Una presa de acero es un tipo de presa (una estructura para incautar o retardar el flujo de agua) que está hecha de acero , en lugar de los materiales de construcción más comunes de mampostería , movimiento de tierras , concreto o madera .
Se construyeron relativamente pocos ejemplos. De las tres construidas en los EE. UU., Quedan dos, la presa de acero Ashfork-Bainbridge , construida en 1898 en el desierto de Arizona para suministrar agua a las locomotoras al ferrocarril de Atchison, Topeka y Santa Fe (ATSF), y la presa de acero Redridge , construida en 1901 , en la península superior de Michigan para suministrar agua a las fábricas de sellos. La tercera, la presa del lago Hauser en Montana, se terminó en 1907 pero falló en 1908.
Las represas de acero resultaron antieconómicas después de la Primera Guerra Mundial, ya que los precios del acero subieron muchas veces en comparación con los precios del cemento, aunque son igualmente sólidos como otros materiales de construcción de represas. [1] Su economía es muy favorable en el siglo XXI debido a los menores costos totales de mano de obra en el sitio, menor costo de transporte de material a granel, disponibilidad de más tiempo de construcción en un año y flexibilidad en el plan de construcción que cumple con los requisitos estatutarios, etc.
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 entra en contacto el agua. Las vigas y las placas están inclinadas hacia abajo, de modo que parte del peso del agua actúa con una fuerza hacia abajo 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 masivos para contrarrestar la fuerza horizontal y el momento flector.
En la versión con puntales directos, que se muestra en la ilustración de la izquierda, todos los puntales son paralelos. Por tanto, 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 puntales, según el diseño) se puede moldear en un truss en voladizo . Al ir todos a la misma zapata, la parte superior de las vigas del tablero está así en tensión y el momento de la sección en voladizo se compensa con el momento en que el agua incide en esa sección.
En ambos tipos de construcción, es típico que las placas tengan una apariencia festoneada, como se puede ver en la ilustración de Redridge Steel Dam , arriba. Es para permitir la expansión / contracción libre de las placas de acero a medida que cambia la temperatura del agua o del ambiente.
Hay dos compensaciones de diseño, el ángulo de la placa de la viga y el ángulo del puntal. Aumentando el ángulo viga / placa hacia la horizontal, la 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 un cabezal aguas arriba dado. Aumentar el ángulo del puntal hacia la vertical reduce el momento horizontal en las zapatas, reduciendo el riesgo de deslizamiento.
Las presas de acero pueden tener o no un aliviadero. El Ashfork-Bainbridge no tenía uno, pero fue diseñado para permitir que el agua se vierte directamente sobre la cresta, mientras que el Redridge tenía un aliviadero y una tubería de agua para suministrar agua a los molinos de sellos aguas abajo.
Los defensores de Steel Dam afirmaron algunas ventajas:
También hubo algunas desventajas conocidas: