilla asfáltica; (9) escollera; (10) de la cortina de lechada.
Figura 14.39 Conjunta del núcleo de hormigón asfáltico y la pared lateral, Legadadi presa (Etiopía). (1) asfáltico núcleo de hormigón; (2) masilla de asfalto; (3) waterstop caucho; (4) de refuerzo de hormigón; (5) la galería de control; (6) de boca de control. A veces se produce una necesidad de llevar a cabo una unión entre el núcleo de hormigón asfáltico y una pared lateral de hormigón o alguna otra estructura de hormigón. presa Legadadi (Etiopía) contiene un conjunto construido de un núcleo de hormigón asfáltico con el contrafuerte adyacente de una presa de hormigón, figura 14.39. A saber, una parte de la presa de hormigón de refuerzo se ha construido como una presa de escollera con núcleo de hormigón asfáltico, debido a las condiciones geológicas desfavorables sobre el terreno de una sección. El núcleo de hormigón asfáltico en la zona de la articulación se espesa, mientras que el contacto con el elemento estructural de hormigón está inclinada y roto, con miras a aumentar su longitud, lo que reduce el peligro de la filtración de contacto. El revestimiento de masilla de asfalto (2) es un customarymeasure en los contactos de hormigón hormigón asfáltico, así como la boca de acceso de control y galería (6 y 5 en el dibujo). La junta como se muestra en el dibujo, debe ser estanca y sin waterstop (3), CEV, 1985). La unión entre el núcleo asfáltico y compactado con rodillo parte de hormigón de la presa combinado Foz de Chapecó (Brasil), terminado en 2010, fue solucionado de manera similar, sin un dispositivo de estancamiento. La pared RCC en la articulación fue inclinada en un 3 ratio (V): 1 (H) (Saxegaard, 2012).
14.2 OTROS TIPOS DE NO TIERRA CORES 14.2.1 paredes núcleo de hormigón La aplicación, la construcción, y las características de las paredes del núcleo de hormigón ya se han considerado en el capítulo sobre earthfill presas. En el caso de las presas de escollera, que han sido utilizados con relativa frecuencia en las tres primeras décadas del siglo XX, sobre todo para las presas de menor altura. En los próximos
50 años, han sido abandonados debido a que, en un gran número de casos, no han surgido graves daños al elemento estanco al agua y la pérdida de su funcionalidad debido a la imposibilidad de adaptarse a las deformaciones significativas de la escollera sin compactar , así como debido a la transferencia de tensiones desde el terraplén en el muro de hormigón. Éstos serían causados por los excepcionalmente diferentes características de deformación de los dos materiales. Al igual que en el caso de los paramentos de hormigón, construido de material artificial con amplia aplicación en la ingeniería civil. A pesar de ello, hay que ser extremadamente cuidadoso y consciente en la selección de los materiales para la construcción del cuerpo de presa, ya que, incluso en las mejores prácticas de construcción, puede producirse deformaciones horizontales significativos, lo que podría poner en peligro la estabilidad del muro de hormigón y, por lo tanto, la presa en su conjunto.
Figura 14.40 Sección transversal de Falkenstein presa (Girod et al., 1994). (1) de hormigón armado interno pared; (2) 0,8 m capa de filtro; (3) conchas de esquisto filita; (4) escollera gruesa para la protección de taludes, 0,8 m; (5) capa de transición, de 0,6 m; (6) de cimentación de hormigón; (7) grava de río; (8) cortina de lechada de dos filas; (9) de césped capa protegida, 0,2 M; (10) capa de transición, 0,8 m; (11) plomada bien; (12) puntos de medición para la alineación y nivelación; (13) sistema para aguas de infiltración de medición; (14) de observación para el nivel del agua subterránea; (15) filita, dañado en la superficie. A este respecto, el ejemplo de la presa de Falkenstein (Sajonia, Alemania), terminado en 1974, es más bien informativo. La presa, 27m de altura, está provisto de una pared de hormigón armado central (Fig. 14,40). Desde el inicio de llenado del depósito, la presa (junto con la pared de hormigón) ha estado cambiando continuamente hacia el lado aguas abajo. Desplazamientos han aumentado a nivel normal de agua y se han intensificado en el curso del tiempo, seguido por un aumento de la filtración a través de la pared de hormigón. investigaciones y análisis detallados de inmediato se han realizado, el objetivo de determinar las causas de tal estado y para la evaluación de si otras deformaciones
podrían llevar a dudar de la estabilidad de la presa. Dentro de las investigaciones, los datos se han utilizado desde la red de monitoreo abundante, pared interna de hormigón armado es de 2 m de espesor en la base, la constricción de forma continua hacia la cresta hasta 1 m. En el lado de aguas abajo se ha construido una capa de filtro (2) para el drenaje de aguas de infiltración. Por medio de juntas verticales, la pared de hormigón se ha dividido en secciones, 5-10 m de largo. Las articulaciones se cierran con láminas de cobre. La articulación con la base se ha construido con un bloque de hormigón (6), dividida en secciones de forma idéntica con la pared de hormigón. El bloque es horizontal en el lecho del río, mientras se está enviado a la banca (un paso) en el banco (Fig. 14,41). A fin de permitir desplazamientos horizontales diferenciadas entre la pared de hormigón y la fundación, una unión especialmente diseñado se ha construido. El bloque de hormigón, además de la función de una fundación para el muro de hormigón, también sirve como ropa de cama para la ejecución de la cortina de lechada, con una profundidad máxima de 20 m. En la cara de aguas arriba de la pared de hormigón, se ha construido una estructura compleja que sirve para la ingesta de agua, así como para la evacuación de las aguas. Se llega a él a través de las comunicaciones de acceso (3) (Fig. 14.41). esquistos filita se han colocado en las conchas de presas en capas de 80 cm, cada compactado con 6 pasadas de rodillos vibratorios. El comportamiento de la pared interna de hormigón armado, así como la de la presa en su conjunto, ha sido supervisado a través de un avanzado sistema de monitoreo. Los desplazamientos horizontales medidas siguientes a la primera de llenado del depósito y después de 19 años de funcionamiento (1993) han sido relativamente importante y eran de carácter continuo, que causa sospecha justificable que podría estar abierto a dudas acerca de la estabilidad de la pared de hormigón y el de la presa, en su conjunto.
Figura 14.41 Sección longitudinal de Falkenstein presa (Girod et al., 1994). (1) muro de hormigón armado; (2) de bloques de hormigón (fundación); (3) el acceso a la estructura compleja para el desbordamiento de agua; (4) plomada bien; (5)
los puntos de medición para la alineación y nivelación; (6) tubos de drenaje para el agua de infiltración. Las pruebas adicionales de laboratorio del esquisto filita incorporado en las conchas de la presa, con ensayos edométricos y triaxiales, llevado a cabo en 1990, han indicado que tienen características de deformación desfavorables, cuando se trata de una cuestión de este tipo de construcción. Con los parámetros recién obtenidos, se ha realizado un análisis por medio del método de elementos finitos, la aplicación de elementos de unión en los contactos entre el hormigón y los materiales adyacentes. El modelo para el análisis estático se ha reproducido la antigua historia del estado de tensión-deformación por extrapolación también con respecto a un período futuro. Por último, los complejos análisis han demostrado que las deformaciones presentes y futuras (esperada o anticipada) no ponen en tela de juicio la estabilidad de la presa, pero sólo lo reducen hasta un cierto grado (Girod et al., 1994). Más adelante, el interés se despertó con la noticia, introducido en Austria a principios de la década de 1990, que la primera presa de escollera con muro de hormigón se había construido allí. De acuerdo con la tecnología de construcción más reciente, que anticipa adicional de deslizamiento, la fricción capas bituminosas inferior que se produce entre la pared de hormigón y las capas adyacentes - capa de transición y la capa de drenaje, respectivamente. Esta tecnología se aplicó en 1981-1982, durante la construcción de la presa Bockhartsee en Austria (Schober, 1991; ANCOLD, 1991), pero no se ha encontrado, además de la aplicación.
14.2.2 Grout y paredes de hormigón de plástico (núcleos) De los otros tipos de núcleos internos hechos de materiales artificiales, debido a las propiedades favorables en ciertas condiciones, el el plastico y lechada muros de
hormigón (núcleos) podría ser anticipado. La ventaja de un núcleo interno hecho de la masa de plástico, en relación a la construcción apropiada en la forma de revestimiento, que se describe en los capítulos 10 y 13, es que no se somete a influencias externas, a la que la construcción delicada es sensible, por lo que generalmente es necesario proporcionar a la construcción de protección específica. Las paredes centrales lechada tienen una ventaja significativa en el hecho de que se construyen una vez que el cuerpo de presa ya se ha completado, y en caso de necesidad de una reparación, es posible llevar a cabo lechada adicional, sin necesidad de vaciar el depósito. Sin embargo, esta construcción sólo se justifica en ciertas condiciones y casos específicos. Un ejemplo interesante es Atbashinskaya presa construida en 1972 en el río Atbashi en la República Kirguisa (antes URSS), 79m alta, donde una pared del núcleo combinado se
ha construido - un plástico y una lechada de cemento (Fig. 14,42). Cintas de polietileno, con un espesor de 0,6 mm, se coloca en el 44m superior de la presa, mientras que en la parte inferior, en la que existen considerables presiones que la tira de polietileno no pueden sostener, una pared núcleo lechada ha sido ejecutado. La unión entre ellos se ha realizado a través de una galería de lechada de cemento, de la que no se han construido de la cortina de lechada en la base, así como la pared de núcleo lechada. El contacto de la pared de núcleo de plástico con los bancos empinadas del cañón se ha construido por medio de igualación de hormigón y losas de alineación, anclado en la roca (Grishin et al, 1979;. Rozanov, 1983). De ambos lados geotextil (aguas arriba y aguas abajo) se ha unido a la pared del núcleo, también con un espesor de 0,6 mm. La construcción de la pared de núcleo de plástico está entre dos capas de arena, con un tamaño máximo de partícula de 5 mm. El muro de hormigón lechada, 22m de profundidad y 20 metros de ancho, se ha construido de siete filas de perforaciones, espaciados 3,5 m de distancia, con la distancia entre los pozos en una fila de 1 m. Cemento - solución bentonita se ha utilizado para la lechada (cemento 350-475 kg, bentonita 59-82 kg, y agua 826-853 1 por 1 m 3 solución), inyecta
bajo presión de 0,5 a 3 MPa. Además, en el centro de la pared de hormigón no se han construido dos pozos de sondeo adicionales, throughwhich se ha inyectado solución de aluminio-silicato. Los cálculos han demostrado que por dicha construcción inusual del elemento estanco al agua, por medio del cual el paramento marga previsto originalmente se ha sustituido, el costo de la presa se ha reducido significativamente. Recientemente una geomembrana interna fue instalado como núcleo impermeable a la ataguía Gibe III en Etiopía, en el contexto de un esquema hidráulico con una de las mayores plantas de energía hidroeléctrica en África. El proyecto incluye una presa de
240m RCC y un 50 aguas arriba de alto dique de escollera de unos 500,000m 3, hecha de grava de río, basalto y traquita. La construcción de la ataguía tuvo que ser completado durante el corto periodo de seis meses de la estación seca, cuando el
caudal medio del río es 200m
3/s.
De importancia decisiva en la selección de un
núcleo geomembrana el medio fueron los siguientes factores: corto período de construcción, la simplicidad, la falta de arcilla adecuada para un núcleo de tierra impermeable y seguridad (Scuero y Vaschetti, 2011). El núcleo impermeable, colocado en un procedimiento de zigzag durante la construcción del muro de contención ataguía, consiste en una geomembrana PVC flexible, intercalada entre dos capas anti-punción que consiste en un geotextil punzonado de alta tenacidad. El geotextil se produce a partir de fibras de polipropileno virgen 100%, con una masa de
1.200 g/m2. Su función es la de proteger la geomembrana contra posibles daños durante la colocación de la ataguía aguas arriba y aguas abajo se llena. Dos 50 cm capas
gruesas de filtro de arena, con un tamaño de grano máximo de 50 mm, se colocaron respectivamente en la lado de aguas arriba y aguas abajo para separar el elemento resistente al agua del material de terraplén gruesa.
