Evaluación de Seguridad de Presas de Gravedad de Concreto: Acoplamiento Hidromecánico y Propagación de Fracturas
Autores: Farinha, Maria Luísa Braga; Azevedo, Nuno Monteiro; Oliveira, Sérgio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Evaluación de seguridad
Sistemas de cimentación de presas de concreto
Interacción hidromecánica
Factores de seguridad
Modos de fallo
Propagación de fracturas.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Para la evaluación de la seguridad de los sistemas de cimentación de presas de concreto, este estudio utilizó un algoritmo explícito de pasos de tiempo con pequeños desplazamientos, que simula la interacción hidromecánica y considera la representación discreta de las discontinuidades de la cimentación. La metodología innovadora propuesta permite la definición de factores de seguridad más confiables y la identificación de modos de falla más realistas al integrar (i) leyes constitutivas basadas en el ablandamiento que están más cerca del comportamiento real identificado experimentalmente en interfaces de concreto-concreto y concreto-roca; (ii) un aumento en la altura del agua que puede ser considerado tanto en modelos hidráulicos como mecánicos; y (iii) la propagación de fracturas a lo largo de la interfaz de la presa y la cimentación. Se realizaron estudios paramétricos para evaluar el impacto de las propiedades mecánicas en los factores de seguridad globales de tres presas de gravedad con diferentes alturas. Los resultados obtenidos utilizando un modelo acoplado de propagación de fracturas se compararon con los del método de reducción de resistencia y el escenario de desbordamiento sin considerar el aumento de presión hidráulica. Los resultados muestran que la evaluación de la seguridad debe llevarse a cabo utilizando la metodología propuesta. Se demuestra que la interfaz concreto-roca debe tener preferiblemente un alto valor de energía de fractura o, idealmente, mayores resistencias a la tracción y cohesión y alta energía de fractura asociada. Los resultados también indican que con un modelo de concreto-roca frágil, los factores de seguridad predichos son siempre conservadores en comparación con aquellos que consideran la energía de fractura.
Descripción
Para la evaluación de la seguridad de los sistemas de cimentación de presas de concreto, este estudio utilizó un algoritmo explícito de pasos de tiempo con pequeños desplazamientos, que simula la interacción hidromecánica y considera la representación discreta de las discontinuidades de la cimentación. La metodología innovadora propuesta permite la definición de factores de seguridad más confiables y la identificación de modos de falla más realistas al integrar (i) leyes constitutivas basadas en el ablandamiento que están más cerca del comportamiento real identificado experimentalmente en interfaces de concreto-concreto y concreto-roca; (ii) un aumento en la altura del agua que puede ser considerado tanto en modelos hidráulicos como mecánicos; y (iii) la propagación de fracturas a lo largo de la interfaz de la presa y la cimentación. Se realizaron estudios paramétricos para evaluar el impacto de las propiedades mecánicas en los factores de seguridad globales de tres presas de gravedad con diferentes alturas. Los resultados obtenidos utilizando un modelo acoplado de propagación de fracturas se compararon con los del método de reducción de resistencia y el escenario de desbordamiento sin considerar el aumento de presión hidráulica. Los resultados muestran que la evaluación de la seguridad debe llevarse a cabo utilizando la metodología propuesta. Se demuestra que la interfaz concreto-roca debe tener preferiblemente un alto valor de energía de fractura o, idealmente, mayores resistencias a la tracción y cohesión y alta energía de fractura asociada. Los resultados también indican que con un modelo de concreto-roca frágil, los factores de seguridad predichos son siempre conservadores en comparación con aquellos que consideran la energía de fractura.