Revestimiento con redes metálicas

Mecánica de suelos. Malla hexagonal doble torsión. Procesos erosivos en taludes. Desprendimientos de tierra. Aplicación de geotextiles. Gaviones

  • Enviado por: E_moy
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REVESTIMIENTO CON REDES METALICAS DE MALLA HEXAGONAL A DOBLE TORSION.

Definición:

La malla hexagonal actúa como contención pasiva y se usa en el control de procesos erosivos en taludes, debido a su resistencia y forma, conservando la cobertura vegetal y accelerando su desarrollo.

El revestimiento de taludes con estas redes, evita la caida de bloques y piedras de menores tamaños sobre carreteras, ferrocarriles y poblados.

Esta malla hexagonal a doble torsion está diseñada idealmente para dar soluciones a los problemas de taludes rocosos, ya que la red tejida de la malla hexagonal no se desenrada cuando los alambres se raspan. Ademas este tipo de malla hexagonal tiene una alta resistencia mecánica requerida para prevenir un choque peligroso repentino de rocas y disipar la energía de la caída de rocas, creadas por rocas sueltas fracturadas. Antes el peligro que representaba la caida de rocas y el desalojo rocoso de las pendientes colocadas a los lados del camino no se le fue dada la importancia necesaria que ahora se le da.

La tierra no tenía la demanda como ahora, desde que el volumen del trafico y los patrones han cambiado drásticamente. En años recientes, sin embargo, el ensanchamiento de los caminos existentes y la apertura de nuevos caminos y carreteras deberán acomodar las demandas de transportación modernas. Por esta razón nos enfrentamos a la problemática de proteger los caminos de deslaves de una manera segura y eficiente.

Las mayors ventajas sobre otra protección de taludes rocosos con otros sistemas, se basa en las caracteristicas de flexibilidad, su diseño de no-deshilamiento, resistencia superior ante la corrosion.

ASPECTOS A CONSIDERAR PARA SU UTILIZACION

La colocación de la red contra la caída de rocas puede variar de acuerdo a la pendiente, a su naturaleza geofísica y de la posibilidad de anclar la parte superior y la base de la red, de acuerdo al sistema rocoso, en el cual realizará el revestimiento.

Uno de los aspectos para tomar en cuenta en la malla hexagonal es que todos aquellos fragmentos rocosos que se desprenden del talud pueden removerse fácilmente, para eso la red tiene que ser libertada en su base, aproximadamente a un pie de su ancla-je.

Para poder realizar un mantenimiento correcto de la malla hexagonal, esta tiene que anclarse en el pie del talud, ya que es el único lugar que permite liberar todos aquellos fragmentos que por varias causas, sufren desprendimientos y se deslizan por toda la pendiente del talud hasta acumularse en el anclaje de la malla.

Las especificaciones de la malla hexagonal son:

Tamaño del rollo: 15 x 300 pies

Apertura de la red: 3 x 4 nominal ( 8 x 10 cm )

Especificaciones de la ASTM - A 641

Disponible en galvanizado simple y con una envoltura de PVC . en ambientes severamente corrosives. En localidades a orillas del mar, el uso de zinc altamente revestido y PVC revestido es recomendado.

El revestimiento de PVC es 0.0216 de grosor, es aplicado al núcleo del alambre. Esta característica no altera remarcablemente la flexibilidad del producto, el cual ha sido extensivamente usado para gaviones.

PROCEDIMIENTO DE COLOCACIÓN

Anclado en lo alto, la parte de encima de la red deberá estar firmemente anclada a tierra y posiblemente doblada en sí misma a un pie.

No se puede sugerir un método general de colocación asi como los diferentes sistemas deberían ser adaptados de acuerdo a la naturaleza y la condición de la tierra.

Los descritos a continuación:

  • la roca dura agrietada no sujeta a deterioro se anclará la malla hexagonal con pernos de simple o de doble expansion de ½”de diámetro puestos en centros de 3 a 6 pies cada uno.

  • En las rocas compactas sujetas a deterioro se necesitará taladrar una serie de agujeros de al menos un pie de profundidad con centros de 6 pies entre cada uno. Se colocarán barras de refuerzo de acero ( # 4 o #5 ) las cuales serán insertadas. Luego llenando los agujeros con lechada, mortero o resinas especiales.

  • En tierras compactadas a la distancia de 6 pies a centros, se colocarán barras de refuerzo ( # 6 ) de 2 pies de largo, a los cuales se les aran ganchos en forma de “J”, para luego introducirlas en tierra firme, en donde la red se deberá anclar.