Figura 14.42 Atbashinskaya presa (Kirguistán) (después de Grishin et al., 1979). (1) escollera; (2) de escollera en agua; (3) terraplén de grava; (4) la lechada muro de hormigón en la presa; (5) la cortina de lechada en la base; (6) zona de transición; (7) muro de hormigón de polietileno en la arena; (8) escollera; (9) depósito aluvial; (10) de piedra caliza de mármol.
Figura 14.43 Sección transversal típica de ataguía aguas arriba Gibe III (después de Scuero andVaschetti, 2011). (1) El basalto y traquita; (2) seleccionado de escollera; (3) arcilla de corte; (4) capa de filtro; (5) ataguía pre- hecha de grava; (6) arcilla arenosa; (7) elemento impermeable zigzag interna de geosintético; (8) roca cama debajo del depósito de río; (9) pozos de alivio. La construcción de los cofferdamwas precedidos por la construcción de una alta preataguía aproximadamente 20m, incorporado en la ataguía final, para desviar el río Omo en los túneles de desvío y se seque el fundamento ataguía. De esta manera la ataguía de corte podría ser realizado en arcilla (en el que está encerrada la geomembrana), que impermeabiliza el aluvión lecho del río y la colluvium hombros.
La geomembrana se instaló desde el punto de corte inferior hasta la cresta, en forma de zigzag, a fin de seguir el paso a paso la construcción del terraplén (Figs. 14.43 y 14.44). Así pues, el sistema de impermeabilización crea una barrera impermeable continua funcionando todo lo largo del eje longitudinal del dique, desde la línea de corte inferior hasta la cresta. La primera sección del cuerpo ataguía está dirigido aguas abajo y tiene una altura de 6 m. Las siguientes secciones seguir uno aguas arriba y otro aguas abajo dirigido y tener una altura constante de 12m.
Figura 14.44 Detalle del núcleo impermeable de ataguía aguas arriba Gibe III (después de Scuero y Vaschetti, 2011). (1) Geomembrana, de 3,5 mm de espesor; (2) no tejido geotextil, capa inferior, 1.200 g / m 2; (3) geotextil no tejido, capa superior, 1.200 g/m 2; ( 4) geomembrana, la superposición de unión soldada; (5) capas de filtro de arena, 0,50 m de espesor, d max = 50 mm; (6) ángulo de la pendiente natural, ≈ 45 .; (7) El eje ataguía. El elemento impermeable del núcleo era un 3.5mm impermeable geomembrana PVC grueso flexible, resistente al deterioro en el entorno alcalino del hormigón húmedo, y a la degradación de crecimiento orgánico y bacteriana. El camino en zigzag del sistema de impermeabilización se selecciona para proporcionar suficiente material que puede absorber fácilmente cualquier deformación futuro del cuerpo del dique causados por posibles asentamientos. Además, las propiedades de la geomembranematerial PVC, las propiedades anti-punción de la geotextiles y el tamaño de los agregados que componen las capas de filtro en contacto con el sistema de impermeabilización deben evitar cualquier pinchazo o daño de la geomembrana. El anclaje inferior se hizo mediante la incorporación de la geomembrana en la 6 a 8 m de arcilla de profundidad de corte y por el relleno con el mismo material de la tierra impermeable. En los dos topes, debido a la dificultad de excavación de la línea de corte con la misma profundidad debido a la presencia de la superficie rocas en el lecho del río,
la geometría se modificó ligeramente durante la construcción, adaptar el espesor de la capa de arcilla por debajo y por encima de la geomembrana. El anclaje superior de la geomembrana se hizo con el ancla de acero y placas fijas a la pared cresta hormigón armado. Cuando el 5m de la cresta temporal de la primera sección del cuerpo ataguía se había terminado cuando el sistema de impermeabilización debía instalarse, se inspeccionó la superficie, y se han corregido las desviaciones. La primera geotextil anti-punción se colocó sobre la capa de filtro de arena. El geotextil se suministra en rollos 5.9m de ancho y 42 m de largo, que se cortaron en láminas de longitud suficiente para cubrir toda la pendiente inclinada y extender 2m en la cresta temporal plana. Las láminas geotextiles se colocaron verticalmente desde la parte superior a la parte inferior de la pendiente, con un solapamiento entre las hojas adyacentes para permitir unión por engatillado termofusión manual. En la punta de la primera pendiente, el geotextil se colocó en el punto de corte. Cuando la colocación de geotextil anti-punción estaba muy avanzada, la geomembrana, suministrado en rollos 2,10 m de ancho y 12,5 m de largo, de modo que cada rollo fácilmente podría cubrir toda la pendiente inclinada y extender 2m en la cresta temporal plana y 2mmore en la parte inferior de la pendiente, se colocó en la parte superior de la misma. Después las hojas de la colocación de geomembrana se lastrar temporalmente en la cresta temporal con bolsas de arena, y luego desenrollar completamente por la pendiente. Las mantas contiguas se unen por costura termo-fusión en el solape. Las costuras, continuos en toda la longitud de las hojas, fueron ejecutadas por una máquina automática para la realización de una costura de doble vía, 100% probado con aire en presión. En las zonas donde la geomembrana había sido instalados, soldadas y controladas, una inspección conjunta final se llevó a cabo para verificar que no hay defectos estaban presentes antes de la colocación de la siguiente sección del relleno. Debido al hecho de que el cuerpo ataguía fue construido por ascensores horizontales de material de relleno, la colocación del geotextil de protección en la parte superior de la geomembrana PVC tenía que ser hecho con hojas colocadas horizontalmente desde la parte inferior hacia la cresta, después de la colocación de los ascensores. El geotextil protector se detiene en la parte superior de la pendiente. La geomembrana colocado en la sección de cresta plana 2 m de ancho temporal se protegió con un material más fuerte para evitar mayores daños posibles durante la construcción de la parte superior de la nueva sección. Después de colocar el segundo geotextil anti-perforación en la parte superior de la geomembrana, construcción de la segunda sección del relleno comenzó, dirigido en el lado opuesto. La construcción del cuerpo del dique procedido por secciones alternas, tanto aguas arriba y dirigidas aguas abajo. La cresta de cada sección es por lo tanto también la parte inferior
de la sección por encima de ella, y en este área plana la geomembrana que recubre la sección inferior está conectada estanca a la geomembrana que recubre la sección por encima de ella. En el área plana en la cresta de cada sección del rell eno, la geomembrana que recubre la sección superior se solapa con el forro de geomembrana de la sección por debajo de ella, en una anchura de unos 2 m. En correspondencia con esta zona de solapamiento de ancho de 2 m, la conexión de las dos hojas de geomembrana se hace por medio de una costura doble vía ejecutado con máquina automática y se ensayó como ya se ha descrito. La ejecución de esta costura de unión longitudinal horizontal, paralela al eje de la presa, se efectúa al mismo tiempo que la instalación de las hojas de geomembrana más de la pendiente inclinada de la sección superior. Antes de la ejecución de esta costura se eliminó la protección colocado para evitar daños en la geomembrana, el área se limpió, la integridad de la geomembrana se comprobó y, si es necesario, se repararon daños. Los procedimientos descritos se repitieron para cada paso de la construcción de las secciones de cuerpo de presa de la parte inferior de la ataguía (670m elevación) hasta la cresta (720m elevación), donde el borde superior de la geomembrana se fija mecánicamente a la cresta de hormigón armado pared (Scuero y Vaschetti, 2011). Antes de la ejecución de esta costura se eliminó la protección colocado para evitar daños en la geomembrana, el área se limpió, la integridad de la geomembrana se comprobó y, si es necesario, se repararon daños. Los procedimientos descritos se repitieron para cada paso de la construcción de las secciones de cuerpo de presa de la parte inferior de la ataguía (670m elevación) hasta la cresta (720m elevación), donde el borde superior de la geomembrana se fija mecánicamente a la cresta de hormigón armado pared (Scuero y Vaschetti, 2011). Antes de la ejecución de esta costura se eliminó la protección colocado para evitar daños en la geomembrana, el área se limpió, la integridad de la geomembrana se comprobó y, si es necesario, se repararon daños. Los procedimientos descritos se repitieron para cada paso de la construcción de las secciones de cuerpo de presa de la parte inferior de la ataguía (670m elevación) hasta la cresta (720m elevación), donde el borde superior de la geomembrana se fija mecánicamente a la cresta de hormigón armado pared (Scuero y Vaschetti, 2011).
14.3 ESTABILIDAD DE TIERRA-ROCK presas con ASFÁLTICA núcleo de hormigón En cuanto a las condiciones en las que se logra la estabilidad estática de presas de tierrarock con muros de hormigón, es evidente que son menos favorables en comparación con presas con revestimiento, porque aquí la carcasa de aguas arriba se sumerge en agua. Sin embargo, teniendo en cuenta los materiales de los que las presas de escollera se construyen, así como el hecho de que no hay presión de poro en cualquier zona de la presa, es evidente que las condiciones estáticas de trabajo de las presas de escollera
con pared de hormigón son más favorables en relación con las condiciones adecuadas existentes en presas de tierra y rocas. El autor ha realizado un análisis detallado de las presas de escollera con elementos estancos de hormigón asfáltico. Para los métodos aplicados y de los resultados obtenidos más importantes, ya ha habido discusión en definitiva en el Capítulo 8. Para tener conocidos más detallada de estos problemas, se remite al lector a las referencias de libros de texto (Kokalanov y del moreno CEV, 1988; Broncearse CEV, 1984, 1985, 1989; Broncearse CEV y Kokalanov, 1988, 1995; Le Coroller et al., 1988). Hay una pregunta que casi se le pide regularmente al hacer la comparación entre las presas de tierra, roca y diques de escollera: ¿cuál es la estabilidad del elemento hermétic o delgada en caso de un terremoto, y lo importante que es el peligro de su agrietamiento durante un fuerte terremoto? Para la clarificación de esta cuestión, significativos son los análisis realizados para Storvatn presa (Noruega) con pared de hormigón asfáltico, la construcción de que ha sido descrito en este capítulo (véase la Fig. 14.10). La presa se ha construido en una región donde es posible un terremoto de intensidad moderada,
mientras que los análisis se han realizado para una diseño terremoto con un período de retorno de 200 años y una máximo terremoto con un período de retorno de 10.000 años (véase el capítulo 9). Valstad et al. (1991) han, en primer lugar, comprobado la estabilidad de pistas por medio de un simple método de pseudo-estática suponiendo que las pendientes son infinitas. Ese método se basa en la consideración de una masa superficial del terraplén en la dirección paralela a la pendiente. El coeficiente de seguridad contra el deslizamiento de esa masa,
F, se expresa en forma explícita, en particular para la talud de aguas arriba:
= (
′ − )
′ +
14.1
y también para la pendiente aguas abajo:
=
− +
14.2
dónde, Y’ y Ys s son unidad de peso del material de relleno en sumergido, es decir condición saturada; β es el ángulo entre la pendiente y el horizonte; φ es el ángulo
de fricción interna del material de relleno, y kdo es el coeficiente de actividad sísmica. El procedimiento anteriormente citado se recomienda por Seed para casos cuando el material en un cuerpo de presa está bien drenado, incluso cuando no se somete a reducción significativa de la fuerza contra el cizallamiento en la carga cíclica (no mayor que 15%). Precisamente tal es el caso con el material de relleno en el cuerpo de la presa de Storvatn presa. Con ese análisis pseudoestática, se requiere un coeficiente de seguridad mayor que 1,15, mientras que para la media de intensidad esperada del
terremoto se supone kc = 0,1, mientras kc = 0.15 para alta sismicidad. Los análisis han demostrado que las pendientes de la inclinación seleccionado tienen una seguridad suficiente para sismicidad moderada, tal como existe en la región de la presa. A alta sismicidad, la inclinación de la pendiente de aguas arriba debe ser modificado a partir de 1: 1,5 a 1: 1,85, mientras que para la pendiente aguas abajo, desde 1: 1,4 a 1: 1,5. La presa citado también ha sido analizado con el método dinámico de Newmark, modificado por Makdisi y Seed (1978). Las propiedades dinámicas aplicadas de los materiales se ilustran en la Tabla 14.1.
