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Las fallas de las presas de gravedad ocurren debido a la inclinación, el deslizamiento, la tensión y la compresión. Las presas de gravedad están diseñadas para resistir todas las fuerzas externas que actúan sobre la presa, como la presión del agua, la presión del viento, la presión de las olas, la presión del hielo y la presión de bombeo. Las presas de gravedad se construyen con mampostería u hormigón. Sin embargo, en estos días se prefieren y construyen principalmente presas de gravedad de hormigón. La ventaja de las presas de gravedad es que sus estructuras son las más duraderas y robustas y requieren muy poco mantenimiento.
Tabla de contenido
Causas de falla de presas de gravedad:
Una presa de gravedad puede fallar en los siguientes modos:
- Vuelco de la presa alrededor del dedo del pie
- Deslizamiento – falla por cortante de una presa de gravedad
- Compresión: aplastando una presa de gravedad
- Tensión: debido a la creación de tensión que provoca grietas en la presa de gravedad.
Falla de volcamiento de presa de gravedad:
Las fuerzas horizontales como la presión del agua, la presión de las olas y la presión del limo que actúan sobre las presas de gravedad provocan momentos de vuelco. Para resistir esto, se crea un momento de resistencia por el propio peso de la presa. Si la fuerza resultante de todas las fuerzas que actúan sobre cualquier sección de la presa pasa a través de la base, la presa girará alrededor de la base y se volcará. Esto se llama falla por vuelco de una presa de gravedad. En la práctica, sin embargo, tales condiciones no ocurren y las presas colapsan mucho más rápido debido a la compresión. La relación entre el momento de resistencia alrededor de la punta y el momento de vuelco se denomina factor de seguridad contra el vuelco. Su valor generalmente varía entre 2 y 3. El factor de seguridad frente al vuelco viene dado por FOS = momento de vuelco total / momento de resistencia total.
Figura 1: Fuerzas horizontales externas totales mayores que el peso propio vertical de la presa (sobretrabajo, se produce deslizamiento)
Falla por deslizamiento de la presa de gravedad:
Una falla conocida como falla por deslizamiento de una presa de gravedad ocurre cuando la fuerza horizontal neta que actúa sobre la presa de gravedad en su base excede la resistencia por fricción (creada entre el cuerpo de la presa y su cimentación). En presas bajas, la seguridad al deslizamiento debe determinarse solo por fricción, mientras que en presas altas, la resistencia al corte de la junta también se considera para un diseño económico de precisión.
Se puede especificar un factor de seguridad contra el deslizamiento basado en la siguiente fórmula:
- Resistencia a la fricción
- Resistencia a la fricción de la presa y resistencia al corte
Factor de seguridad basado en la resistencia friccional:
Colapso de presa de gravedad por agrietamiento por tracción
La piedra y el hormigón son débiles en tensión. Por lo tanto, las presas de gravedad de mampostería y concreto generalmente se diseñan para que no haya tensión en ninguna parte. La tensión de tracción en estos diques puede causar grietas de tracción en el material. Por lo tanto, la presa pierde contacto con la base del fondo a través de este agrietamiento y se vuelve ineficaz y no funcional. Por lo tanto, se reduce el ancho efectivo B de la base de la presa. Esto aumenta la puntera pmax. Por lo tanto, aunque el agrietamiento por tracción en sí mismo no destruye la estructura, conduce a la falla estructural al generar un esfuerzo de compresión excesivo. Para presas de alta gravedad, se permite una cierta cantidad de tensión bajo las condiciones de carga más severas para lograr la economía de diseño. Esto se debe a que las peores condiciones de carga pueden ocurrir momentáneamente y no ocurrir con frecuencia.
Colapso de presa de gravedad por compresión
Las presas de gravedad pueden fallar debido a la falla de su material. Esto significa que los esfuerzos de compresión producidos pueden exceder el esfuerzo admisible y aplastar el material de la presa.
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