  • En las tierras orgánicas y suaves las barras de anclaje de ½ “ de diámetro, colocadas a 6 pies de centro a centro y enterradas en concreto, son las mas recomendadas. En donde la red deberá ser sujetada a las barras por medio de cuerdas continuas de acero. En la mayoría de casos también se usa acero reforzado.

  • Anclando a la faz del talud si es necesario, antes de acostar la red, la pendiente debe ser revisada, haciendo una afinación para remover todas las rocas sueltas. La red de ( 15 pies de ancho ) deberá ser cuidadosamente atada utilizando un cordon de alambre. Cuando un traslape, de un pie como minimo. Los empalmes horizontals deberán ser requeridos si las condiciones del trabajo las dictarán. Cuando sea necesario, para prevenir las rocas sueltas que se deslizan de los taludes se deberá colocar una protección de gavión en el pie del talud y luego anclar la red a el gavión, para que el mismo le sirva de amarre.

  • APLICACION DE GEOTEXTILES EN TALUDES

    Definición:

    En las aplicaciones de geotextiles en taludes, se deben analizar las características naturals que afectan directamente la estabilidad del terreno, como la lluvia, composición natural del suelo, aire, cobertura vegetal, etc.

    Uno de los primeros pasos que se toman en cuenta es la protección de taludes, es la perdida de suelo que sufre un talud en su estado natural, determinándose a través de la ecuación.

    Asi solo = R x K x LS x C x 0.00595

    DONDE:

    As solo = Pérdida de suelo en un talud natural ( sin protección )

    R = Factor de lluvia, estos factores pueden obtenerse a través de agencies gubernamentales ( insivumeh ) y estos reflejan la energía y la intensidad de eventos de tormenta de duración específica.

    K = Factor de erosionabilidad del suelo. La mayoría de los suelos naturals tienen factores K desde 0.10 erosionabilidad baja, y de 0.70 erosionabilidad alta. Esto no es más que determinar la composición del suelo, por medio de porcentajes de arena, limo y partículas de arcilla que constituyen la clase de suelo de nuestro medio.

    LS = Factor de longitud y pendiente del talud

    LS = ( AS/22.13 )^0.5 x ( Sen B/0.0896 )^1.3

    Donde:

    AS= Area drenada ( Q=CIA/360 )

    C = Este factor varía según el area, en este caso es un terreno de area boscosa 0.01-0.20

    I = Intensidad de lluvia

    A = Area del terreno en hectáreas

    B = Angulo de elevación

    C = factor de cobertura del geotextil, para taludes en estado natural C = 1.00 ( sin protección). Este factor C es un valor preestablecido para cada tipo de geotextil, el que varía según la pendiente y la longitud del talud. Mientras más bajo es el factor C más efectivo sera el tipo del geotextil para el control de la perdida de suelo.

    Conociendo la pérdida del suelo que sufren en su estado natural los taludes ( asi solo ) se pueden analizar los diferentes procesos de estabilización del talud.

    PG = Asi solo x C

    PG = Perdida de suelo promedio del talud protegido con geotextil, en un período de tiempo registrado.

    C = Factor de cobertura del geotextil

    Msi solo = Asi solo x 1.7

    Msi solo = Perdida de suelo máxima del talud sin protección en un período de tiempo registrado.

    1.7 = factor multiplicador del suelo promedio del 10 % final de la sección del talud ( pie del talud ), el ultimo 10 % del segmento del pie del talud se usa como la sección transversal del análisis a que los suelos ubicados están sujetos normalmente a volumenes y velocidades de escorrentía mas altos que los suelos de la corona del talud.

    Msi manta = Msi solo x C

    Msi manta = Perdida de suelo máxima del talud protegido con geotextil en un período de protección registrado.

    C = Factor de cobertura del geotextil

    SLT CONTROL DE EROSION EN TALUDES

    La tolerancia de pérdida de suelo SLT por omission, se define como una capa uniforme de suelo 0.25”( 0.64 cm ) o aproximadamente 42 toneladas de suelo/acre. El uso de esta cantidad registrada se basa tanto en pérdida de suelo y en su impacto directo es la estabilización permanente del suelo.

    La remoción de una capa de suelo superficial de 0.25” debido erosion laminar en el pie del talud, signifca que se ha perdido la mayoria de la capa de semilla de esta area.

    FACTOR DE SEGURIDAD ( SF )

    Debido al uso de valores conservadores para los factores C de los geotextiles, un SF de 1.00 como mínimo y de 2 como máximo se recomienda como apropiado y seguro. El factor de seguridad SF lo determinamos a través de la ecuación

    SF = SLT/PG

    Si el Msi manta calculado es menor que SLT , el talud protegido con geotextil se considera estable.