Para escollera en el cuerpo de la presa, el módulo de rotura dinámica GRAMO se toma, en función de las deformaciones de cizallamiento eficaces, de acuerdo con la curva mostrada en la figura 14.45, con la participación también de un módulo inicial
GRAMO 0, depende de la tensión normal efectiva media. El terremoto Taft desde 1952 ha sido seleccionada como una característica, con una magnitud de 7,6. El componente horizontal de la acelerograma ha sido reducido para la aceleración máxima de 0,5 g, con un componente vertical de 0,32 g.
Figura 14.45 La dependencia del módulo de cizallamiento dinámico en deformaciones (afterValstad et al., 1991). Se han realizado una serie de análisis - con influencia de un componente horizontal de la aceleración y con una influencia conjunta tanto de la horizontal y la componente vertical. Para ilustración, la figura 14.46 presenta líneas de contorno de la aceleración máxima
horizontal para el primer caso. El dibujo muestra una concentración notable de las aceleraciones horizontales máximas en la zona superior de la presa. Según towell-knownmethodology (véase el capítulo 9), se han calculado las deformaciones permanentes de los bloques de deslizamiento potenciales (Fig. 14,47). Los análisis han demostrado que, desde el aspecto de la estabilidad y deformaciones, el lado de aguas arriba es más crítica, especialmente su parte superior. El desplazamiento permanente más grande (para la magnitud supuesta de 7,6) se ha calculado para un bloque de corte de la pared de hormigón en la elevación del nivel maximumwater y ha ascendido 1,3 m que es mayor que el espesor de pared de hormigón, que varía de 0,5 M en la cresta de hasta 0,8 m en la base. De acuerdo con el procedimiento de Makdisi y Seed, se han evaluado los desplazamientos permanentes también para una magnitud de 8,25 (para la misma aceleración máxima de 0,5 g). En este caso, los valores de las deformaciones permanentes han llegado a 3.
Figura 14.46 La aceleración máxima horizontal para el componente de entrada horizontal, presa Storvatn (AfterValstad et al., 1991).
Figura 14.47 desplazamiento permanente de bloque con la rotura de la pared de hormigón, formando de apertura, y la red de flujo hidrodinámico alrededor de la abertura (Valstad et al., 1991). (1) asfáltico con- creta; (2) piedra triturada (0-40mm); (3) terraplén de escollera bien graduada (0-200mm); (4) de escollera. Se desprende de la presentación que, para la evaluación del valor de las deformaciones permanentes aceptables, de fundamental importancia es su influencia en el núcleo impermeable de hormigón asfáltico. A saber, si el valor de la deformación permanente es menor que el espesor de pared de hormigón, a continuación, las partes de la pared de hormigón por encima y por debajo del lugar de deslizarse, serán todavía permanecen en contacto. Tomando en consideración que las deformaciones significativas se producen en la zona más superior de la presa, donde la presión del agua es baja y, en tal caso, la pared de hormigón realiza su función, a pesar de la sección debilitada. Otro caso se produce cuando la deformación excederá espesor de pared de hormigón, es decir, cuando éste se parte y se creará una abertura entre sus dos partes a través del cual penetrar agua. Ahora, una valoración del comportamiento futuro de la presa, la cantidad de agua penetrada es importante, y que depende de la anchura de la apertura, su profundidad por debajo del nivel del agua y de la permeabilidad de la zona, inmediatamente adyacente a la pared de hormigón. Ese material, en este caso
específico, ha tenido k = 10 -5 Sra. La cantidad de agua penetrada se ha calculado por medio de una red de flujo (Fig. 14,47), y para diferentes profundidades de apertura y de anchura diferente se presenta en la figura 14.48.
Figura 14.48 la penetración de agua a través de la abertura en la pared de hormigón (Valstad et al., 1991).
Figura 14.49 la penetración de agua a través de la abertura en la pared de hormigón, causada por terremoto (Valstad et al., 1991). La deformación máxima de 3 m se ha calculado para el nivel máximo de agua, whichmeans que, a través de la abertura causada por ella, no habría ocurrido flujo de agua. El ir hacia abajo, hay una reducción en el tamaño de las deformaciones, y un aumento en la presión del agua. Figura 14.49 presenta la dependencia de la cantidad de agua penetrada dependiendo de la profundidad de penetración y la anchura de la grieta en el núcleo de hormigón asfáltico para una región con medio, es decir, con alta actividad sísmica. En la combinación más desfavorable de estos dos valores, se ha calculado la mayor cantidad de agua que penetra, que, por un terremoto muy fuerte (M = 8,25)
asciende a 3 l / s por 1 m de la longitud del dique (Fig. 14,49). Eso f iltración no ponga en peligro la estabilidad de la presa en la zona de penetración, que tiene en cuenta el tipo de material adyacente a la pared de hormigón, así como en todo el cuerpo del dique. Sin embargo, si la grieta se ensancha sobre toda la longitud de la presa, a continuación, la cantidad de gobierno sería la cantidad de agua, que tiene que ser quitado mediante el extremo de aguas abajo de la presa. En este específica caso, que sería considerable, ya que Storvatn presa es muy larga (1460m). Por lo tanto, cuando una presa tales tendría que ser construido de una región de alta sismicidad (no moderada, ya que es en este caso específico), entonces las inclinaciones de pendiente no podría ser tan empinada (1: 1,5, resp. 1: 1,4) . Finalmente, en un análisis tal, es necesario tomar en consideración que, durante la vibración máxima terremoto, puede ocurrir un número de grietas, es decir, aberturas a lo largo de la altura de corewall hormigón asfáltico; esto impone la necesidad de un análisis especial cuidado. Se ha descrito anteriormente análisis confirma el conocimiento y la comprensión de que las presas con núcleo de hormigón asfáltico, si se diseñan adecuadamente, son seguros contra terremotos, a pesar de la pequeña grosor del elemento de estanqueidad. Esto se manifiesta especialmente cuando el cuerpo de presa está construida de material de roca, a la que no llega a una reducción de la resistencia al cizallamiento en la carga cíclica y en los casos en consideración se ha tomado para zonas de transición a ser construido con piedra triturada bien graduada. Durante la última década varios estudios experimentales se han descrito en la literatura, llevado a cabo para investigar el comportamiento del material de asfalto hidráulico sometido a cargas cíclicas que simulan los temblores. Nakamura et al. (2004) llevaron a cabo pruebas de tensión cíclicos para simular las condiciones de tensión que puedan surgir en un revestimiento de hormigón de asfalto aguas arriba de una presa sometido a cargas sísmicas. También estudiaron el uso de un aditivo al asfalto para aumentar la ductilidad y resistencia al agrietamiento. Recientemente, Feizi-Khankandi et al. (2009) informaron de los resultados de ensayos triaxiales cíclicos para derivar parámetros de los materiales para el análisis sísmico del núcleo asfáltico Dique de contención de Garmrood en Irán. Wang y Høeg estudiaron los efectos de la carga cíclica sobre el comportamiento de tensión-deformación resistencia y permeabilidad de hormigón asfáltico para diferentes condiciones de temperatura y tensión estática y cíclicos. cepas cíclicos y residuales se registraron para las diversas combinaciones y temperaturas de estrés estáticos y cíclicos. En una serie adicional de las pruebas, los efectos de un número de ciclos de carga se investigó mediante el uso de miles de ciclos de carga. El comportamiento de tensión-
deformación resistencia post-cíclico y la permeabilidad se compararon con la de las muestras no sometidas a una carga cíclica anterior, para estudiar los efectos de degradación causados por la carga cíclica. Las conclusiones más importantes son:
Se encontró que la tensión cíclica frente a la relación tensión cíclica a ser lineal casi para todas las condiciones ensayadas, aunque las tensiones de cizallamiento cíclicos impuestas en algunas de las muestras correspondían a severo terremoto agitación.
El módulo cíclico frente a tensión estática media mostró una relación aproximadamente lineal en un diagrama logarítmico.
La temperatura de ensayo tuvo un efecto significativo en el valor del módulo cíclico, por ejemplo: a 1 MPa estrés sostenido, el módulo cíclico en 20 significar ◦C fue de aproximadamente 900 MPa, a las 9 ◦C era 1900MPa, y al 3,5 ◦ C sobre
2500MPa.
Se encontró que la razón de amortiguamiento para estar entre 0,07 y 0,30, dependiendo del estado de estrés y el nivel de temperatura.
El número de ciclos de carga (hasta 6000) no tuvo efectos significativos sobre la magnitud de la tensión cíclica inducida, pero no había una acumulación de cepas residuales (de plástico), causada principalmente por la tensión estática sostenida en los especímenes.
La carga cíclica tuvo un efecto degradante insignificante sobre el comportamiento stressstrain resistencia post-cíclico y estanqueidad del hormigón asfáltico.
Con base en los resultados, los autores concluyeron que el núcleo de asfalto de un dique de contención en una región sísmica puede soportar la sacudida sísmica muy grave sin agrietamiento y pérdida de impermeabilidad. Ellos creen que la resistencia a los terremotos de la presa en lugar dependerá del diseño y la zonificación del propio muro de contención adecuado, teniendo en cuenta los materiales de relleno disponibles, las condiciones de cimentación, y la sismicidad en el sitio (Wang y Høeg, 2010). En la literatura sólo hay un caso relacionado con los efectos de un terremoto real sobre un dique de contención de hormigón asfáltico. Los ocho instalados fuertes sismógrafos en movimiento grabada la respuesta de la presa Yele a la muy fuerte terremoto de Wenchuan en mayo de 2008 el epicentro de los cuales estaba alrededor de 258 km. La sacudida provocada un asentamiento cresta, de solo 15 mm y tuvo efectos insignificantes sobre la presa, y no hay indicios de fugas a través del núcleo asfáltico (Hao y Él, 2008).
