Diseno Presas y Control Del Material

Diseño de Presas HCRControl de hormigones HCR

1F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM

Índice

F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM

2

Unión de juntas Tipología y diseño de presas HCR

Paramentos Galerías Juntas funcionales Tomas y desagües de fondo Aliviaderos

Reparación de presas Medios de control de presas HCR

Unión juntas de trabajo


Unión entre tongadas o subtongadas

De acuerdo con los condicionantes funcionales y estructurales hay que definir que tipo de unión se requiere -resistencia y permeabilidad-.

La unión entre tongadas o subtongadas depende de: de que se realice ó no algún tipo de tratamiento. características y composición de la pasta. cantidad de pasta. composición del hormigón y su comportamiento en estado fresco. temperatura del hormigón tiempo entre tongadas o subtongadas. estado medio ambiental hasta que se recubra la superficie. mantenimiento de la tongada. compactación y puesta en obra en general. etc.


4

Contenido de áridos 6-18 mm 50% 6-0 mm 50 %

Conglomerante con el 50 % de CV en peso

Contenido 270 Kg/cm2 Variables a determinar

Resistencia compresión a 180 días Coeficiente de Variación =

Desviación típica/Media


5

Ensayos y Material de ensayo

Unión entre tongadas (finales 80)


6

Unión entre tongadas (mediados 80)Madurez, consistencia y tipo de tratamiento


7

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 4 8 12 16 20 24

Res

iste

ncia

a tr

acci

on (k

g/cm

2)

Tiempo entre tongadas (h)

Evolución Resistencia a Tracción de juntas horizontales en función de su madurezTemperatura 20º C, humedad ambiental 100% y 180 días de edad de ensayo

Mezcla Vebe 20-25 s con mortero

Mezcla Vebe 10-15 s con mortero

Mezcla Vebe 20-25 s sin mortero

Mezcla Vebe 10-15 s sin mortero

Unión entre tongadas sin tratamiento. Madurez. (finales de los 90)Tipos de Hormigón

Tipo Hormigón A B C

Cemento (Kg/m3) 101 100 102

Ceniza Volante (Kg/m3) 90 90 92

Conglomerante (Kg/m3) 191 190 194

Agua (l/m3) 126 134 123

Tmax (mm) 50,8 25,4 25,4Aridos gruesos

(Kg/m3) 1193 722 1572

Arena (Kg/m3) 896 1336 582Plastificante

(l/m3) 1,4Retardador

(l/m3) 0,66 1

A/(C+CV) 0,67 0,71 0,53

HormigónR. Compresión 28 días (Mpa)

Principio fraguado hormigón

(h:m)

Final Fraguadohormigón

(h:m)

A 13,7 6:20 18:40

B 10,2 9:00 26:30:00

C 21,3 2:40 6:20

ASTM C403/C403M-97

8


Hormigón Tipo A (20º C y humedad relativa 50 y 100 %)

9



Principio fraguado

(h:m)

Final Fraguado

(h:m)

A 13,7 6:20 18:40

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 100 200 300 400 500 600

Res

iste

nci a

trac

cion

(Mpa

)

Grado de madurez (C·h)

R. Tracción 28 días (Mpa) 50 % y 100 % Humedad relativa

Resistencia Traccion 28 dias (Mpa) 50 % Humedad

Resistencia Traccion 28 dias (Mpa) 100 % HumedadPrincipio Fraguado

Final Fraguado

130 Cºh

Hormigón Tipo B (20º C y 100 % humedad relativa)


Principio fraguado hormigón

(h:m)

Final Fraguado hormigón

(h:m)

B 10,2 9:00 26:30:00

10


0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1 10 100

Res

iste

ncia

a tr

acci

ón (M

pa)

Tiempo exposicion (h)

Resistencia a tracción 28 días (Mpa) 100 % humedad relativa

Resistencia a traccion 28 dias (Mpa) 100& HumedadPrincipio Fraguado Final Fraguado

