Análisis termo-mecánico de la presa de La Breña II durante su construcción: estudio sobre la potencial aparición de fisuraciones de origen térmico

摘要

Roller compacted concrete (RCC) dams, as most massive concrete structures, must face potential cracking due to thermal induced effects. A realistic evaluation of these effects beforehand can be of great help during early design stages in order to guide the decision-making process concerning variables such as joint spacing, mechanical properties of the concrete to be used, best cement dosage and optimum placing temperature for the concrete lifts. This paper presents a detailed non-linear incremental study of the construction process for a 120 m high RCC dam in Cordoba (Spain) in terms of both spatial and time discretization. First, the heat transfer problem is solved in the time domain in an incremental manner, where successive parts of the model representing new concrete lifts are activated as construction of the dam advances. This time-evolving thermal field is then exported to the mechanical model, where the resulting thermal stresses are calculated at the end of each lift placement. Results obtained reveal that high tensile stresses appear at the dam foundation and at the upstream and downstream exposed faces. As a result, at these areas cracking and consequently, excessive seepage may occur. The analysis performed in this work provides a valuable assessment tool for certain design features of the dam (both geometry and material properties) and for its construction conditions regarding cracking minimization.%Las presas de hormigón compactado con rodillo, como la mayor parte de obras masivas de hormigón, deben enfrentarse a la potencial aparición de fisuras derivadas de efectos térmicos. Un estudio detallado de esta potencial fisuración puede ser de gran ayuda en las fases iniciales del proyecto, puesto que puede proporcionar información útil para la toma de determinadas decisiones sobre variables tales como el espaciado entre juntas, las propiedades mecánicas del hormigón a considerar, la dosificación del cemento o la temperatura óptima de puesta en obra del hormigón. Este artículo presenta los resultados de un análisis incremental no-lineal del proceso constructivo de la presa de La Breña II, en Córdoba, de 120 m de altura. Primero, se lleva a cabo un análisis transitorio de transferencia de calor en el dominio del tiempo, en el que las sucesivas tongadas de hormigón se van activando en el cálculo conforme avanza la construcción de la presa. El campo resultante de temperaturas es exportado con posterioridad al modelo mecánico, donde se calculan las tracciones resultantes al final del hormigonado de cada tongada. De acuerdo con los resultados obtenidos, en el cimiento de la presa y en los paramentos aguas arriba y aguas abajo, se desarrollan importantes tracciones, por lo que pueden presentarse estados de fisuración que den lugar a la filtración de agua. Los análisis desarrollados constituyen una valiosa herramienta para la definición de determinados aspectos geométricos, mecánicos y constructivos de la presa, de cara a minimizar el riesgo de fisuración. En opinión de los autores, estas herramientas de simulación avanzada pueden utilizarse ya de un modo fiable y asequible en el diseño de estructuras masivas de hormigón, cuyo análisis detallado hace unos pocos años era imposible.