Capítulo 15 Control y vigilancia de diques de contención 15,1 TASK Y OBJETO DE SEGUIMIENTO En el curso de la construcción y en particular durante el período de servicio, es necesario para llevar a cabo la monitorización continua, es decir, la observación, y vigilancia de la
presa terraplén el fin de tener una visión permanente en la condición y el comportamiento de la estructura, lo que permite la anticipación oportuna de cualquier posible amenaza a
su seguridad. S upervi s ión se lleva a cabo por medio de mediciones y hacer el seguimiento de los fenómenos de infiltración, desplazamientos y tensiones tanto en el cuerpo de la presa y en los cimientos. En el caso de las presas impounding excepcionalmente grandes depósitos de almacenamiento, así como aquellos que se encuentran en áreas de actividad sísmica, es
necesario hacer un seguimiento de la actividad sísmica antes, durante y después de formar el depósito. Vigilancia significa un examen continuo de la condición de una presa y sus estructuras accesorias y la revisión de la operación, el mantenimiento y los procedimientos y los resultados del seguimiento con el fin de determinar si una tendencia peligrosa está desarrollando o parece propensos a desarrollar (Penman et al., 1999; Singh y Varshney, 1995). A través de hacer el seguimiento del comportamiento de la presa hay un control de si los elementos individuales trabajan y se comportan adecuadamente, como se ha previsto en el diseño, o bien si es obligatorio llevar a cabo medidas para la mejora de su trabajo (D'Appolonia, 1990 ). Por medio de la observación y la vigilancia también es posible descubrir los errores que se han hecho en el diseño o durante la construcción, que con la intervención oportuna pueden ser destituidos si a causa de ellos la seguridad de la presa y su entorno ha sido puesta en cuestión. Estas observaciones de la presa se pueden dividir en dos tipos generales: observaciones de control y observaciones especiales. Observaciones de control son obligatorias y theymust ser tratados en detalle en el diseño, prestando atención a las normas vigentes. Ellos tienen la tarea de proporcionar un control sistemático de la conducta y el estado de la presa desde el inicio de la construcción, así como en el curso de su período de servicio. Ya abarcan citadas medidas y, a tal efecto, tanto en el cuerpo de la presa y su fundación existen instrumentos incorporados apropiados de medición en una medida que depende de la magnitud, la importancia y la construcción de las obras (Dobrinin et al., 1994 ; Hanna, 1985). Por medio de observaciones especiales podemos realizar un chequeo de ciertos supuestos y métodos aplicados para la que en este momento no existe una base teórica o experimental segura. De ese modo es posible obtener una imagen del régimen de temperatura de los elementos estructurales individuales, para examinar la precisión de la aproximada métodos numéricos por medio de la cual se ha producido determinado el estado de stressesdeformations en el cuerpo de la presa y su fundación, para confirmar la eficacia de los nuevos tipos y construcciones de elementos estancos y drenajes, así como para resolver una serie de otras cuestiones que sólo pueden ser investigado de
manera eficiente en condiciones naturales, es decir en un modelo a escala 1: 1 (. Karasawa, et al, 1994; Hrabowski y Rzadkowki, 1988). Por medio de observaciones especiales también es posible valorar el trabajo y la eficacia de diversos instrumentos de medida con la misma función y también para elaborar esquemas para su distribución más racional posible. Por lo tanto, las observaciones especiales se llevan a cabo con fines científicos y en un Accordancewith especialmente elaborados programa. Paralelo con el seguimiento por medio de instrumentos, también es necesario realizar un control visual. Así, podemos descubrir rápidamente cualquier defecto particularmente peligrosos y apariciones en la presa, tales como los asentamientos significativos o desplazamientos, deslizante, grietas, cantidades considerables de agua de infiltración, etc. (Heigerth et al., 1994). La frecuencia de las mediciones se determina en el diseño y depende de una serie de factores. En el curso de la construcción de la presa, el primer llenado del depósito y durante el periodo inicial de funcionamiento que deben ser más frecuentes (Basmacı, 1991). Al estabilizar procesos individuales - Reducción de asentamientos, la disipación de la presión de poro y similares - el intervalo entre mediciones se incrementa, por ejemplo de 1 a 30 días en el período de construcción, a los 2 a 12 meses durante el periodo posterior de servicio.
15,2 monitorización de la presión y la filtración PORE La presión de poro se mide en el cuerpo de la presa, en sus pilares, y la fundación por medio de piezómetros que, dependiendo de su propósito, pueden tener diferentes estructuras y ciertas especialidades en relación con su incorporación. Piezómetros en los cimientos, pilares de la presa, y el cuerpo de la presa se colocan en perforaciones previamente hechas. A veces, en el terraplén, que se construyen en paralelo con la construcción. Ellos deben estar situados de manera tal como para dar la información completa de la distribución de intensidad y el espacio de presión de poro. Para ello, están colocadas varias filas de piezómetros transversalmente a la presa, comenzando en algún lugar desde el borde aguas arriba de la cresta, hacia abajo a la punta corriente abajo. piezómetros adicionales se establecen en los contactos del terraplén y las construcciones de hormigón.
Hay dos tipos básicos de piezómetros: (1) hidráulico piezómetros, donde se obtiene la presión del agua directamente midiendo el nivel de agua o la presión en el tubo; y 2) eléctrico piezómetros, donde la presión se mide con manómetros electricalacoustic o eléctrico-resistentes (manómetros). Últimamente, eléctrica neumática También se utilizan piezómetros.
15.2.1 piezómetros hidráulicos
Piezómetros hidráulicos, dependiendo de su propósito, pueden tener diversas construcciones. Todos ellos constan de tres partes básicas: (1) una parte de entrada
de agua, con un filtro, que protege el piezómetro de penetración del depósito; (2) una tubo piezómetro; y (3) una parte superior, con dispositivos de protección. Nosotros diferenciamos entre más abierto y cerrado piezómetros hidráulicos.
Figura 15.1 Casagrande establece piezómetro en un pozo de sondeo preparada (no a escala). (1) bottomof limpiado pozo de sondeo; (2) límite de aburrido; (3) de relleno de arena; (4) waterstop caucho; (5) tubo poroso, de 60 cm de largo, diámetro interno de 2,5 cm, diámetro exterior 3,8 cm; (6) waterstop de goma blanda; (7) después de la colocación del tubo poroso con waterstops, el tubo de acero es elevada hasta aquí; (8) arena bien graduada; (9) Los enchufes de bentonita compactada; (10) tubo de plástico, de 13 mm de
diámetro exterior; 50 mm Ø (11) de tubo de acero; (12) de válvula; (13) cubren; (14) de bloques de hormigón. El tipo más simple de piezómetro abierto puede estar en la forma de un plástico ordinario o tubo de acero galvanizado Ø40-60mm, perforado en el extremo inferior, en el que el nivel del agua se mide desde arriba, mediante la reducción de un 'pito' mecánico o eléctrico, que silbatos en contacto con el agua. Esto se utiliza para materiales permeables al agua, para la arena ejemplo, para medir la presión del agua de los poros.
Para earthmaterials de grano fino, poco permeable, una Casagrande piezómetro abierto (Fig. 15.1) se utiliza muy a menudo, que se creó en un pozo de sondeo en la fundación o en terraplén de la presa. El tubo de plástico interna emerge en la superficie y, si la presión de agua de los poros en el tubo es menor que el nivel de la superficie terraplén, entonces la altura de agua en el piezómetro (presión de poro) se mide por medio de un eléctrico ordinario silbar. Si la presión está por encima del nivel de terraplén, a continuación, la presión se mide después de que se extiende el tubo por encima del nivel del terraplén. Durante la incorporación de la piezómetro, es particularmente importante proporcionar un buen sellado alrededor del tubo central, ya que fluye de agua en dicho espacio sería desarreglar el equilibrio hidrodinámico del sistema y por lo que los resultados serían inútiles (Nonveiller, 1983).
Figura 15.2 Esquema del tipo Gletzl de piezómetro hidráulico cerr ado. (1) Caja de plástico; (2) porosa baldosas de cerámica; (3) elasticmembrane; (4) conducto de suministro; (5) tubería de extracción; (6) manómetro (indicador de presión); (7) de la bomba para la circulación de aceite; (8) recipiente de aceite. La principal deficiencia de este piezómetro es que hay una necesidad de una cierta descarga de agua hacia o desde el tubo piezómetro, con el fin de adaptarse a los cambios de la presión de poro. Como consecuencia de esto, no se produce un cierto lapso de tiempo en el registro de los cambios de la presión de poro, especialmente si tienen lugar rápidamente.
A fin de evitar las deficiencias de la piezómetro abierto, se ha construido una piezómetro hidráulico cerrado, que ha tenido una amplia aplicación en las presas en los EE.UU. y Gran Bretaña. Una nueva tal construcción es el piezómetro acuerdo con el sistema Gletzl (Fig. 15.2). Dentro de una caja de plástico, que se incorpora en un agujero excavado en el material coherente, se coloca un azulejo de cerámica porosa. A través de la baldosa porosa, la presión de poros en la caja actúa sobre una membrana elástica. En el otro lado, la membrana actúa sobre una válvula por medio del cual el tubo de suministro para la presión de medición está separado del tubo de descarga. Tras el tubo de suministro se han montado un manómetro (indicador de presión) y una bomba, que puede extraer el aceite de un recipiente especial. Cuando la presión de poro actúa sobre la membrana, la bomba incrementa la presión en la válvula, siempre y cuando no hay aceite que gotea a través del tubo de descarga. La presión que es necesaria para abrir la
válvula de la caja no cargada, pag. Si la presión medida en el manómetro (indicador de presión) es pag
max,
entonces la presión de poro será
=
máx
- pag. Este
piezómetro, con cuidado de trabajo, es seguro y preciso; sin embargo, toda la instalación es compleja y sensible, mientras que la medición lleva mucho tiempo (Nonveiller, 1983).
Otro tipo de piezómetro cerrado es piezométrico del obispo. Se refiere a material de la tierra poco permeable y no saturados de manera que mediante su uso, se puede determinar tanto la negativa y la presión de poro positivo en earthmaterial compactado. Ambos materiales hidráulicos, creados en una zanja (2, Fig. 15.3) se llenan de forma permanente con agua y se pueden conducir a grandes distancias (> 200 m) a una posición adecuada de una carcasa con instrumentación, donde la presión de poro se mide por medio de un transductor, o por medio de un manómetro de mercurio (manómetro) (4), provisto de una unidad para una lectura. A ciertos intervalos, es necesario para llevar a cabo la desaireación con el fin de eliminar el aire, que es capturado en los suministros o que penetra desde el terraplén o desde el fluido de poro. La necesidad de desaireación disminuye con la aplicación de un elemento cerámico de entrada especial, con poros finos (1). piezómetro de Bishop ha demostrado ser eficaz, preciso y duradero, por lo que ha sido ampliamente utilizado y se incorporan en terraplenes para la medición de la presión de poros en el curso de la construcción (Fell et al., 1992; Novak et al., 2001; Sing y Sharma, 1976).
Figura 15.3 piezométrico del obispo. (1) elemento de entrada de cerámica con poros finos; (2) par de cables colocado en zanja; (3) colector de las válvulas piezómetro; (4) transductor de presión y lectura de cabeza unidad MARIDO, (metro); (5) depósito de cabecera; (6) desaireada agua.
15.2.2 piezómetros eléctricos Piezómetros eléctricos poseen una serie de ventajas en comparación con los hidráulicos - no hay necesidad de un flujo de entrada o de descarga de agua con el fin de registrar la presión. No hay problemas con la circulación de agua alrededor del tubo ni hay una aparición de burbujas de aire en los tubos. Esto es especialmente evidente en la medición de la presión de poros con arcillas muy impermeables. Los primeros piezómetros eléctricos fueron utilizados en los EE.UU. a mediados de los años treinta. Ellos operados de tal manera que por medio de presión de aire no es el equilibrio de desconectar el contacto eléctrico de la presión de poro. Más tarde en un piezómetro se utilizó en la que la desviación ha beenmeasured por una forma eléctrica; que la desviación es causada por la presión de poros en una membrana sensible. Desde 1955 se ha usado en una escala masiva un piezómetro con una cuerda vibrante, donde los cambios en la presión de poro se transfieren sobre el diafragma o sobre un pistón, provocando cambios en la tensión, así como la frecuencia de vibración de un alambre de acero delgado (Fig. 15.4). Se deja que el alambre (1) por medio de un imán (2) a vibrar, mientras que la medición de la frecuencia permite la grabación muy preciso de la presión de poro. La principal ventaja de este tipo de piezómetro eléctrica en comparación con los tipos más antiguos es que hacen lecturas no depende de la resistencia eléctrica de cables, que es variable debido a las variaciones de temperatura (Sherard et al., 1963).
Figura 15.4 sistema Telemac eléctrica piezómetro (Sherard et al., 1963). (1) de vibración de alambre; (2) imanes; (3) de tubo de acero compresible; (4) de membrana flexible; (5) de piedra porosa. El piezómetro eléctrico neumático trabaja con la acción de un contra-presión conocida y controlada (gas o líquido), que equilibra que actúa sobre el diafragma de la presión de poro. Este equilibrio es registrada por una deflexión del diafragma, lo que permite que el gas o líquido para alcanzar el indicador de flujo. El principio de funcionamiento de este tipo contemporáneo de piezómetro se muestra en la figura 15.5. El tubo piezómetro está conectado con otros dos tubos. Gas o líquido se suministra a través de uno de ellos (2), y de este modo se abre el diafragma sensible (4) cuando su presión se iguala con la presión hidrostática en el otro lado del diafragma. Después se abre el diafragma, el gas o el líquido sale por el otro, el tubo de salida (3). La presión aplicada, necesaria para abrir el diafragma, se toma como una medida de la presión de poros en el piezómetro (Novak et al., 2001).