180 Cº h

Modelo de comportamiento unión de subtongadas. Sin tratamiento, temperatura y grado higrométrico constante

11


Unión Tipo III B

Unión Tipo I (A)

M < 200 ® Cºh

Unión Tipo II (indefinida)

Car

acte

ristic

as ju

nta

Madurez

Atención comentario Andriolo unión de juntas

Presa de RalcoChile

“……….Para obtener una buena adherencia se aplicó un mortero de junta de 1 cm de espesor colocado con una trabajabilidad de 26-28 cm de asentamiento de cono. En el caso de que la superficie de la capa no superara una madurez de 100º C/h -antes del inicio del fraguado- se prefirió eliminar el uso del mortero. Las razones para esta decisión descansan en que «cuando está muy fresco, el hormigón de la capa siguiente puede penetrar” Ing. Hernán Zabaleta.

Fuente BIT Julio 2004 (Internet)


12

Presa de Palomino Republica Dominicana (2010)Fuente: Congreso Argentino Presas


13

Intervalo de tiempo entre capas consecutivas

Situación en las que se prevé mortero de liga

T < 4 a 6 horas

Continuar sin la colocación de mortero (4 horas en el turno diurno y 6 en el turno nocturno)

T entre 6 y 24 horas

1. limpieza de la superficie con chorro de aire

2. colocación mortero de liga 3. colocación de capa HCR

T >24 horas

1. preparación de la superficie con chorro de aire y agua y limpieza

2. colocación mortero de liga 3. colocación de capa HCR

Unión entre tongadas. Tipo de tratamientoHormigón Tipo C


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Resistencia tracción a temperatura 20º, edad 28 días, 72 horas espaciamiento entre tongadas y distintos tipos de tratamiento

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Sin junta Tratamiento superficial sin mortero

Tratamiento superficial con mortero

Con mortero sin tratamiento

Sin trataminto ni mortero

Res

iste

ncia

a tr

acci

on 2

8 di

as (M

pa)

Resistencia a Tracción 28 dias (Mpa)

Resistencia a Tracion 28 dias (Mpa)

Tongadas inclinadasPresa de Jiangya (1997) Se extienden con una ligera pendiente (del orden de 1 V/

10 H a 15H) de estribo a estribo, además de la inclinación habitual entre aguas abajo y aguas arriba, de forma que la parte superior de la tongada se sitúa 3 m por encima de la base. La inclinación de la tongada se elige de forma que el área de la superficie de la tongada, y con ello el volumen de la misma, pueda ser colocada dentro del plazo de fraguado de la anterior. La compactación se realiza de arriba hacia abajo.

Ventajas:

menor tiempo entre la colocación de las sucesivas, lo que se traduce en una mejor adherencia y cohesión entre las superficies de las mismas

ausencia de encofrados transversales

posible mayor ritmo de puesta en obra

Inconvenientes:

el paramento aguas abajo necesita un ajuste continuo de los encofrados.

hay que prestar una atención particular al pie de la tongada inclinada para conseguir una unión con el bloque inferior que presente una impermeabilidad adecuada, y eliminar una cuña de CCR al comienzo de cada tongada mediante la construcción de una banda horizontal de reducida longitud


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Comentarios Andriolo

Tipología y diseño de Presas HCR


TIPOLOGIA PRESAS DE HORMIGON HCR

PRESAS HOMOGENEAS: Las funciones de peso e

impermeabilidad las desarrolla el hormigón HCR.

Presas de Gravedad Presas Arco

PRESAS CON PANTALLA: La función de peso la desarrolla el

hormigón HCR y la de impermeabilidad una pantalla.

Presas de Gravedad Presas de Relleno Cohesivo

Presas Arco

Debe haber conformidad entre la tipología, características de los hormigones HCR, características de la unión entre tongadas y métodos de construcción.


