Presa de acero

Una presa de acero es un tipo de presa (una estructura para retener o retardar el flujo de agua) que está hecha de acero , en lugar de los materiales de construcción más comunes: mampostería , movimiento de tierras , hormigón o madera .

Se construyeron relativamente pocos ejemplos. De los tres que se construyeron en Estados Unidos, quedan dos: la presa de acero Ashfork-Bainbridge , construida en 1898 en el desierto de Arizona para abastecer de agua a las locomotoras del ferrocarril Atchison, Topeka y Santa Fe (ATSF), y la presa de acero Redridge , construida en 1901 en la península superior de Michigan para abastecer de agua a las fábricas de sellos. La tercera, la presa del lago Hauser en Montana, se terminó en 1907, pero falló en 1908.

Después de la Primera Guerra Mundial , se descubrió que las represas de acero no eran rentables , ya que el precio del acero aumentó en muchas veces, en comparación con los precios del cemento. ^[1] Su economía es muy favorable en el siglo XXI debido a los menores costos totales de mano de obra en el lugar, los menores costos de transporte de material a granel, la disponibilidad de más tiempo de construcción en un año y la flexibilidad en el plan de construcción que cumple con los requisitos legales, etc. ^{[ cita requerida ]}

Las presas de acero utilizan una serie de zapatas ancladas en la tierra. Estas zapatas sostienen puntales que a su vez sostienen una serie de vigas de cubierta que a su vez sostienen placas de acero. Son estas placas con las que el agua entra en contacto. Las vigas y las placas están inclinadas en dirección a la corriente de agua, de modo que parte del peso del agua actúa con una fuerza descendente sobre los puntales y las zapatas, manteniéndolos en su lugar. Si las placas fueran verticales, como en una ataguía de acero , toda la fuerza sería horizontal y se necesitarían puntales y anclajes mucho más grandes para contrarrestar la fuerza horizontal y el momento de flexión.

En la versión con puntales directos, que se muestra en la ilustración de la izquierda, todos los puntales son paralelos, por lo que no hay fuerza de tracción en las vigas de placas.

En la versión con puntales en voladizo, que se muestra en la ilustración de la izquierda, el puntal superior (o los puntales, según el diseño) se pueden transformar en una armadura en voladizo . Al colocarse todos sobre la misma zapata, la parte superior de las vigas del tablero se encuentra en tensión y el momento de la sección en voladizo se compensa con el momento del agua que incide sobre esa sección.

En ambos tipos de construcción, es habitual que las placas tengan un aspecto festoneado, como se puede ver en la ilustración de la presa de acero Redridge , arriba. Esto es para permitir la libre expansión/contracción de las placas de acero a medida que cambia la temperatura del agua o del ambiente.

Existen dos compensaciones en el diseño: el ángulo de la placa de la viga y el ángulo del puntal. Al aumentar el ángulo de la placa/viga hacia la horizontal, el componente normal de la fuerza aumentará hacia la vertical; esto significa que las zapatas no necesitan resistir tanta fuerza horizontal, pero requieren más acero para una determinada carga aguas arriba. Al aumentar el ángulo del puntal hacia la vertical se reduce el momento horizontal sobre las zapatas, lo que reduce el riesgo de deslizamiento.

Las presas de acero pueden tener o no un aliviadero. La presa Ashfork-Bainbridge no tenía uno, pero estaba diseñada para permitir que el agua vertiera directamente sobre la cresta, mientras que la presa Redridge tenía un aliviadero y una tubería de agua para abastecer de agua a los molinos de sellos que se encontraban río abajo.

Los defensores de la presa de acero afirmaron tener algunas ventajas:

• Las técnicas de fabricación de acero, incluso a principios del siglo XIX, permitieron una construcción más rápida y económica que la mampostería.
• La estructura está determinada estáticamente, lo que permite cálculos precisos de la carga y la resistencia de los miembros necesarios.
• Dado que el acero es más flexible que el hormigón, es más resistente a fallos catastróficos debido al asentamiento del suelo.
• Las heladas no les afectan como al hormigón o a la mampostería.
• Las fugas no catastróficas se pueden solucionar mediante soldadura.

También existían algunas desventajas conocidas:

• La construcción de buenas zapatas es clave para el éxito de una presa, ya que deben soportar peso, no asentarse demasiado y resistir el desplazamiento horizontal.
• Se desconoce la resistencia a largo plazo de la presa. Los dos ejemplos que aún se encuentran en pie en Estados Unidos no están sometidos actualmente a una carga hídrica significativa.
• La ligereza de la estructura significa que es más vulnerable al desgaste debido a las vibraciones del agua que las presas más grandes.
• Las necesidades de mantenimiento son mayores y se deben abordar el óxido y la corrosión.
• Las tensiones pueden estar bastante concentradas, lo que podría provocar agrietamiento por tensión como modo de falla.
• Al igual que con otras represas, el socavamiento es un modo posible de falla (se cree que esta es la razón por la cual falló la represa del lago Hauser).

• Jackson, Donald C. Grandes puentes y presas estadounidenses, John Wiley & Sons, Nueva York (EE. UU.), ISBN  0-471-14385-5 , 1984; págs. 210–211.
• Ingeniería de riego y energía hidráulica, un libro encontrado a través de Google Books. Una de las pocas fuentes que menciona las represas de acero, dice que existen 3 en los EE. UU. y brinda información. Parte de este artículo utiliza material de este texto.
• Universidad de Queensland Breve historia de las presas de acero por Hubert CHANSON (tendrá que pulsar el botón CONTINUAR para continuar con el artículo después de seguir el enlace). Indica que la presa del lago Hauser se construyó entre 1905 y 1907 y falló en 1908, después de SCHUYLER (1909).