Figura 15.5 piezómetro neumático (después de Novak et al., 1990). (1) elemento de entrada de cerámica con fina poros; (2) de suministro de gas a presión; (3) de salida de gas a presión; (4) la presión del agua de los poros, resp. gas, sobre un diafragma flexible que cierra o abre la entrada en la línea de salida; (5) complemento acoplamientos; (6) cámara de terminal; (7) Unidad de medición portátil; (8) indicador de flujo; (9) de lectura de transductor y de gas a presión; (10) N 2 botella de presión de gas; (11) variable de la válvula de reducción.
15.2.3 Control de las filtraciones La observación de la filtración a través del cuerpo y pilares de cimentación de la presa es muy importante con el fin de obtener una imagen clara de la operación de la presa en su conjunto, así como sus elementos particulares, sobre todo, los elementos estancos y drenaje. A este respecto, es necesario seguir el nivel de la línea de la filtración, y la cantidad de agua de infiltración, así como su composición turbidez y química. La elevación del nivel de línea de filtración por encima de la esperada en el diseño es una indicación de alteración del funcionamiento normal de la estructura - ya sea debido al llenado de drenajes con el depósito, o debido a la aparición de caminos concentradas de la filtración. La posición de la línea de la filtración se establece por medio de piezómetros, situados en una sección transversal apropiada. La cantidad de agua de infiltración, además, es un dato interesante, que indica la regularidad de la operación de la presa en su conjunto o la del elemento hermético. La medición se construye con mayor frecuencia por medio de un desbordamiento triangular calibrada, situada detrás de la punta aguas abajo de la presa, una vez allí intercepta y se
reunieron el agua de diferentes lugares de infiltración. Si se trata de una pequeña cantidad, el agua puede ser dirigida en un tubo, de la que se recoge y se mide en un cilindro de medición. Es particularmente importante para la filtración que ha de seguirse cuidadosamente durante el primer llenado del depósito. Si una galería de control o lechada se ha construido bajo la presa, entonces es un lugar muy adecuado para el seguimiento de la filtración a través del cuerpo y la base de la presa. Los detalles en este sentido se han dado dentro de la presentación de los distintos tipos de diques de contención. Monitoreo visual es particularmente importante en la consecución de los fenómenos de infiltración. Ayuda a determinar la turbidez del agua, que es una señal peligrosa, ya que indica la erosión de las partículas finas de material coherente, tomadas fuera del cuerpo de la madre o de los cimientos, por lo que es posible notar y tener en cuenta la aparición de springs en el lado aguas abajo. Resortes suelen aparecer durante el primer llenado del depósito debido a la insuficiente impermeabilidad de la base natural o la de la cortina de la lechada sin embargo, pueden aparecer incluso más tarde, tal como en la presa Shpilje (Macedonia), a la que se han construido lechada adicional trabaja en la fundación, unos 15 años siguientes al inicio de la operación de la presa. Mientras que la medición de la cantidad de agua de infiltración, es necesario de vez en cuando para tomar agua para el análisis químico, por medio del cual se puede determinar la concentración de sales, disuelto a partir del material en el cuerpo de la presa o en la base. Si hay una necesidad, los piezómetros instalados también se pueden usar para medir la velocidad y dirección del flujo de filtración, mediante la liberación de color o isótopos radiactivos.
Detección 15.2.3.1 de la filtración por medio de cable de fibra óptica Durante los últimos 15-20 años un newMethod para la detección de fugas se ha desarrollado y utilizado, basado en las mediciones de la distribución de temperatura en el medio del suelo observada. El sistema instalado contiene un cable de fibra óptica como un sensor y la temperatura se puede medir a lo largo de toda la longitud del cable. La tecnología de detección de temperatura de fibra óptica distribuida ofrece la posibilidad de medir la temperatura a lo largo de cables de fibra óptica de unos pocos kilómetros de longitud, de forma continua y con alta precisión. El método se basa en el hecho de que las propiedades ópticas de la fibra dependen de la temperatura ambiente. Una técnica de medición altamente desarrollada permite el análisis y la evaluación de los cambios de propiedad con el resultado de una distribución de temperatura fiable a lo largo de la fibra.
En diques de contención y de su fundamento, el campo de temperatura interna depende de la campo de flujo. Los gradientes de temperatura pueden existir en la forma de diferencias de temperatura permanente o estacional, o en la forma de variaciones significativas de temperatura en la fuente probable de la filtración. Si la fuga está presente, anomalías de temperatura serán transportados en la estructura por medio de convección y se propagan por todo el cuerpo de tierra, lo que distorsiona el campo de temperatura. mediciones de temperatura de fibra óptica distribuidos permiten una detección de la anomalía, la localización con bastante precisión la zona afectada por f ugas. Otro enfoque
para interpretar las mediciones de temperatura es el llamado método activo o Método de impulsos de calor. Este enfoque se basa en la respuesta térmica de los cables circundantes para el calor adicional y puede indicar si el cable está dentro de un húmedo, un flujo de filtración parcialmente saturado o totalmente saturado medio, y si está presente o no. Mediante la aplicación de una tensión eléctrica a los conductores eléctricos integrados en un cable de fibra óptica híbrido, el cable se calienta. El aumento de temperatura en el cable depende de la capacidad térmica y la conductividad del material de suelo circundante (Fig. 15.6). En el caso de presencia de agua de infiltración el transporte de calor por conducción se superpone por el transporte de calor por convección más eficaz. Por lo tanto, la entrada de calor desde el cable se disipa más rápidamente. Por consiguiente, las secciones con filtraciones muestran anomalías distintas en aumento de la temperatura. Por lo tanto el análisis de los datos de medición incluye la evaluación de la diferencia de temperatura entre la etapa de calentado y una etapa de referencia antes del calentamiento. El lector puede encontrar los detalles de la relativamente nuevo método de medición de temperatura de fibra óptica para la detección de filtraciones en la literatura (Johansson, 1997; Aufleger et al, 2005;. Johansson y Sjödahl, 2007; Aufleger et al, 2007;. Dornstädter y Heinemann, 2010; Dornstädter, 2013).
Figura 15.6 Aumento de la temperatura en el interior del cable (después de Goltz et al., 2011). (1) Temperatura de referencia; (2) comenzar el calentamiento; (3) influenciado por
el diseño del cable y el material circundante inmediata; (4) influenciado por el tipo de transporte de calor.
Figura 15.7 La aplicación de un sistema de medición de temperatura de fibra óptica a diques de contención. (A) de la presa con revestimiento impermeable; (B) la presa con un núcleo de tierra interna; (C) la presa con un núcleo artificial interna. (1) zona de filtro; (2) de cable de fibra óptica. Un sistema de medición de temperatura de fibra óptica se puede aplicar en nuevas presas, así como en los ya existentes. La aplicación más común para presas existentes es la instalación del cable de fibra óptica en el dedo del pie presa, por debajo de un sellado de la superficie reformado o en tomas de agua existentes. En el caso del nuevo dique embalsa el cable puede ser instalado durante la construcción en lugares donde la vigilancia tendrá la información más útil. Tales lugares son: detrás del revestimiento a prueba de agua (Fig. 15.7a), o detrás del núcleo interno presa, de madera natural (Fig 15.7b.) O material artificial (Fig 15.7c.). En el caso (a), el cable óptico se encuentra en una zona con tensiones relativamente bajas y deformaciones, mientras que en los casos (b) y (c) que está instalado en la parte media de la presa, donde el cable está expuesto a la presión lateral debido a las deformaciones y las tensiones en el cuerpo del dique, así como a posibles fuerzas de tracción. Por lo tanto, en los casos (b) y (c) las medidas de protección del cable óptico debe llevarse a cabo. Para evaluar la influencia de las deformaciones y tensiones en los resultados de las mediciones, las pruebas de laboratorio se han llevado a cabo en los cuales se han simulado cargas realistas sobre el cable. Tales pruebas se han realizado en el laboratorio hidráulico de la Universidad de Innsbruck (Fig. 15.8). Las pruebas de laboratorio para la determinación de los efectos de la presión perpendicular a la
Figura 15.8 Una instalación para la prueba de cable de fibra óptica con el propósito de detección de filtraciones en el hidráulica de laboratorio de la Universidad de Innsbruck (septiembre de 2010). eje del cable de fibra óptica en los resultados de las mediciones se han realizado en el cable instalado en un 0,6 m de ancho y 0,6 m de alto cuadro de 3,78 de largo, reforzado de acero, el uso de diferentes materiales de cama. La carga se aplicó fuerza controlada utilizando una máquina de ensayo de fatiga con una capacidad de 1.600 kN, que garant iza la carga constante durante las diferentes fases de carga. Además de las mediciones de temperatura de fibra óptica, sensores de temperatura convencionales se utilizan para registrar la temperatura en la caja de acero, así como la temperatura del aire durante la duración de las pruebas. De este modo fue posible comprobar si las condiciones térmicas de borde se mantuvo constante. Si se han producido cambios en la temperatura ambiente que era posible considerar su influencia para la evaluación de los datos de medición de temperatura de fibra óptica. Después de la instalación del cable en el material del suelo que tomó un cierto tiempo hasta que se alcanzaron las condiciones térmicas estacionarias, que eran necesarios para iniciar las pruebas. Antes de aplicar la carga, mediciones de referencia se llevaron a cabo durante aproximadamente 10 minutos. La carga se aplicó en los pasos de carga de 125 kN. Cada paso de carga tomó 6 minutos. Después de la terminación de la etapa de carga final se descargó la muestra. Las pruebas se llevaron a cabo con un 12,9 mm cable de fibra óptica híbrida estándar en el diámetro, con 4 fibras y 6 conductores (Fig. 15.9). Arena, grava y arena-grava mezclas, tanto naturales como material procesado, se utilizaron como materiales de cama para las
pruebas. Para investigar la influencia de la forma de la partícula tanto naturales como processedmaterials fueron utilizados (Goltz et al., 2011). que eran necesarias para iniciar las pruebas. Antes de aplicar la carga, mediciones de referencia se llevaron a cabo durante aproximadamente 10 minutos. La carga se aplicó en los pasos de carga de 125 kN. Cada paso de carga tomó 6 minutos. Después de la terminación de la etapa de carga final se descargó la muestra. Las pruebas se llevaron a cabo con un 12,9 mm cable de fibra óptica híbrida estándar en el diámetro, con 4 fibras y 6 conductores (Fig. 15.9). Arena, grava y arena-grava mezclas, tanto naturales como material procesado, se utilizaron como materiales de cama para las pruebas. Para investigar la influencia de la forma de la partícula tanto naturales como processedmaterials fueron utilizados (Goltz et al., 2011). que eran necesarias para iniciar las pruebas. Antes de aplicar la carga, mediciones de referencia se llevaron a cabo durante aproximadamente 10 minutos. La carga se aplicó en los pasos de carga de 125 kN. Cada paso de carga tomó 6 minutos. Después de la terminación de la etapa de carga final se descargó la muestra. La
Figura 15.9 El cable de fibra óptica se utiliza para pruebas de laboratorio (después de Goltz et al., 2011). (1) Resistencia a la central miembro; (2) de tubo holgado; (3) la cinta absorbente de agua; (4) de alambre de Cu, de 1,5 mm 2; ( 5) rasgar espinal; (6) la armadura; camisa externa (7) HDPE.
