INDICE

1. REVANCHA 2

1.1. Generalidades 2

1.2. Antecedentes 21.2.1. Topografía 21.2.2. Velocidad del viento 21.2.3. Nivel del embalse 2

1.3. Cálculo de la revancha 21.3.1. Cálculo de R1 = Efecto viento sobre nivel embalse 21.3.2. Cálculo de R2 = Efecto ola 31.3.3. Cálculo de R3 = asentamiento post-construcción 41.3.4. Cálculo de R4 = asentamiento por sismo 51.3.5. Cálculo de R5 = carga vertedero 51.3.6. Revancha total 6

1.4. Ancho de coronamiento 6

Embalse Chacrillas1

CALCULO DE LA REVANCHA

1. REVANCHA

1.1. GENERALIDADES

Por revancha en una presa se entiende la diferencia en cota entre el nivel de aguas máximas normales y el coronamiento.En el cálculo de ella se han considerado los siguientes factores:

R =revanchaR1 =efecto del viento sobre el embalseR2 =efecto olaR3 =asentamiento posterior a la construcciónR4 =efecto sísmicoR5 =sobrelevación del nivel que sobre el embalse por efecto de la crecida de diseño

del vertedero.

1.2. ANTECEDENTES

1.2.1. Topografía

Para la determinación del “fetch”se usó el plano escala 1:5.000 que muestra la zona de inundación del embalse. Las medidas tomadas en éste registraron un “fetch” máximo de 1855 m.

1.2.2. Velocidad del viento

Se considerará como velocidad máxima del viento, en sentido este-oeste, del orden de los 65 km/hr.

1.2.3. Nivel del embalse

El proyecto considera un nivel de aguas máximas normales, lo que se traduce en el nivel m.s.n.m.

1.3. CÁLCULO DE LA REVANCHA

1.3.1. Cálculo de R1 = Efecto viento sobre nivel embalse

La fórmula de Zuilder Zee puede usarse para estimar este efecto.

Embalse Chacrillas2

donde:

V = Velocidad del viento en Km/hr.F = Fetch en KmD= Profundidad media en m. Se toma igual a la altura media de la presa, es decir, se

supondrán 92/2 = 46 m.= Angulo del viento con respecto al fetch (se considera 0º)K = constante (62.000)

1.3.2. Cálculo de R2 = Efecto ola

El libro “Rockfill in Hydraulic Engineering”, D. Stephenson, 1979, recomienda calcular la onda producida por el viento con un “fetch” limitado y aguas profundas con la fórmula de Jonswap.

donde:

H = Altura significativa de la onda.V = Velocidad del viento a 10 m de la superficie en m/s (65 1000/3600=18,06 m/s).F = Fetch en m.

Para ondas en aguas profundas debe darse la siguiente relación entre la profundidad del embalse (HE) y la longitud de la onda (L):

donde T es el período de la onda que se calcula con la relación

Embalse Chacrillas3

luego:

Por lo tanto, He debe ser mayor que 5,34*0,50 = 2,67 m, lo que se cumple, ya que la profundidad media es de 46 m.

Como el 75% de la altura H se sitúa por sobre el nivel medio del agua, la ola llegará a una altura dada por la siguiente expresión:

Para calcular R2 a esta altura debe agregársele el run-up de la ola por sobre el talud (R2’’).

Sin embargo, si la ola chocará contra un muro vertical, como lo es el parapeto del coronamiento, el run-up sería de:

Dado que la ola se reflejará en un paramento que es inclinado en su parte inferior y vertical en la superior, se tomará para el run-up un valor que se presenta en el caso vertical, es decir, 0,67 m.

1.3.3. Cálculo de R3 = asentamiento post-construcción

Las presas de gravas se espera que sufran asentamientos muy reducidos post-construcción.Siguiendo los criterios que fija J. Sherard y B. Cooke en la publicación “The Concrete Face Rockfill Dam”, el asentamiento post-construcción que se tendría en los primeros años (5 años) no sería superior a 13,3 cm, posteriormente el asentamiento seguiría a razón de 4,6 mm/año hasta los 10 años, valor que se reduciría a 2,0 mm/año hasta los 30 años, para seguir después con un ritmo de asentamientos de 0,8 mm/año.

Considerando un período de 100 años, el asentamiento post-construcción quedaría dado por la relación:

Embalse Chacrillas4

1.3.4. Cálculo de R4 = asentamiento por sismo

El asentamiento por sismo depende de la magnitud del sismo y la aceleración máxima que éste produce en el lugar de la obra.

Según el estudio sísmico desarrollado en la Etapa 3, se tienen dos sismos de diseño a estudiar:

Sismo con epicentro en la costa : Ms = 8,1 y amáx = 0,24 gSismo con epicentro en cordillera : Ms = 6,6 y amáx = 0,32 g

donde

Ms = Magnitud Richteramáx = aceleración máxima en la base de la presa

En el tema 61 del decimosexto congreso ICOLD (págs. 152 a 162 del volumen V, efectuado en San Francisco (1988), se calculan las deformaciones de una presa frente a un sismo en función del índice ESI (Earthquake Severity Index), el que tiene la expresión siguiente:

donde PVGA es la aceleración máxima amáx.

Para los dos sismos de diseño se tiene que el ESI determinado es:

De la figura 6 de la publicación antes mencionada, se concluye que el asentamiento por sismo para el ESI mayor será un 0,6% de la altura relativa de la presa, y como ésta es del orden de 100 m, el asentamiento por sismo será:

1.3.5. Cálculo de R5 = carga vertedero

La carga del vertedero se ha calcula en 4,50 m., se tiene que:

1.3.6. Revancha total

De los cálculos de los puntos anteriores se tiene:

Embalse Chacrillas5

Se adoptará una revancha de 6,50 m, lo que deja al embalse con una cota de coronamiento igual a 1338,50 m.s.n.m., nivel que tendrá el coronamiento del muro de hormigón.

1.4. ANCHO DE CORONAMIENTO

Para definir el ancho de coronamiento del muro, se consideraron algunas de las presas de enrocado que se han construido en distintos países del mundo.

De acuerdo a las características de éstas se puede concluir que el ancho de coronamiento varía entre un 8% y un 12% de la altura total del muro.

Aceptando para la presa Chacrillas un ancho de coronamiento igual al 10% de la altura de la presa, que corresponde a un valor medio, y considerando que el muro tiene una altura máxima de 102,5 m (1338.5-1236), se adopta un ancho de coronamiento de 10 m.

Embalse Chacrillas6