diseno presas y control del material
Post on 21-Oct-2015
47 Views
Preview:
TRANSCRIPT
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
3F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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.
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
5
Ensayos y Material de ensayo
Unión entre tongadas (finales 80)
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
6
Unión entre tongadas (mediados 80)Madurez, consistencia y tipo de tratamiento
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
Hormigón Tipo A (20º C y humedad relativa 50 y 100 %)
9
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
HormigónR. Compresión 28 días (Mpa)
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)
HormigónR. Compresión 28 días (Mpa)
Principio fraguado hormigón
(h:m)
Final Fraguado hormigón
(h:m)
B 10,2 9:00 26:30:00
10
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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)
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
12
Presa de Palomino Republica Dominicana (2010)Fuente: Congreso Argentino Presas
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
14
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
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
15
Comentarios Andriolo
Tipología y diseño de Presas HCR
16F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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.
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
17
Car
acte
ristic
as ju
nta
Madurez
IIIII
I
Presas de Rialb Presas homogénea
18
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
PRESA DE EL VALPresa Pantalla
19
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
21
Car
acte
ristic
as ju
nta
Madurez
III
Filtración en presas HCR22
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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)
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
23
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.
Fuente: MICROCEMENTO HIDRÁULICO SPINOR® A12 (Internet)
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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.
Fuente: MICROCEMENTO HIDRÁULICO SPINOR® A12 (Internet)
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
25
Paramentos
Paramentos Aguas Arriba Hormigón HCR Paneles
prefabricados con o sin membrana
Hormigón enhebrado Aguas Abajo Hormigón enhebrado Sin encofrar
26
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
27
Galerías
Galerías (mas separadas del paramento que con HC) Encofrada (hormigón enhebrado
tmax menor) y losa superior Elementos prefabricados.
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
28
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
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
Tomas y desagües de fondo
Es a considerar: Adosar la torre de toma Ubicar la cámara de control de
desagües fuera de la presa
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
31
AliviaderosParamento vertiente escalonado Cenza y Puebla de Cazalla
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
32
REPARACIÓN DE PRESAS.
33F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
Presa del Guapo
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
34
Presa del Guapo
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
35
Presa del Guapo
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
36
MEDIOS DE CONTROL DEL HORMIGON HCR.
37F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
38
Porosidad abierta.
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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.
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
40
Permeabilidad al oxigeno
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
41
Permeabilidad al oxigeno
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
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)
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
43
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
F. Rodrigues Andriolo y J. Diez-Cascón. Diseño Presas HCR. SEPREM
44
top related