    Si Msi manta es mayor que SLT, entonces la cantidad de pérdida de suelo que exceed la perdida de suelo tolerable, lo convierte en un talud instable, y se recomienda utilizar otro geotextil, siempre hacer el chequeo para verificar si es estable o no.

    EJEMPLO DE APLICACION DE GEOTEXTILES EN UN TALUD

    Estabilizar un talud determinando la clase de geotextil adecuado para lograr una estabilización, el cual posee las siguientes caracteristicas.

    Gradiente del talud 1:1

    Suelo limo arcilloso

    Longitud del talud 8 metros

    Factor de lluvia R=588 mm/hora acre

    Factor de erosion K = 0.33

    Usando un período de protección de 9 meses; de octubre a Julio

    SOLUCION

    Determinando el factor de lluvia ( R )

    El porcentaje del factor R para el fin del período de protección es de 34 % para Julio. El porcentaje del factor R para el mes de inicio del periodo de protección es de 97 % de la precipitación prevista para octubre. ( estas precipitaciones las podemos obtener en el insivumeh, según las cantidades de lluvia esperada para cada mes )

    Precipitación = ( 100% -%R inicial ) + %R final.

    Precipitación = ( 100 - 97 ) + 34 = 37 %

    El geotextil recomendado, según las caracteristicas del talud, es un geotextil tipo C125, con un valor de C de cobertura de 0.088, longitud del talud es de 8 metros y el angulo de elevación de 45 grados.

    Rt = R x %precipitación /100

    Rt = 588 x 37/100 = 217.6

    SLT = 0.25” = 0.64 cm

    No

    Compuesto del Geotextil

    Codigo

    Unidad

    Precio

    1

    Elaborado 100% de paja agrícola

    S75

    M2

    Q.14.64

    2

    Elaborado 100% de paja agrícola

    DS75

    M2

    Q.15.20

    3

    Elaborado 100% de paja agrícola

    S150

    M2

    Q.18.72

    4

    Elaborado 100% de paja agrícola

    DS150

    M2

    Q.20.40

    5

    Elaborado 70% de paja agrícola y 30% de fibra de coco

    SC150

    M2

    Q.24.32

    6

    Elaborado 100% de fibra de coco

    C125

    M2

    Q.28.56

    7

    Elaborado 100% con fibra de polypro-pileno

    P300

    M2

    Q.72.24

    8

    Elaborado 100% con fibra de polypro-pileno.

    C350

    M2

    Q.58.08

    9

    Elaborado con fibra de polipropileno

    Geoceldas

    M2

    Q.112.00

    10

    Elaborado con fibra de poliamida

    Geomantas

    M2

    Q.60.48

    PROTECCION DE TALUDES CON GAVIONES

    Definicion:

    El término gavión tiene su origen en la palabra latina gabbia. Que traducida al español significa jaula. En la ingeniería civil es una técnica milenaria ya utilizada antes de Cristo por los egipcios y chinos en defenses pluviales en los ríos nilo y Amarillo.

    La técnica consiste en reemplazar grandes bloques de piedra, que son de dificil transporte y manipuleo, por varios elementos unidos entre si y rellenados con piedras de pequeñas dimensiones, formando estructuras homogéneas.

    Actualmente, estos elementos son fabricados con mallas metálicas especialmente desarrolladas para este propósito, denominadas mallas hexagonales de doble torsion.

    Las estructuras en gaviones presentan muchas caracteristicas, algunas de ellas son exclusives, haciéndolas sumamente interesantes, desde el punto de vista técnico, constructivo y económico, entre ellas estan: permeabilidad, integración ambiental, flexibilidad, capacidad de soportar esfuerzos de tracción, practicidad, versatilidad, bajo costo, durabilidad y adaptación a las nuevas situaciones de trabajo.

    TIPOS DE GAVIONES

    En ingeniería vial se conocen tres tipos de gaviones que son, gavión tipo caja, tipo reno y tipo saco. Estos gaviones se pueden aplicar en cualquier obra de protección, dependiendo cada uno, de las caracteristicas que se necesiten trabajar, en el campo ingenieril.

    GAVIONES TIPO CAJA

    La malla metálica posee elevada resistencia mecánica y la doble torsion impide que esta se desarme ante el cortado de un alambre, asegurando que en cada cruce se tenga un punto fijo, manteniendo la flexibilidad de la malla y acotando las deformaciones posibles. La permanencia en el tiempo se asegura a través de la fuerte galvanización de los alambres y, en el caso de condiciones particularmente agresivas para el zinc, se dispone de alambres fuertemente galvanizados revestidos en PVC.