17

Car

acte

ristic

as ju

nta

Madurez

IIIII

I

Presas de Rialb Presas homogénea

18


PRESA DE EL VALPresa Pantalla

19


Presas homogéneasUnión de juntas

Es de esperar entre el 80 al 90 % de la resistencia a tracción directa, siempre que el mantenimiento de la superficie se correcto.

De no serlo es de esperar valores de un 50%.

Posibilidades:

Bajas madureces (< 200 ® Cºh). Es recomendable Altos contenidos de cenizas volantes Retardadores (economía)

Situaciones intermedia

Altas madureces Tratamiento superficial y mortero


20

Car

acte

ristic

as ju

nta

Madurez

I

M < 200 Cºh

200250300350400450500550600650700

0 30 35 40 45 50 55 60

T (m

)

% CV

Influencia presencia CV en el principio y fin de fraguado

Principio de fraguado Fin de fraguado

Valorar limpieza y/o mortero de unión

Presas de pantallaUnión de juntas

Es de esperar entre el 40 al 50 % de la resistencia a tracción directa, siempre que el mantenimiento de la superficie se correcto. De no serlo es de esperar valores de un

25-30 %. La impermeabilidad no se garantiza


21

Car

acte

ristic

as ju

nta

Madurez

III

Filtración en presas HCR22


Presa de la Cañada (Bolivia) Galería horizontal

Filtración en presas HCRPresa de Cenza

DESCRIPCIÓN : La presa de Cenza, de hormigón compactado (HRC),

manifestó, desde sus inicios, importantes problemas de impermeabilidad. Tras el recubrimiento total del paramento aguas arriba de la presa, con formulaciones de resinas epoxi y poliuretanos, las fugas descendieron considerablemente. No obstante, las filtraciones recogidas en la galería perimetral, seguían superando los 300 l/m, por lo que se inyecta microcemento.

Fuente: MICROCEMENTO HIDRÁULICO SPINOR® A12 (Internet)


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Filtración en presas HCR. Juntas de trabajoPresa de Urdalur

La presa de Urdalur, de Hormigón HCR , presentaba unas filtraciones bastante elevadas en el sistema de drenes existente a lo largo del cuerpo de presa. La forma generalizada de estas filtraciones aconsejó un tratamiento sistemático desde las dos galerías de la presa por unos drenes próximos al paramento aguas arriba.

Para reducir las filtraciones generales, se proyectó una campaña sistemática de lechadas de cemento y de microcemento, con una especificación de inyección que alternaba el material y las composiciones de las lechadas en función de las admisiones y presiones de inyección.

Al existir unas filtraciones generalizadas, esta campaña de inyección pretendía una reducción sensible de las mismas.

Al tratarse de filtraciones por juntas de tongadas, es posible alternar cemento normal y microcemento en función de las admisiones sin precisar una reperforación.



24

Filtración en presas HCR. Juntas de trabajoPresa de Atance

La presa de Atance, de hormigón compactado (RC), situada en Guadalajara, perteneciente a la Confederación del Tajo, manifestó, ya desde sus inicios, importantes problemas de impermeabilidad tanto en el paramento aguas abajo, a través de las juntas, como en la galería perimetral. La inyección de lechadas de cemento convencional presentó admisiones nulas, por lo que se decidió el empleo de lechadas de microcemento

Los trabajos de inyección se ejecutaron con lechadas de cemento convencional en la zona de contacto roca-hormigón que presentaba caudales importantes de fugas.

Las inyecciones del cuerpo de presa con taladros sistemáticos cada 5 m y en dos fases, con distancia efectiva de 2,5 m al finalizar los trabajos pretendían hacer llegar la lechada de microcemento a las vías de agua existentes en las juntas de hormigonado. Las presiones de inyección se limitaron a 7 atm en boca de taladro y se perseguía el objetivo de aflorar las inyecciones en los dos paramentos de la presa para garantizar la total colmatación de las juntas.



