Presa de gravedad

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 los cimientos. Las presas de gravedad están diseñadas para que cada sección de la presa sea estable e independiente de cualquier otra sección de la presa.

Características

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

La estabilidad de la presa surge principalmente del rango de ángulos de fuerza normales generados de manera viable por los cimientos. Además, la naturaleza rígida de la estructura de una presa de gravedad soporta mal el asentamiento diferencial de los cimientos, 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 socavación del hormigón, que protege contra daños causados por flujos menores que se desbordan. Los grandes caudales inesperados que se desbordan siguen siendo un problema, ya que pueden erosionar los cimientos de las presas. Una desventaja de las presas de gravedad es que sus grandes estructuras de hormigón son susceptibles a presiones de levantamiento desestabilizadoras en relación con el suelo circundante. Las presiones ascendentes 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 poco conductor atrapa este calor en la estructura de la presa durante décadas, expandiendo el hormigón plástico y dejándolo susceptible de agrietarse mientras se enfría. Es tarea del diseñador garantizar que esto no ocurra.

Diseño

Las presas de gravedad se construyen cortando primero una gran parte del terreno en una sección de un río, permitiendo que el agua llene el espacio y se almacene. Una vez que se ha cortado el terreno, se debe probar 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 abra camino alrededor o debajo de la presa. A veces el suelo es suficiente para lograr estos objetivos; sin embargo, otras veces requiere acondicionamiento agregando 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 del soporte de la base: los enfoques de Westergaard, Euleriano y Lagrangiano. Una vez que los cimientos sean adecuados para construir, se podrá 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 tienen forma triangular para proporcionar el mayor apoyo.

Clasificaciones

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

• Las presas concretas incluyen
  • presas de hormigón en masa, hechas de:
    • hormigón convencional: Dworshak Dam, Grand Coulee Dam
    • Roller-Compacted Concrete (RCC): Willow Creek Dam (Oregon), Upper Stillwater Dam
  • albañilería: Aswan Low Dam, Pathfinder Dam, Cheesman Dam
  • presas de gravedad hueca, fabricadas en hormigón armado: Braddock Dam

Las presas compuestas son una combinación de presas de hormigón y de terraplén. 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 por planta (forma):

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

Las presas de gravedad se pueden clasificar con respecto a su altura estructural:

• Baja, hasta 100 pies.
• Medio alto, entre 100 y 300 pies.
• Alto, más de 300 pies.

Terremotos

Las presas de gravedad se construyen para resistir algunos de los terremotos más fuertes. Aunque los cimientos de una presa de gravedad están construidos para soportar el peso de la presa y toda el agua, son bastante flexibles porque absorben una gran cantidad de energía y la envían a la corteza terrestre. Necesita poder 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 represas de gravedad y es por eso que, cada año y después de cada terremoto importante, se deben realizar pruebas para detectar grietas, durabilidad y resistencia. Aunque se espera que las represas de gravedad duren entre 50 y 150 años, es necesario mantenerlas y reemplazarlas periódicamente.