Gaviones

Resumen

Este texto trata sobre la sobre las estructuras de gaviones y sus elementos constitutivos, es decir, los gaviones en si. Comenzamos con una introducción al concepto de gavión para seguir hablado de sus características principales, los materiales de los cuales están formados, los distintos tipos de gaviones existentes hoy en día, su proceso constructivo y sus aplicaciones.

Introducción

El término gavión tiene su origen en la palabra latina gabbia, que traducida al español significa jaula. Esta técnica milenaria ya era utilizada antes de Cristo por los egipcios y chinos en defensas pluviales en los ríos Nilo y Amarillo. En el siglo XVI, los ingenieros utilizaban en Europa unas cestas de mimbre rellenas de tierra denominadas por sus inventores italianos gabbioni, para fortificar los emplazamientos militares y reforzar las orillas de los ríos.

La técnica del gavión consiste en reemplazar grandes bloques de piedra, que son de difícil transporte y manipuleo, por varios armazones metálicos unidos entre si y rellenados con piedras de pequeñas dimensiones, formando estructuras monolíticas homogéneas.

La tela metálica resiste mucho la tensión, una estructura de gaviones soporta un grado de tensión que comprometería mucho a una estructura de hormigón o mampostería simples. El armazón de tela metálica no es un mero recipiente para el relleno de piedras, sino un refuerzo de toda la estructura. Un gavión bien hecho puede tolerar años de castigo.

Características

Las estructuras de gaviones presentan muchas características interesantes, algunas de ellas exclusivas, entre las más importantes destacan: flexibilidad, permeabilidad, capacidad de soportar esfuerzos a tracción, integración ambiental, versatilidad, bajo costo, fácil puesta en obra, durabilidad y adaptación a las nuevas situaciones de trabajo.

Las obras en gaviones pueden por su flexibilidad absorber asentamientos sin perder su eficiencia, permaneciendo estructuralmente seguras. Como estructuras deformables, todo cambio en su forma por hundimiento de su base o por presión interna es una característica funcional y no un defecto, al contrario de las estructuras rígidas o semirrígidas que pueden ser destruidas aún por pequeños movimientos o socavaciones del terreno en apoyo. Esta flexibilidad les permite, además, que no pierdan el contacto con el fondo cuando éste se va socavando, pues el gavión se va deformando paulatinamente hasta tocar de nuevo el fondo, esta deformación puede llegar a acusarse incluso un séptimo de la longitud del gavión en la parte alta de éste, pero, este lugar es de fácil reparación. Dicha reparación consistiría en colocar nuevos gaviones hasta llegar a la misma cota que teníamos anteriormente.

Los gaviones son altamente permeables y actúan como drenes permitiendo el escurrimiento de las aguas de filtración, eliminando de este modo los efectos de la presión hidrostática.

La malla metálica posee elevada resistencia mecánica a tracción y la doble torsión impide que esta se desarme ante el cortado de un alambre, asegurando que en cada cruce se tenga un punto fijo acotando, de este modo, las deformaciones posibles. Así pues, también las estructuras de gaviones poseen una elevada resistencia debido al gran peso de la obra, la fricción entre las piedras y la resistencia a la compresión de éstas, además los gaviones se sujetan entre sí, lo que produce como resultado una resistencia mayor del conjunto que de la suma de los gaviones por separado.

Los gaviones se integran armónicamente en el paisaje, permitiendo el desarrollo de vegetación sin que esto traiga inconvenientes.

Por la naturaleza de los materiales que se emplean en los gaviones, estos permiten su construcción de manera manual o mecanizada en cualquier condición climática, ya sea en presencia de agua o en lugares de difícil acceso. Su construcción es rápida y entra en funcionamiento inmediatamente después de construido, del mismo modo, permite su ejecución por etapas y una rápida reparación si se produjera algún tipo de falla.

Las estructuras de gaviones son muy económicas ya que sólo a la malla y a la mano de obra puede atribuírsele un precio, ya que las piedras que se utilizan en su construcción abundan, además su puesta en obra es extremadamente sencilla y económica y no requiere mano de obra especializada.

Materiales constituyentes

Los gaviones constan de dos partes claramente diferenciadas: la malla y el relleno.