25

Paramentos

Paramentos Aguas Arriba Hormigón HCR Paneles

prefabricados con o sin membrana

Hormigón enhebrado Aguas Abajo Hormigón enhebrado Sin encofrar

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

70

75

80

85

90

95

100

105

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

Tem

po V

ebe

(s)

Asi

emto

UC

(mm

)

Contenido agua (I/m3)

Descenso UC y Tiempo Vebe C=250 Kg/m3

Asiento UC (mm) C=220 Kg/m3 Tiempo Vebe (s) C=220 Kg/m3

HCR

Hormigón enhebrado

HV

…. Después de algunos tanteos, se comprobó que, con dosificaciones mas ricas en pasta (5 kg/m3 de cemento y 10 kg/m3 de cenizas volantes y aumentando el agua hasta en 20 l/m3) se podía vibrar el HCR de tamaño máximo 70 mm en el paramento de aguas arriba. Los vibradores (4) tenían 60 mm de diámetro y estaban acoplados a una retroexcavadora. Con ello se lograron velocidades de ejecución acordes con los tiempos de madurez previstos. Estas agujas necesitaban espesor suficiente para vibrar el hormigón, lo que obligaba a colocar 2 tongadas de HCR y luego el hormigón para vibrar.

Fuente: LA PRESA DE RIALB. COMPORTAMIENTO DURANTE LA FASE FINAL DE ENFRIAMIENTO. Lafuente R. Cemento y Hormigón

Proyectada por Compañía Hidrocinética Regional (1990-1991)• Juan Benet Goitia• Joaquin Díez-Cascón Sagrado Inicio de construcción 1993Finalización 1999

SANTA EUGENIAParamentos ejecutados con HCR


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Galerías

Galerías (mas separadas del paramento que con HC) Encofrada (hormigón enhebrado

tmax menor) y losa superior Elementos prefabricados.


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Juntas funciónales

Juntas funcionales Espaciamiento

Variable, dependiendo de temperatura del hormigón, variables ambientales, dosificación, método de ejecución de juntas, etc.

Ejecución Método japonés Utilizar la mínima cantidad de cemento

optimizando en contenido de puzolanas y finos añadidos.

Refrigeración de áridos Refrigeración agua


29

020406080

100120140160180

1 4 8 12 16 20 24

Cal

or g

ener

ado(

w/g

r)T (h)

Influencia de la presencia de CV en el calor de hidratación

Calor generado 0 % CV Calor generado 30 % CV Calor generado 50 % CV

Presa de Doña Francisca (Brasil)

La cara aguas arriba está formada con una capa de hormigón de 0,5 m de espesor de. Al final de la colocación del hormigón, y antes de llenar la presa parecieron varias grietas en la cara de aguas arriba. Dos grietas importantes se desarrollaron es casi toda la altura de la presa, otras tres o cuatro grietas eran de menor entidad. Las dos grandes grietas y una de las grietas más pequeñas eran verticales y parecían deberse a la contracción térmica . Las otras grietas se inclinaban parecían generadas por asentamiento. Puesto que la causa de las grietas no estaba bien definida, se coloco en todas las grietas un sistema de geomembrana (waterstop externo) por su capacidad de mantener la estanqueidad aun si las fisuras existentes se ampliasen.

30


Tomas y desagües de fondo

Es a considerar: Adosar la torre de toma Ubicar la cámara de control de

desagües fuera de la presa


31

AliviaderosParamento vertiente escalonado Cenza y Puebla de Cazalla


32

REPARACIÓN DE PRESAS.


Presa del Guapo


34

Presa del Guapo


35

Presa del Guapo


36

MEDIOS DE CONTROL DEL HORMIGON HCR.


Porosidad abierta. Procedimiento operativo. Basado en Norma RILEM CPC 11.3

Determinación del peso seco Las muestras se introducen en estufa ventilada a 105 +/- 5° C hasta peso constante, (Ps). Este peso se

determina inmediatamente después de enfriar las probetas a una temperatura de 20 +/- 3º.