Figura 15.10 Sección transversal típica de Knezhevo presa - asignación del cable de fibra óptica. (1) asfáltico núcleo de hormigón; (2) zona de transición aguas abajo (2A); (3) de cable de fibra óptica. Los resultados de las pruebas de laboratorio muestran que la presión perpendicular al eje del cable puede tener una influencia significativa en los resultados de medición de supervisión de temperatura de fibra óptica. Basándose en los resultados se recomienda el uso de material de cama bien graduada y para limitar el tamaño máximo de partícula de 16 mm. Una de las conclusiones fue que, teniendo en cuenta estas recomendaciones, la instalación de cable de fibra óptica en las presas con una altura de hasta 85 m, no debería causar problemas en cuanto a la fiabilidad y la precisión de las mediciones. Como ocurrió a consecuencia de las cargas aplicadas en algunas pruebas daños a la cubierta del cable y las pérdidas ópticas altas condujo a la distorsión de los datos de medición. Sin embargo, las cargas aplicadas no causaron la rotura de la fibra óptica en cualquiera de las pruebas. Mediante el análisis tanto de los datos en bruto (pérdidas ópticas) y los datos de temperatura, Un sistema de medición de fibra óptica se aplicó en el núcleo de hormigón asfáltico presa de escollera Knezhevo (R. Macedonia, véase también el Capítulo 14). El cable se coloca en la zona de filtro (transición), justo aguas abajo del núcleo asfáltico (Fig. 15,10). Según la especificación, el tamaño de grano máximo para el primer material zona de filtro varió de 25 a 60 mm. Para evitar dañar el cable durante la compactación del material de filtro, se utilizó arena uniforme con un tamaño máximo de grano de 2 a 5 mm como material amortiguador alrededor del cable. Todas las instalaciones necesarias, tales como la medición de la cabaña, sección de referencia y fuente de alimentación se encuentran en la orilla derecha por encima de la cresta de la presa. El cable utilizado para el sistema de detección de fugas es un cable estándar al aire libre de fibra óptica híbrido, similar a la
mostrada en la figura 15.9. El diámetro externo es 17.0mm. El elemento utilizado para las mediciones es una unidad móvil y sólo en el sitio durante los períodos de medición. Para evaluar el cambio de las condiciones de infiltración en la presa debido a impounding del depósito y durante el funcionamiento de la presa, se realizaron medidas de referencia antes de llenar el depósito. Las mediciones de referencia se llevaron a cabo cuando incautación parcial del depósito se inició (14-07-2010). En la mayoría de las partes de la presa de los resultados de la medición de referencia no mostraron anomalías. Sólo en la parte más baja de la presa tenían diferencias de temperatura indican que el material alrededor del cable se satura o se estaba produciendo que la percolación menor. En general, las variaciones de las diferencias de temperatura son causados principalmente por diferentes conductividades térmicas del material de suelo circundante. La conductividad térmica de un suelo depende, entre otras cosas en la composición mineralógica, la densidad aparente y el contenido de agua. También se llevó a cabo una prueba de simulación de fugas para comprobar el funcionamiento correcto del sistema instalado. Para este propósito un tanque de agua se colocó en la cresta de la presa. La cantidad de la filtración se ajustó a aproximadamente 0,15 l / s para probar la sensibilidad del sistema. El agua se infiltró en dos puntos diferentes. La infiltración en la primera ubicación se inició a las 9:45 h y se prolongó durante aproximadamente 3 horas. Desde que se supone que el agua que se infiltra fluye a lo largo de la pendiente, la infiltración se inició en un segundo punto a las 13:30 h. Esta infiltración se prolongó durante aproximadamente 5 horas. anomalías significativas se registraron en la pista de la derecha entre el. 1025 y el. 1050m, causada por la infiltración en el primer punto. La anomalía aumenta con la infiltración de continuar. Anomalía también fue registrada por la infiltración en el segundo punto. Las anomalías se intensifican durante las mediciones. Ambas características de tiempo y posición sugieren que las anomalías son causadas por el aumento del nivel del agua debido a impounding del depósito (Goltz et al., 2011). Dado que las mediciones de referencia se llevaron a cabo al principio del embalse parcial, los resultados servirán como valores orientativos para evaluar los cambios de las condiciones de filtración durante el primer llenado del depósito completo, así como en el período de servicio. Los resultados de la prueba de simulación de fuga demuestran el buen funcionamiento del sistema y de la idoneidad del sistema para detectar pequeños cambios en el comportamiento de la filtración de la presa. Una técnica geofísica alternativa para hacer un seguimiento mapa y monitor de fugas a través de las presas, llamado Fuente controlada de frecuencia de audio de dominio
Magnetics, es descrito por Hughes, se utilizó 2010. Esta técnica para localizar fugas y proponer trabajos de reparación en una presa de escollera en Sri Lanka.
15.3 SEGUIMIENTO de desplazamientos Para la evaluación del comportamiento y el funcionamiento de diques de contención, de gran importancia son los desplazamientos, es decir, deformaciones, que se producen tanto en la superficie como en el interior de la presa en el curso de su construcción y de servicios. En el caso de las presas baja, sólo desplazamientos de superficie son monitoreados, mientras que en el caso de las presas media y alta, es obligatorio para medir deformaciones en el interior de la presa, también. Esto es particularmente importante para las presas con elementos estancos hechos de materiales artificiales, donde las deformaciones permisibles son más rigurosamente limitados y que son de importancia decisiva para el funcionamiento del elemento hermético.
15.3.1 Medición de desplazamientos en la superficie de la presa Para la medición de los desplazamientos de los puntos particulares en la superficie de la presa, pilares y orillas del valle del río, se emplean métodos geodésicos. Para ese propósito, se forma una micro-trigonométrica red, es decir, esqueleto de mensajes junto con puntos para la creación de instrumentos por medio de los cuales los puntos de referencia fuera del cuerpo del dique y su superficie, situados en lugares fácilmente accesibles - en la cresta, bermas y la punta corriente abajo - son visibles. puntos de referencia también se instalan en las estructuras de hormigón accesorias, dentro de la presa - estructuras de aforo, la estructura de salida del desagüe de fondo, etc. T odos los puntos permanentes deben configurarse en una base de hormigón, con una profundidad que es mayor que la profundidad de congelación (mínimo 80 cm; Fig. 15.11). Los puntos de la red de micro-trigonométrica deben ser lo suficientemente distante de la presa a fin de no dar lugar a deformaciones debido al peso de la presa y el agua en el lago de almacenamiento. Para mayor seguridad, estos puntos deben estar interconectadas, con puntos permanentes (puntos de referencia) en algunos lugares más distantes estables. En la localización de los puntos de la red de micro-trigonométrica, es aconsejable consultar a un ingeniero de topografía experimentado. Desplazamientos verticales se miden por la nivelación, es decir, utilizando una red de elevación, mientras que los desplazamientos horizontales se miden utilizando un
enfoque trigonométrica, con una precisión de ± 3 mm, que es suficiente para un control del comportamiento de la presa y para la comparación con los desplazamientos previstos. El número y disposición de los puntos de referencia dependen de la estructura de la obra, su tamaño, y el plan de diseño de las estructuras accesorias.
El primero, o medición cero, se realiza en la realización de obras de construcción, inmediatamente después de la colocación de los puntos de referencia y por lo tanto determina la posición de los puntos de referencia. Durante el primer llenado del depósito
y durante el período inicial, las mediciones se realizan con mayor frecuencia, y, más tarde, por lo general una vez al año.
Figura 15.11 Poste con un punto de referencia en la superficie de la presa y un punto de referencia incorporado en el construcción de hormigón.
15.3.2 Medición de desplazamientos en el interior de la presa Puntos de referencia y los instrumentos de medición se colocan dentro del cuerpo de presas medio-alto y altos, que ayudan en el seguimiento de las deformaciones en el terraplén en el curso de la construcción y, más tarde, durante el período de servicio. De acuerdo con su finalidad, dos tipos de estos instrumentos se incorporan principalmente: (a) de medición de desplazamientos verticales; (B) de medición de desplazamientos horizontales. Algunos de los instrumentos pueden utilizarse para ambos fines, mientras que otras se utilizan para determinar el vector espacial de los desplazamientos.
15.3.2.1 Medición de desplazamientos verticales Para la medición de desplazamientos verticales, se utiliza con mayor frecuencia un dispositivo mecánico (Fig. 15.12a), que consiste en tubos verticales articuladas con un diámetro interno de 51 mm y 38 mm (1). En el tubo estrecho con un enlace de acero (2), no están unidos transversalmente perfiles en U (3), 180 cm de largo, y una placa de acero en ambos extremos. Las secciones de acero se configuran en zanjas excavadas en paralelo con el avance del terraplén, con una separación mutua de 150 cm (hay ejemplos cuando están incorporados a distancias aún mayores). La incorporación de todo el dispositivo se presenta en la figura 15.12a. En un pozo de sondeo, con un diámetro de un mínimo de 10 cm (4), y una profundidad de aproximadamente 2,5 m, hecho en la base, se coloca un tubo más grande (5), en la que se inserta y unido un tubo más estrecho (6), junto con una sección en U, con el que forma una cruz, de manera que la sección en U debe apoyarse bien en la base nivelada. Más adelante, se incorpora de nuevo un tubo
más grande, y dentro de ella hay un tubo estrecho con una cruz, ya que hay avance de la construcción de terraplenes. Se debe prestar atención al hecho de que el material, que se construye en torno al dispositivo, debe estar bien compactado (aproximadamente igual a la de las zonas más distantes), con el fin de obtener resultados realistas para los asentamientos. El asentamiento vertical de los puntos de medición en cada segmento se mide con un torpedo especialmente construido, que está rebajado en el tubo en una cinta de medición de acero. Hay varias construcciones de torpedos. Figura 15.12b presenta un torpedo con paletas, es decir, alas, que sobresalen a través de dos aberturas y se insertan cuando el torpedo pasa a través de los tubos más estrechos, y vuelva a abrir cuando las salidas de torpedos. En salir del tubo más estrecho, la cinta de acero se aprieta arriba, mientras que las paletas están fijadas al borde inferior del tubo más estrecho. De ese modo, es posible medir la distancia desde la parte superior del sistema (16). Al mover el torpedo hacia abajo, se mide la posición de todos los puntos de medición desde la parte superior a la parte inferior. Para sacar el torpedo a cabo, se golpeó de repente de la parte inferior del tubo. El dispositivo descrito anteriormente es adecuado sólo para terraplenes hechos de material de grano fino, a pesar de que también se puede utilizar para un terraplén de escollera, si se construye en capas más delgadas de 2 m. Otros dispositivos se utilizan para medir los desplazamientos verticales para presas hechas de escollera. Uno de los tipos más antiguos es lo que se llama el así sueco, que se compone de un tubo vertical de gran diámetro, hecho de elementos de hormigón armado (Fig 15,13;.. Sherard et al, 1963). Las tuberías se instalan en pozos durante la construcción del terraplén y son, primero, separados con cuñas de madera a distancias mayores de los asentamientos previstos. Con el avance del terraplén la construcción, las cuñas son eliminados de manera que los tubos individuales no están interconectados uno con otro y se llevan a cabo por medio de la presión sobre el material lleno adyacente. En ese caso, los tubos son libres para desplazar junto con la construcción terraplén, y, a través de las barras de medición incorporados, es posible determinar tanto desplazamientos verticales y desplazamientos en las otras dos direcciones. De los ejemplos dados en este libro, este bien sueco ha sido empleado en la presa Dhünn (Fig 14.6.); sin embargo, con una estructura algo diferente y con un diámetro mayor (1,5 M), ya que t ambién sirve como un inspectionmanhole para el cumplimiento de la labor del diafragma.
Figura 15.12 dispositivo cruzada armmeasuring. (A) Dispositivo mecánico para la medición del desplazamiento vertical de mentos en el cuerpo de la presa: (1) de tubo, 38 y 51 mm; (2) enlace; (3) de sección en U (brazo de cruz), 75 mm; pozo, min 10 cm; (5) de tubo más ancho, 51 mm; (6) del tubo más estrecho, de 38 mm; (7) de sección en U; (8) fundación; (9) excavación; (10) losa para el bloqueo del torpedo; (11) puntos de medición; (12) con lechada; (13) de llenado compactado manualmente; (14) de cáñamo de remolque, fijado con tela de yute; (15) de remolque de cáñamo; (16) superior del sistema. (B) Torpedo para la determinación de la posición de puntos de medición: la cinta (1) de medición; (2) paletas (alas); (3) de la manga; (4) posición cerrada; (5) posición abierta; (6) Nivel del punto de medición - cero en la cinta de medir.
