ASENTAMIENTOS PERMANENTES POR SISMO EN PRESAS DE TIERRA Y ENROCAMIENTO

Abstract

Una presa es una obra hidráulica constituida por una barrera o cortina fabricada con distintos materiales y otras obras hidráulicas complementarias como la obra de toma, el vertedor, el canal de desvío, etc. Que se construye habitualmente en el cauce de un río, con la finalidad de almacenar el agua para su posterior aprovechamiento. El procedimiento general de análisis de una presa de tierra y enrocamiento sometida a un evento sísmico incluye los siguientes pasos (Seed et al., 1975): a) Se determina la sección de la presa y el sismo de diseño. b) Se calcula la distribución inicial de esfuerzos en el terraplén antes de que ocurra el temblor. c) Seleccionar las propiedades dinámicas no lineales de los materiales constitutivos. d) Se calculan los esfuerzos dinámicos inducidos en el terraplén por el sismo de diseño e) Se determinan los efectos que puedan tener los esfuerzos dinámicos sobre cada elemento f) Se evalúa el factor de seguridad del terraplén durante o después de la acción del sismo g) Si el terraplén es estable, se calculan las deformaciones permanentes. Una deformación permanente sísmica, es la acumulación de deformaciones y desplazamientos plásticos generados por efectos de inercia de las fuerzas sísmicas y la compactación dinámica del material. Para ello se propone describir e implementar un método para estimar los asentamientos permanentes por sismo en PTE a partir de modelos numéricos bidimensionales que consideren los aspectos más importantes del fenómeno analizado. Durante una carga cíclica no uniforme, como la que ocurre durante un sismo, se presentan deformaciones volumétricas permanentes. Con este fin, se realizan análisis de elementos y diferencias finitas donde se modelan los distintos tipos de cortinas con un modelo que permite el cálculo de los cambios de volumen de los materiales. Los modelos de este tipo (Martin, Finn y Seed, 1974; Stanatopoulos, Bouckovalas y Whitman, 1991) permiten establecer una correlación semi-empírica entre la deformación angular y los consiguientes cambios volumétricos, En este estudio, la correlación propuesta por Martin, Finn y Seed (1974) se utiliza: Donde De v , es el cambio en la deformación volumétrica (en %), g es el equivalente de la amplitud de la deformación angular (en %), ev es la deformación volumétrica acumulada, (en %), y las constantes c1, c2, c3, y c4 son parámetros de ajuste del modelo, que dependen de la compacidad relativa y las características del grano. Para obtener estas deformaciones y calcular la pérdida de bordo libre, se proponen realizar modelos numéricos utilizando el método de diferencias finitas con la ayuda del programa FLAC 3D, el cual ya tiene integrado el modelo de Finn para el calculo de deformaciones permanentes.