    En la obra los gaviones son montados en forma individual por medio de costuras continuas con alambres de las mismas caracteristicas de la red de los gaviones. Las costuras son muy simples, pero es necesario que sean realizadas con cuidado para garantizar el perfecto funcionamiento de la estructura. Las mismas costuras son utilizadas a lo largo de las aristas en contacto, para la union de los diferentes módulos, sea lado a lado o sea sobrepuesto. En el primer caso, el amarre es más simple si es realizado antes del llenado, en el Segundo, con los gaviones superiores vacios. El contacto entre los paños de la red, garantiza que, una vez llenado los gaviones, se produzca el roce en toda la superficie de la malla. De esta manera la estructura se comporta en foma monolitica manteniendose constante la fricción interna de la piedra.

    El alambre utilizado en las costuras y suministrado con los gaviones, es en general de menor diámetro, lo cual lo vuelve más manejable, pero con resistencia suficiente para absorver las exigencies de la estructura.

    Las piedras para el relleno deben tener un elevado peso específico, no ser friables, poseer un tamaño mínimo superior a la mayor medida de la malla y un maximo que se encuentre en el orden del doble minimo.

    LAS CARACTERISTICAS MAS DESTACADAS DE LAS OBRAS EN GAVIONES

    • Gran flexibilidad que permite que la estructura se adapte a las deformaciones del terreno manteniendo su estabilidad y eficiencia.

    • Elevada resistencia debido al gran peso de la obra, la fricción entre las piedras, su resistencia a la compression y la elevada tension de la tracción que es soportada por la malla ( con baja deformación )

    • Permeabilidad adecuada que permite el drenaje de las agues de infiltración eliminando el empuje hidrostático.

    • La puesta en obra es extremadamente sencilla y económica y no requiere equipo ni mano de obra especial. Puede ser usado para el relleno no conto rodado o piedra partida. El relleno puede ser realizado manualmente o con el auxilio de equipo normal de obra.

    • Se integra armónicamente con el paisaje, permitiendo el desarrollo de vegetación sin que esto traiga inconvenientes, asegurándose por el avance y la naturaleza de la estructura construida.

    • Es conveniente inclinar el muro contra el terreno a un ángulo, generalmente de 6 grados pudiendose alcanzar los 10 grados; de esta forma disminuye el valor de coeficiente del empuje activo.

    CRITERIO DE OBRAS EN GAVIONES

    Los gaviones deben ser llenados con piedra de granulometría levemente superior a la abertura de las mallas. Debido a la mayor resistencia que ofrecen los gaviones tipo de caja de altura h = 0.5 mt, es más aconsejable su utilización en las camas inferiors de los muros con altura superior a 6 metros y en apoyos de puentes sujetos a grandes esfuerzos de compression.

    ESCALONES INTERNOS Y ESCALONES EXTERNOS

    Los muros con escalones internos y parámetros externo plano son preferidos, algunas veces, por rezones esteticas y por limitación de espació, pero presentan para altura mayores, la necesidad de algunos escalones externos.

    Los muros con escalones externos resultan desde el punto de vista estático más favorables. En compración a otras obras de contención, los gaviones debido a su alta permeabilidad tienen una seguridad adicional en el caso de actuación de un empuje hidrostático.

    GAVIONES TIPO RENO

    Para el técnico a veces le es dificil elegir entre los numerosos tipo de revestimiento, el adecuado para el caso necesario. A menudo es necesario comparar los revestimientos que poseen las caracteristicas requeridas de permeabilidad o impermeabilidad, de robustez, de flexibilidad, de rugosidad, de durabilidad, de economía y entre ellas adoptar el tipo que de la máxima seguridad.

    Las grandes ventajas de los revestimientos flexibles que poseen los gaviones tipo reno, los hacen preferibles, de los sistemas rígidos y semirigidos.

    Los gaviones reno ocupan un puesto muy importante entre los revestimientos flexibles.

    Las varias etapas de costura y de relleno de los gaviones reno se pueden brevemente resumir como sigue:

    • Colocación y union de los gaviones entre sí.

    • Rellenar los elementos con piedra de diámetro pequeños.

    • Colocación y amarre de las etapas.

    Los revestimientos en gaviones reno y gaviones caja se apoyan directamente sobre el terreno que tendrán que proteger; es necesario, por lo tanto, que el terreno sea suficientemente estable y su inclinación adecuada para prevenir el deslizamiento de la obra

    Ambas condiciones no son estrictamente obligatorias, como podrían ser en el caso de un revestimiento rígido, ya que el revestimiento en gaviones reno pueden adaptarse a notables movimientos de la orilla.