Figura 15.13 así Sueco (Sherard, 1963). (A) Sección longitudinal; (B) sección transversal. (1) Terraplén cuesta abajo; (2) reforzado con tubos de hormigón; (3) barras de medición; (4) bloques de madera; (5) peldaños de la escalera; (6) placa de latón; (7) de hormigón; (8) roca. El pozo sueca es una unidad caro y su colocación, en particular mediciones, no es tan simple. Mucho más práctico es la medición de los desplazamientos verticales con puntos de referencia de elevación hidráulicos colocados durante la construcción en las zonas de material no coherente. Tal punto de referencia se presenta esquemáticamente en la figura 15,14 (Nonveiller, 1983). Se compone de una caja firme con una cubierta (1), en la que hay un tubo de desbordamiento, cuyo borde superior representa un nivel de índice de referencia. El interior de la caja debe estar abierto hacia la atmósfera y también debe tener una abertura para drenar el agua desborda. El tubo de rebose del índice de referencia está conectado por medio de una manguera de plástico para el punto de medición, que se encuentra aguas abajo, en un punto inferior. El punto de medición consiste en un recipiente cerrado con agua, con un manómetro y un indicador del nivel de agua. Al comprimir el aire, la presión en el recipiente se aumenta, siempre y cuando la presión de manómetro está normalizada, que corresponde a la altura de la columna de agua del nivel de agua en el recipiente hasta el nivel en el borde del tubo de
desbordamiento. Con estos datos, a partir de un nivel conocido, norte 1, es posible calcular el nivel del índice de referencia norte 2 en el momento de la medición, por medio de la expresión:
2 = 1
ℎ+ (15.1)
Figura 15.14 punto de referencia de elevación hidráulico con dispositivo de medición. (1) Caja cerrada de hormigón con un drenaje; (2) tubo de desbordamiento; (3) terraplén compactado; (4) juntas de tubos; (5) tanque con agua bajo presión, de vidrio calibrado formeasuring el nivel, y amanometer; (6) de conexión de salida para una bomba con la compresión del aire. El resultado se puede obtener una precisión de varios milímetros si también insertar una corrección para la densidad del agua, dependiendo de la temperatura. Desplazamientos verticales en el interior de diques de contención también pueden medirse con un dispositivo telescópico, principalmente para el registro de desplazamientos horizontales, como se describe en la siguiente sub-sección.
15.3.2.2 Medición de desplazamientos horizontales Para la determinación de los desplazamientos horizontales, dispositivos de medición se colocan a diferentes alturas en el cuerpo de la presa. El principio de la colocación y el trabajo de estos dispositivos se explicará usando el ejemplo de la Scamonden damwhich tierra, roca, cuando fue construido (hace unos 25 años), fue la presa más alta de Gran Bretaña. En la sección transversal principal de la presa no se incorporan cuatro filas de dispositivos de medición, que se extienden a partir de la pendiente de aguas abajo al núcleo, (Fig. 15,15). Comienzan con una carcasa de hormigón armado para instrumentos
a la pendiente de la presa (A, B, C, D), de los cuales el más bajo (A) es el principal y más grande que los otros. De los alojamientos, junto con el avance de la construcción de terraplenes, en zanjas excavadas allí se colocan tubos rígidos de PVC (66 mm de diámetro interno, 76 mm de diámetro externo) con un gradiente de aproximadamente 1:40 hacia el lado externo (Penman, 1971).
Figura 15.15 Sección transversal principal de Scamonden presa, con cuatro filas de dispositivos de medición. (1) escollera; (2) núcleo de arcilla; (3) base de esquisto. Los tubos tienen juntas telescópicas en cada 3m, provistos de anillos de sellado de caucho, de modo que puedan asumir desplazamientos lineales de 75 mm. En cada 15m en el tubo, no se dibujan en placas de acero cuadrados con una abertura central que tiene un área de 300 mm 2 y un espesor de 5 mm, protegida contra bymeans de corrosión de los revestimientos bituminosos. Dentro de la carcasa para instrumentos, el tubo está conectado con una placa de acero final, colocada en la pared (1, Fig. 15.16a), mientras que en el extremo de aguas arriba que termina con una parte especial, con una válvula incorporada de fábrica, configurar al menos 3 m aguas arriba de la última placa, para que el instrumento de medida con su motor de motivación para ser capaz de pasar por detrás de la placa. La zanja para la colocación de los tubos es 1 m de profundidad y no es de grava en la parte inferior con los granos de 3 a 10 mm. El mismo material se utiliza para el llenado en la zanja en sus lados y por encima de los tubos (Penman et al., 1971). El instrumento para medir desplazamientos horizontales, es decir, la separación entre las placas a lo largo de los tubos, se compone de un torpedo (Fig. 15.16c), sobre el que se enrolla una bobina de alambre de cobre esmaltado, conectado con un cable coaxial especial con un alojamiento para instrumentos (cuando el torpedo está dentro del tubo). El torpedo se mueve por medio de un torno y el alambre a través del tubo, y cuando la bobina de inducción pasa junto a la placa de acero, los cambios inductividad y, por medio de la cinta métrica de acero unido a la torpedo, es posible determinar la posición de el plato. De ese modo, los desplazamientos horizontales de todas las placas de acero se pueden medir. El torpedo se tira a través del tubo por medio de un motor tubular, que funciona por aire comprimido. Por medio de un torpedo similar (Fig. 15.16d), también es posible medir desplazamientos verticales de las placas. Para ese propósito, el torpedo lo largo del eje ha sido provisto de
una boquilla de chorro de 2 mm, articulado con la carcasa de instrumentación a través de un tubo de nylon de 6 mm, conectado con un tubo transparente vertical (2, Fig. 15.16e). El agua, que se añade en el tubo vertical, puede rebosar a través de la tobera de chorro, desde donde es libre para salir del torpedo a través de aberturas radiales y para volver en la carcasa de instrumentación a través de una manguera de PVC. En la realización de la prueba, el torpedo está configurado en el extremo aguas arriba del tubo con un motor tubular, donde toda la longitud del tubo de conexión se lava con una cantidad doble de agua desaireada en relación con su volumen, obtenida por medio de un aparato piezómetro para desaireación. A continuación, el tubo vertical, se llena de agua antes de apagar el agua desaireada, y también el tiempo de bajar el agua en el tubo vertical hasta la consecución de equilibrio es registrada. Puesto que las placas más distantes pueden estar por encima de la carcasa de la instrumentación, en tal caso, para medir el nivel en esos puntos, es necesario utilizar una bomba con el fin de mantener el nivel por debajo de la tapa de la carcasa. Esa bomba consiste en una columna de agua en una manguera vertical (3) en la proximidad del tubo vertical, con un tanque abierto de agua en la parte superior (4) y un recipiente cerrado en la parte inferior (5), conectado con un tubo para de aire (6) con un recipiente (7) en la parte superior del tubo vertical, como se ha demostrado en la Figura 15.16e. La columna de agua vertical (3) hace que la presión de aire, lo que disminuye el nivel de agua en el tubo vertical (2) exactamente a la altura vertical de la columna del nivel de la mesa de agua en el recipiente en la parte inferior, hasta el nivel de agua en el depósito superior. A continuación, el torpedo establece de nuevo y en cada paso de un plato, el nivel del agua en el tubo vertical debe aumentar en 0,5 M; Por lo tanto, se puede determinar la posición de la elevación de la placa. Después de la determinación de la elevación de las placas, cuando el nivel de agua en el tubo está cerca de la parte inferior, el aire de la bomba se deja fuera por la válvula A, mientras que la parte superior del tubo se abre hacia la atmósfera con la válvula B, con el fin de preparar el sistema para las próximas mediciones. La elevación de todos placas se determina en relación con el nivel de la placa de referencia (1), incorporado en la pared de la carcasa final.
Figura 15.16 Dispositivos para medir desplazamientos horizontales y verticales (después de Penman, 1971). (A) de carcasa para instrumentos; (B) torpedo en el tubo; (C) torpedo para medir ubicaciones dis- horizontales; (D) torpedo para medir desplazamientos verticales; (E) presentación esquemática de dispositivo para medir desplazamientos verticales.
Figura 15.17 Observado y desplazamientos calculados, que se producen en el curso de la construcción de la presa Scamonden. (1) los desplazamientos medidos; (2) previsto desplazamientos.
El cable, la medición de acero de cinta, y la manguera de aire nylon coaxial se alojan en tres cilindros con un marco para el devanado. El cable y la manguera de aire están configuradas en los extremos del eje principal y que a su vez por medio de un dispositivo para el ajuste, de modo que la tensión es aproximadamente igual en las tres direcciones. Cuando se miden los niveles de placas, el cilindro con un cable coaxial se sustituye por un cilindro con una manguera de nylon, lleno de agua desaireada para la aplicación en el dispositivo desbordante.
La precisión de las mediciones por medio del dispositivo descrito es ± 3 mm. Toda la instalación debe estar bien concebido y planeado, así como construye precisamente, ya que las reparaciones o correcciones adicionales no serán posibles. Los desplazamientos de la carcasa de la instrumentación, en relación con el cual se determinan los desplazamientos de las placas de acero alrededor de los tubos, se controlan y se determinan por medio de métodos geodésicos a través de mensajes, que se encuentra en un terreno circundante estable. A modo de ilustración, la figura 15.17 presenta tanto medidos y previstos (por medio del Método de Elementos Finitos) desplazamientos en la presa Scamonden, que aparecieron en el curso de la construcción de la presa.
Para la medición de desplazamientos horizontales, dispositivos que se llaman inclinómetros estan empleados. Se componen de un revestimiento del tubo elástico, con un diámetro de aproximadamente 10 cm (1, Fig. 15,18), más a menudo hechos de aluminio, con cuatro ranuras rectilíneas (3) en el lado interno, instalado en el terraplén en una posición vertical . Una sonda (2) con ruedas (4) se baja a través del tubo, y las ruedas se mueven a lo largo de dos ranuras opuestas. La sonda contiene un sensor en forma de un circuito eléctrico, que puede registrar desviaciones del tubo, normalmente a la vertical, que se producen debido a la desviación causada por las deformaciones horizontales del terraplén. Pasando a través del tubo, el sensor de la sonda identifica y registra su deflexión como un cambio en la inclinación de un punto a otro y, ya que está conectado a una fuente de energía, se transmite una señal eléctrica, que se registra en la unidad de salida que luego imprime los datos medidos y, por estos medios, es posible determinar el ángulo entre el eje de la sonda y la vertical. Los valores medidos del ángulo de inclinación y la profundidad de la sonda se utilizan para el cálculo de las desviaciones horizontales del tubo de la vertical exacta, como se muestra en la Figura 15.18c. La sonda también se mueve hacia abajo a través de la otras dos ranuras, de modo que las mediciones se realizan en dos planos normales. La parte inferior del tubo se fija normalmente en el lecho de roca y que sirve como un punto de referencia para el cambio acumulado medido de la inclinación.
Figura 15.18 Clinómetro. (A) la sección vertical; (B) sección horizontal; (C) cálculo de desplazamiento mentos; (D) la sonda con servo-aceleradores. (1) tubo elástico; (2) la sonda con sensor; (3) de ranura; (4) ruedas; (5) juntas; (6) del cable; (7) del pozo; (8) con lechada o llena de arena; (9) perfil vertical inicial; (10) distancia entre dos lecturas sucesivas; (11) de desplazamiento; (12) el desplazamiento acumulativo; (13) el enchufe; (14) longitud de medición, a 50 cm; (15) servo-acelerador. Hay muchos tipos de inclinómetros y operan de acuerdo con el principio descrito, mientras que existen diferencias en las diferentes construcciones de la sonda. Durante los años sesenta, el período inicial de aplicación, el más popular fue Wilson inclinómetro, en el
que la sonda trabajó en el principio del puente de Wheatstone. Hoy en día, el método más popular para la medición es la que utiliza la aplicación de dos servoaccelerators, situado en el interior de la sonda (Fig 15.18d.) - (Golze, 1977; Hanna, 1985).
