Efectos hidrodinámicos en presas de arco

• Autor: Vela Calderón, Yoshi Raúl
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2018
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/15747
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/15747
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Hidrodinámica; Presas de arco; Presas - Fluidos; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.01.01

En esta tesis se estudiaron los efectos hidrodinámicos sobre una presa de arco. La interacción fluido-estructura se estimó a partir de tres posibles formulaciones: la formulación generalizada de masas adosadas de Westergaard, la formulación Euleriana y la formulación Lagrangiana. Los efectos generados en cada una de las formulaciones para la interacción fluido-estructura se analizaron preliminarmente sobre un modelo bidimensional considerando un estado plano de deformaciones, conformado por una placa de concreto empotrada en la base que soporta el empuje hidrodinámico de un reservorio rectangular. Además, en este modelo se compararon los resultados obtenidos en la formulación Lagrangiana al variar el coeficiente de Poisson del agua y el coeficiente de disipación en la interfase reservorio-terreno. Posteriormente, sobre la base de los resultados obtenidos en el modelo bidimensional, se analizó un modelo tridimensional de la presa Chadín 2, una hipotética presa de arco ubicada en la cuenca media del río Marañón, considerando aspectos como la topografía del terreno y la geometría irregular del reservorio de agua. La solución aproximada de las ecuaciones diferenciales que gobiernan el movimiento se obtuvo con el método de los elementos finitos. Esta solución se determinó en el dominio del tiempo, con las capacidades del programa Comsol Multiphysics versión 5.2, el cual dispone del método de integración directa con el algoritmo denominado alfa-Generalizado. Los análisis dinámicos se realizaron con los acelerogramas sintéticos determinados para la costa del Perú, a partir de los registros sísmicos de Moquegua (2001), Pisco (2007) y Tarapacá (2005). Estos acelerogramas fueron previamente ajustados a un espectro asociado a un periodo de retorno de 10 000 años, a fin de seguir las recomendaciones para el análisis y diseño de “grandes presas” dadas por la ICOLD. Los modelos desarrollados se evaluaron considerando un comportamiento elástico-lineal. La roca de fundación se representó con la formulación de fundación sin masa, la cual considera la rigidez de la fundación, pero desprecia los efectos inerciales, por lo tanto, la aceleración que se ingresa en la base del modelo se transmite a la interfase presa-fundación sin modificaciones ni en la intensidad y ni en el contenido de frecuencias. El método de las capas absorbentes de Caughey se planteó como alternativa a los disipadores viscosos de borde, propuesto por Lysmer-Kuhlemeyer, para representar en la formulación Lagrangiana el fenómeno de transmisión de ondas en la extensión aguas arriba del reservorio. Los casos analizados en esta tesis, con las consideraciones descritas anteriormente, condujeron a las siguientes conclusiones: (a) el método de las capas absorbentes de Caughey es una alternativa eficiente para representar condiciones de borde de transmisión de ondas en medios semi-infinitos, permitiendo además reducir el tiempo de cómputo; (b) la formulación Lagrangiana puede representar un comportamiento dinámico de la interacción fluido-estructura similar a la formulación Euleriana, siempre que se consideren las condiciones de borde y propiedades mecánicas adecuadas para el dominio del reservorio; (c) la formulación generalizada de Westergaard produce resultados conservadores para la interacción fluido-estructura en todos los casos analizados; y (d) la interacción fluido-estructura generalmente incrementa la respuesta dinámica de las presas de arco; sin embargo, esto depende de varios parámetros como: la condición de borde para la absorción de ondas en la interfase reservorio-terreno, la frecuencia de excitación que se ingresa al modelo, entre otras.