    Desde el punto de vista económico, el gavión reno es, entre los diferentes tipos de revestimiento, uno de los más convenientes. En los taludes es colocado, generalmente, en sentido transversal al curso del agua; es decir, la máxima inclinación de las orillas y perpendicular al sentido de la corriente. Esta disposición, sin embargo, no es obligatoria, a veces, es más conveniente colocar los elementos longitudinalemente a la corriente sobre el fondo y, en el caso de cursos de agua con fuerte velocidad sobre toda la sección.

    Normalmente, los taludes de apoyo son perfilados con pendientes de 1:1.5 y 1:2 según el tipo de terreno, la pendiente máxima en el caso de terrenos vegetados de mediana consistencia y la minima en el caso de aquellos arenosos finos incoherentes.

    La resistencia de los revestimientos en colchones reno depende, además de la robustez de la red metálica, del espesor de la estructura y del tamaño de la piedra de relleno.

    COMPARACION ENTRE REVESTIMIENTO CON GAVIONES RENO Y REVESTIMIENTO CON PIEDRA SUELTA ( RIP-RAP )

    Los revestimientos en piedras sueltas tienen algunas caracteristicas en común con los revestimientos con gaviones reno. El material básico del revestimiento esta formando por piedra y consecuentemente los calculus de estabilidad se fundamentan sobre la teoría de la fuerza de arrastre que no es más que la fuerza del flujo de agua.

    Mientras el revestimiento en rip-rap esta constituido solamente por piedra, los colchones reno estan constituidos también por la red metálica.

    La estabilidad para los colchones reno es el doble que el del rip-rap es la condición límite, mas allá el revestimiento progresivamente se destruye porque sus elementos son arrastrados por la corriente. En el caso de colchones reno, es al contrario, después de los primeros movimientos entra en acción la contención ofrecida por la red metálica hasta obtener una nueva situación de equilibrio con el colchón reno deformado pero aún capaz de soportar condiciones más gravosas sin sensibles deformaciones.

    Por la menor dimension de la piedra utilizada en los colchones reno, la velocidad del agua que afecta significativamente el material del fondo es menor; por lo tanto, aumenta la seguridad para la utilización de este sistema.

    GAVIONES TIPO SACO

    Es un tipo de gavión extremadamente versatile debido a su forma cilindrica y método constructivo, pues las operaciones de montaje y relleno son realizadas en el sitio de la obra para posterior colocación con auxilio de equipo mecánico o por obreros.

    Estas caracteristicas hacen del gavión saco una herramienta fundamental en obras de emergencia, en lugares de dificil acceso y en obras sumergidas o apoyadas en suelos con baja capacidad de soporte.

    Su forma cilindríca se debe a que este tipo de gavion permite el inicio inmediato a obras urgentes, como por ejemplo, en una corriente para desviar y frenar la velocidad del agua, o en otros casos, cuando la altura del agua rebase de 0.50 metros del nivel del cause del río donde se necesita colocar un muro de contención, ya que bastará llegar con ellos hasta el nivel donde se encuentra el agua, para poder continuar la obra con gaviones tipo caja.

    Los gaviones tipo saco se clasifican igual que los gaviones tipo caja, con malla hexagonal a doble torsion y con el mismo alambre galvanizado.

    Estos gaviones saco son elementos constituidos por un unico paño de malla, que en sus bordes libres presentan un alambre grueso que pasa alternativamente por las mallas para permitir su montaje en la obra.

    A continuación se describen los pasos a seguir para su colocación:

    • Se abre el fardo y se desdobla el gavión sobre una superficie plana y rigida. Se pisa la red hasta eliminar las irregularidades

    • Enrollar la red hasta formar un tubo. Cortar dos pedazos de alambre de 50 cm y amarrar los bordes en contacto a partir de las extremidades con vueltas simples y dobles alternadas a cada malla

    • Amarrar en un punto fijo una de las extremidades de alambre grueso que salen de la red. Halar la otra extemidad del alambre hasta cerrar el tubo como un caramelo

    • Enrollar las dos extemidades del alambre grueso entrelazándolas. Repetir las dos ultimas operaciones en la otra extemidad.

    • Colocar a cada metro un tirante en sentido transversal para impedir que el gavión se abra durante el llenado. Empezar el llenado, mecánico o manual, de la extremidades hacia el centro.

    • Al terminar el llenado, cerrar el gavión saco con el mismo tipo de amarre descrito en el paso dos.

    • Finalmente, colocar los gaviones con el auxilio de un equipo adecuado y los gaviones saco pueden ser enganchados a lo largo de la costura o por las extremidades.