Análisis dinámico de la presa Yuracmayo

Abstract

En este trabajo se desarrolla una metodología para la evaluación del comportamiento dinámico de presas de tierra siguiendo un procedimiento de etapas. En la primera etapa se considera la instrumentación sísmica de la estructura con equipos acelerométricos, como segunda etapa tenemos el procesamiento e interpretación de los registros obtenidos, la tercera etapa consiste en la calibración de un modelo de elementos finitos con el que se pueda obtener una respuesta cercana a la real para los sismos registrados en los equipos instalados y final mente la cuarta etapa consiste en evaluar la respuesta dinámica de la estructura para el sismo de diseño, considerando las propiedades del modelo calibrado. Para la aplicación de la metodología se realizó el análisis dinámico de la presa Yuracmayo, esta estructura es una presa de tierra con una altura sobre la fundación de 56.0m, longitud de coronación de 558.5m y un volumen total de 1.67 MIO m3 de material morrenico distribuido entre sus diversos componentes, esta presa fue instrumentada el ano 2003 con equipos acelerométricos. Del monitoreo de estos equipos, el cual es realizado hasta la fecha se han obtenido algunos registros sísmicos, con los cuales se ha aplicado la metodología descrita. En el capítulo I se describen los antecedentes que llevaron a la ejecución del trabajo, se presentan los objetivos del estudio y finalmente se describe la organización de las actividades realizadas en campo y gabinete. En el capítulo II se hace una descripción del comportamiento de los suelos ante solicitaciones sísmicas, se analizan las condiciones de esfuerzos impuestas por cargas cíclicas tratando específicamente el caso de propagación de las ondas S; así mismo se analiza el comportamiento del suelo como un ensamblaje de partículas elásticas, lo cual permite ilustrar muchos aspectos del comportamiento del suelo bajo pequeñas deformaciones, a continuación se introduce el concepto del módulo de corte máximo y se hace una descripción de las pruebas en campo y laboratorio para su evaluación, seguidamente se describen los diversos factores que afectan este parámetro y las diversas correlaciones existentes para su evaluación. Finalmente se hace una descripción de las curvas de degradación para los diversos tipos de suelos. En el capítulo III se describe la naturaleza de la carga sísmica, así como el uso de los acelerómetros para la cuantificación del movimiento del terreno y los procedimientos para el procesamiento de los registros obtenidos. A continuación se describen los procedimientos para la cuantificación de la demanda sísmica mediante estudios de peligro sísmico y finalmente se analizan los factores que influyen en la respuesta sísmica de presas de tierra. En el capítulo IV se describe el análisis de estabilidad sísmico de presas de tierra, considerando el procedimiento pseudoestático. A continuación se describe el método de los elementos finitos para el análisis dinámico de estructuras de tierra presentando los diversos modelos para caracterizar el comportamiento del suelo, finalmente se describe el método de Makdisi-Sedd para la evaluación de deformaciones permanentes en presas de tierra. En el capítulo V se procede a realizar la calibración del modelo para la presa Yuracmayo, según la metodología ya descrita y utilizando para este fin los sismos mas representativos registrados durante el periodo de monitoreo (2005^2008). En el capítulo VI se procede a evaluar la respuesta sísmica de la presa para el modelo calibrado, considerando los sismos de Lima (1974) y de Moquegua (2001), los cuales fueron escalados a la aceleración pica en la base rocosa. Asi mismo se realiza un cálculo de las deformaciones permanentes para ambos sismos considerando los métodos de Makdisi-Seed y Newmark, encontrándose que la presa es capaz de resistir un movimiento con la aceleración dei sismo de diseño presentando pequeñas deformaciones. A continuación se evalúa el índice de posibles daños en la presa al ser sometida a los sismos considerados siguiendo la metodología de Swiasgood (2003). Finalmente se presentan las conclusiones encontradas en el desarrollo del trabajo y las recomendaciones para futuras investigaciones. Palabras Clave: Análisis dinámico, espectro de respuesta, aceleración espectral, deformaciones permanentes, módulo de corte dinámico.