Presa de gravedad

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Una presa de gravedad es una presa construida con hormigón o mampostería de piedra y diseñada para retener el agua utilizando únicamente el peso del material y su resistencia contra la cimentación. Las presas de gravedad están diseñadas de manera que cada sección de la presa sea estable e independiente de cualquier otra sección de la presa. ^{[1] [2]}

Las presas de gravedad generalmente requieren cimientos de roca rígida de alta resistencia (ligeramente meteorizada a reciente), aunque en casos raros se han construido sobre suelo.

La estabilidad de la presa surge principalmente de la variedad de ángulos de fuerza normales que genera la cimentación. Además, la naturaleza rígida de una estructura de presa de gravedad no soporta bien el asentamiento diferencial de la cimentación , ya que puede agrietar la estructura de la presa.

La principal ventaja de las presas de gravedad sobre los terraplenes es la resistencia a la erosión del hormigón, que protege contra daños causados ​​por pequeños flujos de desbordamiento. Los grandes flujos de desbordamiento inesperados siguen siendo un problema, ya que pueden erosionar los cimientos de la presa. Una desventaja de las presas de gravedad es que sus grandes estructuras de hormigón son susceptibles a presiones desestabilizadoras de elevación en relación con el suelo circundante. Las presiones de elevación se pueden reducir mediante sistemas de drenaje internos y de cimientos.

Durante la construcción, el curado exotérmico del hormigón puede generar grandes cantidades de calor. El hormigón, que es poco conductor, atrapa este calor en la estructura de la presa durante décadas, expandiendo el hormigón plástico y dejándolo susceptible a agrietarse mientras se enfría. Es tarea del diseñador asegurarse de que esto no ocurra.

Las presas de gravedad se construyen cortando primero una gran parte de la tierra en una sección de un río, lo que permite que el agua llene el espacio y se almacene. Una vez que se ha cortado la tierra, se debe analizar el suelo para asegurarse de que pueda soportar el peso de la presa y el agua. Es importante asegurarse de que el suelo no se erosione con el tiempo, lo que permitiría que el agua se abriera paso alrededor o por debajo de la presa. A veces, el suelo es suficiente para lograr estos objetivos; sin embargo, otras veces es necesario acondicionarlo añadiendo rocas de soporte que reforzarán el peso de la presa y el agua. Hay tres pruebas diferentes que se pueden realizar para determinar la resistencia de soporte de la base: los enfoques de Westergaard, Euler y Lagrangian. ^[3] Una vez que la base es adecuada para construir, se puede comenzar la construcción de la presa. Por lo general, las presas de gravedad se construyen con un material resistente, como hormigón o bloques de piedra, y se construyen en forma triangular para proporcionar el mayor soporte. ^[4]

La clasificación más común de las presas de gravedad es según los materiales que componen la estructura:

• Las presas de hormigón incluyen
  • Presas de hormigón en masa , compuestas de:
    • Hormigón convencional: presa Dworshak , presa Grand Coulee
    • Hormigón compactado con rodillo (RCC) : presa Willow Creek (Oregón) , presa Upper Stillwater
  • Mampostería : presa baja de Asuán , presa Pathfinder , presa Cheesman
  • Presas de gravedad huecas, construidas con hormigón armado: Presa Braddock

Las presas compuestas son una combinación de presas de hormigón y de terraplén . ^[5] Los materiales de construcción de las presas compuestas son los mismos que se utilizan para las presas de hormigón y de terraplén.

Las presas de gravedad se pueden clasificar según su planta (forma):

• La mayoría de las presas de gravedad son rectas ( presa Grand Coulee ).
• Algunas presas de gravedad de mampostería y hormigón tienen el eje de la presa curvado ( presa Shasta , presa Cheesman ) para agregar estabilidad a través de la acción del arco . ^[6]

Las presas de gravedad se pueden clasificar según su altura estructural:

• Bajo, hasta 100 pies.
• Media alta, entre 100 y 300 pies.
• Alto, más de 300 pies.

Las presas de gravedad se construyen para soportar algunos de los terremotos más fuertes . Aunque la base de una presa de gravedad está construida para soportar el peso de la presa y toda el agua, es bastante flexible, ya que absorbe una gran cantidad de energía y la envía a la corteza terrestre. Debe ser capaz de absorber la energía de un terremoto porque, si la presa se rompiera, enviaría una gran cantidad de agua río abajo y destruiría todo a su paso. Los terremotos son el mayor peligro para las presas de gravedad y es por eso que, cada año y después de cada terremoto importante, deben probarse para detectar grietas, durabilidad y resistencia. Aunque se espera que las presas de gravedad duren entre 50 y 150 años, necesitan mantenimiento y reemplazo regular. ^[7]

• Kollgaardand, EB; Chadwick, WL (1988). Desarrollo de la ingeniería de presas en los Estados Unidos . Comité estadounidense de la Comisión Internacional de Grandes Presas.
• Represas de los Estados Unidos: exposición pictórica de las represas más emblemáticas . Denver, Colorado: Sociedad Estadounidense de Represas. 2013.