Tesis doctoral de Luis Altarejos García
Los requisitos de seguridad y economía de las obras de ingeniería en general, y de las presas y embalses en particular, son un imperativo de índole ética además de legal. La particularidad de las grandes presas viene dada fundamentalmente por el hecho de que los extraordinarios beneficios que proporcionan a la sociedad vienen acompañados de un riesgo potencial al que quedan ineludiblemente ligados un gran número de personas y propiedades. la legislación española en cuanto a seguridad de presas ha experimentado un notable desarrollo, de tal modo que la gestión del riesgo aparece ya explícitamente en el cuerpo legislativo como uno de los aspectos fundamentales que debe abordar un país moderno, y se considera la base en la que se deben apoyar las actuaciones para proteger a las personas, los bienes y el medio ambiente. en este contexto, y en el campo de la ingeniería de presas, se están desarrollando y perfeccionando metodologías basadas en el análisis de riesgos, que, además de proporcionar un complemento al enfoque clásico de evaluación de la seguridad, tienen como objetivo permitir una gestión robusta de la seguridad de presas y embalses, introduciendo además criterios útiles para racionalizar las inversiones en seguridad y comprender los riesgos que estas obras representan. las metodologías de análisis de riesgos precisan cuantificar el riesgo, lo que en general implica estimar, para un determinado estado inicial del sistema presa-embalse, y para los diversos modos de fallo, tanto la probabilidad de los eventos de solicitación como la probabilidad condicional de la respuesta del sistema presa-embalse dado un determinado evento de solicitación, así como estimar las consecuencias sobre el medio, dada una determinada respuesta del sistema. del conocimiento de la probabilidad de los eventos de solicitación, que en presas son principalmente los eventos hidrológicos y sísmicos, se ocupan áreas de conocimiento como la hidrología y la ingeniería sísmica, con cuerpos de conocimiento extensos, sólidos, y de gran tradición en la ingeniería. de la estimación de la probabilidad condicional de la respuesta del sistema (fallo parcial, rotura), dado un determinado estado de solicitación, se ha ocupado de forma principal pero no exclusiva, la teoría de la fiabilidad, apoyada en un potente aparato matemático de naturaleza estadística, que ha encontrado en la ingeniería estructural una de sus más fructíferas aplicaciones. el estudio de la estimación de las consecuencias sobre el medio (pérdida de vidas humanas, coste económico de los daños), dada una determinada respuesta del sistema, es un hito más reciente en ingeniería que ha experimentado un notable avance sobre todo a partir de las dos últimas décadas del pasado siglo. fraccionado así el problema, la presente tesis doctoral se centra en el estudio de la segunda de las probabilidades expuesta, es decir, en la cuantificación de la probabilidad condicional de la respuesta del sistema, dado un determinado evento de solicitación, y para el caso particular de presas de hormigón. En el contexto del análisis de riesgos, para obtener esta probabilidad se dispone de tres métodos: referencias históricas, emisión de probabilidades y, finalmente, técnicas de análisis basadas en fiabilidad. La cuestión de la estimación de las probabilidades de la respuesta de un sistema complejo como el sistema presa-embalse ha estado sujeta desde los inicios del análisis de riesgos a controversia y discusión por parte de la comunidad presística. como ya se ha dicho, las técnicas de fiabilidad han sido empleadas con éxito en campos como la ingeniería de estructuras, mientras que su aplicación a infraestructuras como presas ha tenido mucha menos intensidad, debido a diversos factores entre los que se puede mencionar el carácter de prototipo único e irrepetible que es una presa, la interacción con un cimiento dado por la naturaleza, la presencia de agua y el orden de magnitud de las solicitaciones. La complejidad que caracteriza el comportamiento del sistema presa-embalse, con múltiples fenómenos de naturaleza diversa actuando de forma simultánea, se ha resuelto tradicionalmente al estudiar la respuesta introduciendo fuertes simplificaciones en los modelos junto con elevados márgenes de seguridad. Por otro lado, el desarrollo de las técnicas de simulación numérica (elementos finitos, diferencias finitas) y la generalización del uso del ordenador, ha permitido y permite aplicar formulaciones físico-matemáticas complejas a la resolución de problemas relacionados con la seguridad de presas. con este escenario de partida, se presenta en esta tesis doctoral una metodología para mejorar y dotar de mayor robustez a la estimación de la probabilidad condicional de la respuesta del sistema presa-embalse, para el caso de presas de hormigón, que incorpora el empleo de modelos de comportamiento complejos mediante técnicas de simulación numérica, sobre los cuales se aplican técnicas de fiabilidad de diversos niveles de exactitud, y, en particular, técnicas de fiabilidad nivel 3, mediante simulaciones por el método de monte carlo. La variabilidad espacial y temporal de las variables (acciones y propiedades de los materiales) y la incertidumbre inherente a los mismos se considera mediante las correspondientes funciones de probabilidad para cada uno de ellos. se realiza una aplicación completa de la metodología propuesta a una presa de hormigón de gravedad española de titularidad estatal. Partiendo del modelo general de riesgo de la presa, y para un modo de fallo concreto, se obtienen los valores de la probabilidad condicional buscada. La metodología incorpora, además, la evaluación de la repercusión que las probabilidades obtenidas para el modo de fallo seleccionado tienen sobre los resultados globales en términos de riesgo de la presa.
Datos académicos de la tesis doctoral «Contribución a la estimación de la probabilidad de fallo de presas de hormigón en el contexto del análisis de riesgos«
- Título de la tesis: Contribución a la estimación de la probabilidad de fallo de presas de hormigón en el contexto del análisis de riesgos
- Autor: Luis Altarejos García
- Universidad: Politécnica de Valencia
- Fecha de lectura de la tesis: 17/12/2009
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Ignacio Escuder Bueno
- Tribunal
- Presidente del tribunal: joaquín Andreu álvarez
- Juan Carlos De cea azañedo (vocal)
- Francisco Javier Sánchez caro (vocal)
- markus Aufleger (vocal)