Aplicación del vacío a la muestra La muestra se coloca en un recipiente hermético capaz de soportar la depresión originada por la bomba

de vacío. A continuación, se pone en funcionamiento la bomba, de forma que la presión dentro del recipiente se sitúe por debajo de un valor absoluto de 0,01 kN/m2. El vacío se mantiene 2 horas.

Inmersión de la muestra en agua, bajo vacío Se introduce agua destilada y desaireada dentro del recipiente que contiene las muestras, manteniendo

durante la operación el nivel de vacío. La cantidad de agua debe ser suficiente para que las muestras queden sumergidas, cubriéndolas totalmente con, al menos, 20 mm de agua. A continuación, se mantiene el vacío durante 2 horas.

Determinación del peso saturado Sumergidas las probetas, se eleva la presión en el recipiente hasta alcanzar la atmosférica.

Transcurridas 2 horas, se extraen las muestras, se seca su superficie para eliminar el exceso de agua, se depositan en la balanza y se obtiene su peso saturado superficie seca (Psss).

Determinación del volumen de la muestra Mediante una balanza hidrostática, se calcula el volumen de agua que desaloja la muestra y se obtiene

el volumen aparente (Pw)

P (%) = ((Psss-Ps) / (Psss-Pw)) x 100


38

Porosidad abierta.


39

Permeabilidad al oxigeno. Procedimiento operativo.Basado en Norma ASTM C-577-68 para la obtención de la permeabilidad de refractarios.

La muestra se seca en estufa, a 105 +/- 5º C, y se enfría hasta temperatura ambiente.

Se recubre lateralmente con una fina película de silicona.

Se introduce la muestra en el caucho, se coloca entre los dos anillos metálicos y se aproximan ambos elementos mediante la acción de un gato hidráulico.

Se aplica un flujo de oxígeno a una de las caras de la muestra mediante una bombona provista de manorreductor. El flujo se estabiliza al cabo de 15 minutos.

El caudal de oxígeno que atraviesa la probeta se conduce hacia unos caudalímetros de pompa de jabón.

Se realizan, como mínimo, 5 determinaciones, y se comprueba la repetitividad de resultados. Se calcula la permeabilidad a gases con la fórmula general de Darcy aplicada a fluidos compresibles, que

particularizada al oxígeno (q = 2,02 x 10-5 N x s/m2) y con una presión de salida (P1) igual a la presión atmosférica, se transforma en:

Kox = (4,04 x 10-10 x R x L)/ (A x ((P2)2 – 1)) donde:Kox, = Permeabilidad intrínseca (m2).R = Caudal de oxígeno medido a la salida de la célula (m3/s).L = Longitud de la muestra (m).A = Sección transversal de la muestra (m2).P2 = Presión absoluta en la entrada de la célula (bar).

La presión del oxígeno en la cara superior de la muestra, necesaria para establecer el flujo, depende de la permeabilidad de la muestra y varía entre 0,5 y 2 bars.


40

Permeabilidad al oxigeno


41

Permeabilidad al oxigeno


42

Permeabilidad al agua

Permeabilidad agua: Norma UNE modificada: Se recubre con

silicona, se le aplica 5 bar (50 m agua) y se mide la penetración

K agua = (X2 x P) / (2 x h x t )X= penetración (m)P= porosidadH= presión (m)T= tiempo (s)


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Correlación permeabilidad al oxigeno con la permeabilidad al agua Rango permeabilidades medias

P. Agua-P. Oxigeno

P. agua (10-11 m/s) = 2,4615 (P. oxigeno) (10-17 m2) - 2,7437

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30

Permeabilidad al oxigeno 10-17 m2

Perm

eabi

lidad

al a

gua

10-1

1 m

/s


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Documents

Diseno Presas y Control Del Material