Inclinómetros también se utilizan tanto con materiales coherentes e incoherentes en la presa de inclinómetros También se utilizan tanto con materiales coherentes e incoherentes en el cuerpo de la presa. En el caso de materiales coherentes, más se incorporan a menudo en la terminación de la construcción, en un pozo de sondeo con un diámetro de 15,0 cm, en los que los tubos se bajan y se conectan con las juntas (5). El espacio entre los tubos y la pared del pozo de sondeo en la zona de la roca esté cementada, mientras que en la zona del terraplén, que puede llenarse con arena. En el caso de materiales de grano grueso, en paralelo con la construcción terraplén, tubos de 2 m de largo se construyen en, bywhich que están protegidos contra daños por medio de
un muro de contención alrededor de ellos en la forma de un cono. Inclinómetros son instrumentos precisos. Con el fin de utilizar sus actuaciones al máximo, es necesario prestar una mayor atención y precisión durante la instalación y el uso. En la práctica, se utilizan con más frecuencia para las mediciones que están conectados con el desplazamiento de la pendiente, en el caso de las presas de tierra, así como para fines de investigación.
Figura 15.19 Extensómetro. (1) Las placas; (2) potenciómetro lineal; (3) tubos de móviles; (4) cable. Extensómetros se utilizan para la determinación de las deformaciones relativas entre dos puntos. Figura 15.19 presenta un dispositivo de este tipo, que se utiliza en la presa El Infiernillo. Se compone de dos placas de acero, con unas dimensiones de 500 × 450 ×
8 mm, configurar con una separación mutua de 4-5m, de un sistema de tubos móviles, con un diámetro de 9,5 mm y 12,7 mm, y también de un potenciómetro lineal y un cable que va hacia el exterior. El dispositivo mide el desplazamiento de las placas, y por lo tanto, también las deformaciones relativas de material de relleno entre las placas. Las mediciones pueden ser construidos en cualquier dirección arbitraria, con una incorporación apropiada del instrumento (Nichiporovich, 1973).
15.4 Mediciones de tensiones Medición de tensiones en el cuerpo de un dique de contención es de poca importancia en relación con la determinación de las deformaciones. Las excepcio nes a esto son las zonas de contacto entre el material de relleno y las construcciones rígidas (de contención de hormigón paredes, diaphragmwalls, galerías, tuberías, etc.). Además, la medición de presiones está conectada con una serie de dificultades, debido a que los resultados obtenidos son de exactitud incierto. El mayor problema radica en el hecho de que los resultados dependen de la rigidez de la célula del instrumento de medición. Si es mayor que la rigidez del material de relleno circundante, entonces habrá valores que son más altos que los reales obtenidos, y si es menor se subestimará los resultados. En un caso ideal, la célula de medición debe tener la misma rigidez que el material de relleno, que, en la práctica es difícil de alcanzar. Este problema se puede moderar y se alivia si utilizamos una célula cilíndrica con alta rigidez, y con un bajo valor del grosor frente a la relación de diámetro. Por otra parte, una buena célula también debe cumplir
otros requisitos: debe ser no sensible al efecto de las variaciones de temperatura, impermeable a la humedad, firme y durable, y fácil de instalar, etc. En la práctica, se han utilizado una serie de diferentes construcciones de los instrumentos para la medición de tensiones, la mayoría de los cuales se pueden utilizar no sólo para diques de contención, sino también para presas de hormigón. Uno de tales celda de acero está representado en la figura 15.20. Tiene un diámetro de 175, y un grosor de 35.4mm, y funciona en el principio de puente de Wheatstone. Se puede utilizar para medir
presiones de hasta 30 N / cm 2. La placa superior (1) es suficientemente gruesa a fin de reducir al mínimo la deflexión bajo carga. El espacio debajo de él se llena de mercurio (2), que transfiere la presión del terraplén de la placa a la membrana (3), de 0,75 mm de espesor. La deflexión de el diafragma se mide por cuatro estaciones de medición eléctricos de poliéster (4), pegado en el lado inferior del diafragma. Las estaciones de medición son alambres delgados en el que la deflexión del diafragma provoca un cambio de la resistencia y que está grabada en el indicador de puente de la Witson (Sing y Sharma, 1976).
Figura 15.20 Cell para la medición de tensiones. (1) La placa superior; (2) el espacio lleno de mercurio; (3) de diafragma, 0,75mm de espesor; (4) Placa de medición; (5) de apertura para el relleno de mercurio; (6) waterstop caucho; (7) la placa inferior; (8) soldada. Este aparato es simple; sin embargo, la exactitud de los resultados disminuye debido a las variaciones de temperatura, así como debido al cambio de la resistencia del cable de conexión, que a menudo debe ser doblado durante el montaje.
15.5 Las mediciones sísmicas Los temblores de la tierra, causado por un terremoto, se transfieren a la presa y por lo que causan las cargas y deformaciones adicionales. A fin de permitir un mayor desarrollo y la perfección de los métodos de cálculo dinámico de diques de contención, es necesario recoger y analizar datos sobre la respuesta de presas para temblores. Con el fin de evaluar los efectos de los terremotos en la presa, es esencial para obtener mediciones de la aceleración, los desplazamientos, y la velocidad relativa de la respuesta a diferentes lugares de la presa y del suelo circundante. A estos efectos, se configuran
instrumentos sísmicos apropiados - acelerógrafos para terremotos fuertes, grabar instrumentos (registradores) de la respuesta de la estructura, y seismoscopes.
Acelerógrafos para los terremotos fuertes tienen tres péndulos oscilantes electromagnéticos de torsión, llamado Los detectores de pico, cada uno de themwith un periodo natural de vibraciones de 1/20 s. Dos de ellos corresponden a los componentes horizontales de la aceleración de la tierra en direcciones mutuamente normales, mientras que el tercero (normal) corresponde a la componente vertical. Cada péndulo oscilante está provisto de un espejo, que, a través de una lente refleja el haz de luz desde una fuente de luz apropiada establecido para un rodillo, en el que se graba el haz en la fotografía de papel. El instrumento se activa cuando la aceleración es mayor que 0,05 g, cuando se produce registros de llamadas
Acelerogramas, sólo en el caso de sismos fuertes. Un sismoscopio se utiliza como una adición a la acelerógrafo para los terremotos fuertes y que sirve para la determinación de los desplazamientos, velocidades relativas, y aceleraciones de la estructura sometida a un terremoto. Las grabadoras de respuesta
de la estructura son instrumentos simplificados para medición directa de la dinámica máxima respuesta de la estructura, que tiene las mismas características dinámico (de amortiguación y el período natural) como el instrumento de medición. Como mínimo es necesario para instalar un instrumento sísmica en la cresta de la presa, otro en el dedo del pie hacia abajo y uno más en el fundamento natural, sin embargo, es deseable tener más del - sobre todo si se trata de una presa (AbdelGhaffar & Scott, 1979a).
15.6 PRINCIPIOS GENERALES en la selección y posición de diseño de instrumentos de medición La selección del tipo, número y disposición, es decir, el diseño de posicionamiento, de los instrumentos que se van a instalar en la presa y las estructuras accesorias depende de la naturaleza de la información requerida, su propósito, el tamaño y el tipo de esquema hidráulico de medición, sus particularidades estructurales y las condiciones geológicas del sitio de la presa, etc. Un número insuficiente de instrumentos, o de lo contrario su disposición una posición inadecuada en las estructuras, no van a permitir la recogida de información de alta calidad, mientras que demasiados instrumentswill apreciar la construcción y el servicio de theworks . Eso iswhy el número y el posicionamiento de los instrumentos debe ser óptima, con un mínimo de dispositivos incorporados para obtener la máxima información útil. Los instrumentos de medición deben establecerse en las zonas de las deformaciones y tensiones mayor anticipados. En principio, la sección transversal principal de la presa debe ser proporcionada en detalle con instrumentos de medición, y al menos dos secciones más debe estar provisto de dispositivos más significativos. En la práctica moderna, nos encontramos con una serie de presas que están abundantemente provistos de instrumentos de seguimiento. Uno de
ellos es la presa de 162m Talbingo tierra-rock (Australia), construida en el período 19681970. El nivel máximo del depósito se alcanzó a principios de 1972. La sección transversal principal, con sus seis zonas de diferentes materiales y los instrumentos incorporados para la observación, se muestra en la figura 15.21. El núcleo de arcilla inclinado se ha compactado en capas de 15 cm cada uno. Las capas de filtro y de transición (2A, 2B) se han compactado en capas de 50 cm cada uno y son más rígido que el núcleo, mientras que las zonas de escollera contienen bloques de un diámetro de hasta 1 M y se compactan en capas de 1 a 2 m. El fundamento consiste en rocas de origen volcánico. Por virtud de la conducta, se han instalado instrumentos para la medición de los asentamientos y desplazamientos horizontales en todas las zonas, y en la fundación; cabezas totales, así como presiones de poro (Figs. 15.21 y 15.22) también han beenmeasured. Lecturas comenzó inmediatamente después de la instalación del instrumento apropiado, que se han realizado periódicamente en el curso de la construcción de la presa, así como en el curso del llenado del depósito. Después de la primera de llenado, la intensidad de lecturas depende de las condiciones de funcionamiento de las obras. En general, se construyen cada seis meses. En el curso de diseño, la sección transversal máxima se analizó por medio del Método de Elementos Finitos, con un complejo modelo no lineal, en el que también se han insertado fuerzas debidas a la presión de poro, así como su disipación en el curso del tiempo. Los resultados de los desplazamientos y las presiones medidas y calculadas indican principalmente un buen acuerdo mutuo; sin embargo, debido a las condiciones complejas para la colocación del material con diferente humedad en el núcleo, las diferencias en la disipación de la presión de poro en varias zonas del núcleo, y la variación de las propiedades del material en una cierta zona, no vienen inevitablemente sobre ciertas desviaciones. A modo de ilustración, la figura 15.23 presenta diagramas de presiones de poro medidos y previstos en el núcleo en la terminación del proceso de construcción (en octubre, 1970) y después de la primera de llenado del depósito (enero, 1972). En el primer caso (a), los resultados concuerdan bien en la parte central del núcleo, mientras que las mayores desviaciones aparecen cerca de la capa de filtro aguas abajo, donde una cierta disipación de la presión de poro ya ha tenido lugar. En la parte inferior del núcleo se han medido las presiones de poro más altos que los anticipados, que es probablemente debido al hecho de que el material colocado en el núcleo tenía humedad más alta que la óptima. Después del llenado del depósito, no se produjo un aumento de debido a la carga de agua en el lado de aguas arriba del núcleo de la presión de poros (Fig 15.23b;. Adikari y Parkin, 1982).
Figura 15.21 Sección transversal principal de la presa Talbingo (después Adikari y Parkin, 1982). (1) Las células para medición ment de presión; (2) La estación para la medición hidrostática de los asentamientos; (3) piezómetro eléctrico; (4) piezómetro hidráulico; (5) los puntos de medición en pendientes; (6) puntos de cresta de medición; (7) de medición eléctrico de desplazamientos horizontales.
Figura 15.22 perfil longitudinal de Talbingo presa, con la disposición de posicionamiento de los instrumentos de medición (Después de Adikari y Parkin, 1982). La presa de escollera con revestimiento de asfalto y hormigón (Tataragi, Japón), 64.5m de altura, está situado en una zona de actividad sísmica, y es providedwith equipo excepcionalmente abundante para la vigilancia (Fig. 15,24). Tomando en consideración el tipo de presa y su ubicación, ya que las mediciones primarias se han establecido las medidas de desplazamientos y la filtración a través del revestimiento, así como las mediciones dinámicas. El siguiente diagrama muestra una ilustración de las observaciones anticipados:
Figura 15.23 Medidos (- - - -) y previstos (-) poro presiones en theTalbingo presa (afterAdikari y Parkin, 1982).
Figura 15.24 plan de diseño de Tataragi presa, con la instrumentación para el seguimiento (después de Daicho, 1988). (1) Los puntos de referencia en la superficie; (2, 3, 4) instrumentos para la observación dinámica - acelerógrafo, vibrograph y arranque; (5) dispositivo para la filtración de medición; (6) la galería de inspección.
