Análisis de la estabilidad al deslizamiento de presas de hormigón mediante modelos numéricos de cálculo avanzados. Aplicación a una presa en la provincia de Sevilla

Abstract

[EN] Risk analysis applied to dam safety consist in a set of methodologies that requires to estimate the probability of the solicitation events as well as the conditional probability of the dam-reservoir system response due to a given event solicitation, as well as estimating the consequences due to the fault. This work focuses on the study both the safety margins of a gravity concrete dam and the conditional failure probabilities of the dam-reservoir system under a given set of solicitation events. These probabilities have been subject since the beginning of risk analysis to discussion by the dam engineers, so this paper tries to compile the latest proposals and with them help to establish a methodological procedure to estimate the conditional probability of failure by sliding of concrete dams in the most efficient way possible. The proposed methodology incorporates the use of complex behavioural patterns using numerical simulation techniques in finite differences method, on which reliability techniques with different levels of accuracy are applied, and particularly Level 3 reliability techniques using the Monte Carlo method. The spatial and temporal variability of the actions and the properties of the materials have been considered by the pertinent probability functions. This methodology has been applied to a gravity concrete dam in the province of Seville, which in addition to the usual uncertainties, presents a process of concrete degradation due to sulphate attacks. Furthermore, this dam has been tested to verify the requirements of the Technical Guide on Dam Safety Nº2 of the Spanish National Committee of Large Dams.

[CA] El anàlisis de riscos aplicat a la seguretat de preses, consisteix en un conjunt de metodologies que en última instancia requereixen de l'estimació de la probabilitat de les diverses hipòtesis de sol·licitacions així com de la probabilitat condicional de la resposta del sistema presa-embasament donat un determinat esdeveniment de sol·licitació, a més de les conseqüències derivades de la fallada. Aquest treball es centra en l'estudi tant dels marges de seguretat d'una presa de formigó de gravetat com de de les probabilitats condicionals del sistema presa-embasament baix un determinat conjunt d'esdeveniments de carrega. Aquestes probabilitats han estat subjectes a discussió des de els inicis de l'anàlisi de riscos per part dels enginyers de preses, pel que aquest treball tracta de recopilar les ultimes propostes per a ajudar a més a establir un procediment metodològic per a la realització de la estimació de la probabilitat condicional de fallada per lliscament de preses de formigó de la forma més eficient i robusta possible. La metodologia proposada incorpora l'ús de models de comportament complexos mitjançant tècniques de simulació numèrica en diferencies finites, sobre les quals s'apliquen tècniques de fiabilitat amb diversos nivells d'exactitud, i, particularment tècniques de fiabilitat de Nivell 3 mitjançant el mètode de Monte Carlo. La variabilitat de les accions i les propietats dels materials, s'ha considerat mitjançant les corresponents funcions de probabilitat. El procediment s'ha aplicat a una presa de formigó de gravetat en la província de Sevilla, la qual a més de les incerteses habituals, presenta un procés de degradació del formigó a causa del atac per sulfats. Addicionalment, per a aquesta presa s'ha realitzat la comprovació del compliment de les prescripcions que marca la Guia Tècnica de Seguretat de Preses Nº2 del Comité Nacional Espanyol de Grans Preses.

[ES] El análisis de riesgos aplicado a la seguridad de presas consiste en un conjunto de metodologías que en última instancia requieren de la estimación de la probabilidad de los eventos de solicitación, así como de la probabilidad condicional de la respuesta del sistema presa-embalse dado un determinado evento de solicitación, además de las consecuencias derivadas del fallo. Este trabajo se centra en el estudio tanto de los márgenes de seguridad de una presa de hormigón de gravedad como de las probabilidades condicionales de fallo del sistema presa-embalse bajo un determinado conjunto de eventos de solicitación. Estas probabilidades han estado sujetas desde los inicios del análisis de riesgos a discusión por parte de los ingenieros de presas, por lo que este trabajo trata de recopilar las últimas propuestas para ayudar además a establecer un procedimiento metodológico para realizar la estimación de la probabilidad condicional de fallo por deslizamiento de presas de hormigón de la forma más eficiente y robusta posible. La metodología propuesta incorpora el empleo de modelos de comportamiento complejos mediante técnicas de simulación numérica en diferencias finitas, sobre los cuales se aplican técnicas de fiabilidad con distintos niveles de exactitud, y, particularmente técnicas de fiabilidad de Nivel 3 mediante el método de Monte Carlo. La variabilidad de las acciones y las propiedades de los materiales, se ha considerado mediante las correspondientes funciones de probabilidad. El procedimiento, se ha aplicado a una presa de hormigón de gravedad en la provincia de Sevilla, la cual además de las incertidumbres habituales, presenta un proceso de degradación del hormigón debido al ataque por sulfatos. Adicionalmente, para esta presa se ha realizado la comprobación del cumplimiento de las prescripciones que marca la Guía Técnica de Seguridad de Presas Nº2 del Comité Nacional Español de Grandes Presas.