La malla esta formada por acero galvanizado con zinc, ya que, al ser el zinc más oxidable que el hierro y generar un óxido estable protege al hierro de la oxidación producida por el oxígeno del aire, éste galvanizado consta de tres capas que utilizaran 270 gramos de zinc. En casos de condiciones particularmente agresivas para el zinc se dispone de alambres fuertemente galvanizados que además están revestidos en PVC, los casos donde se produciría una mayor oxidación de la malla son cuando la malla se encuentra alternativamente sumergida y al aire. El calibre del alambre varía entre los 2 mm y los 3 mm. y la apertura de malla varía entre los 7 cm y los 12 cm. Como puede deducirse, a mayor diámetro del alambre mayor resistencia tendrá la estructura y a mayor apertura de la malla menor resistencia tendrá la obra, esto ocurre porque el alambre es el que le da la resistencia a tracción y a corte a la estructura, y por tanto, a mayor cantidad de éste, mayores resistencias.

Las piedras para el relleno deben tener un elevado peso específico (2300-2500kg/m3), no ser friables, poseer un tamaño mínimo superior a la mayor medida de la malla y un máximo que se encuentre en el orden del doble mínimo. A ser posible se utilizaran piedras que se encuentren en la zona de la obra con tal de no encarecer el coste de la obra. El relleno de gavión que ha de formar la base, conviene que se haga con piedras pequeñas a fin de facilitar la flexión del conjunto en caso de socavaciones

Clasificación

Los gaviones están sujetos a dos tipos distintos de clasificación, la primera en base al tipo de su malla y la segunda en base a su forma.

a - Según su tipo de malla

Si nos fijamos en su malla vemos que existen dos tipos de gaviones, los de malla hexagonal (tejidos) y los de malla ortogonal (electrosoldados).

En los gaviones del primer tipo, es decir, los tejidos, la malla esta constituida por una red tejida de forma hexagonal obtenida al entrecruzar dos hilos de alambre por tres medios giros.

No se recomienda utilizar gaviones con aberturas de malla mayores a 8 cm x 10 cm porque una abertura de malla mayor reduciría el área de acero de los gaviones y en consecuencia el debilitamiento de la estructura. La tolerancia en las dimensiones de la abertura de la malla será de ± 10%.

Los gaviones electrosoldados, el segundo de los tipos, son estructuras formadas por alambres con galvanización pesada eléctricamente soldados.

Las mallas están constituidas por alambres eléctricamente soldados, formando cocadas ortogonales, cuyo módulo puede ser de 75 mm x 75 mm y de 100 mm x 100 mm. Los diámetros de los alambres usados en la fabricación de los gaviones electrosoldados dependerán de las condiciones estructurales a las cuales estará sometida la estructura.

b - Según su forma

Otra clasificación de los gaviones viene dada por la forma en si del gavión, pudiendo encontrarnos con gaviones tipo caja, tipo colchón o reno o, por último, tipo saco o cilíndrico. Todos estos gaviones se pueden aplicar en cualquier obra de protección, dependiendo cada uno, de las características que se necesiten trabajar, en el campo ingenieril.

Los gaviones más comunes son los de tipo caja, son paralelepípedos regulares de diferentes dimensiones.

figura 1 - Medidas típicas del gavión tipo caja

figura 2 - Paño extendido de un gavión tipo caja

figura 3 - gavión tipo caja a falta de rellenar

Parecidos a los gaviones caja pero más achatados tenemos los gaviones reno o colchón, que se utilizan como revestimiento flexible por su permeabilidad, flexibilidad y economía.

Los revestimientos de gaviones reno 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.

En los taludes suelen ir colocados en sentido transversal al curso del agua, es decir, en la dirección de la máxima inclinación de las orillas, aunque es más conveniente colocarlos longitudinalmente sobre toda la sección del curso de agua cuando esta presenta una gran velocidad. Por la menor dimensión de la piedra utilizada en los colchones reno, la velocidad del agua que afecta significativamente al material del fondo es menor, por lo tanto, aumenta la protección utilizando este sistema.

figura 4 - Medidas típicas de colchones reno

figura 5 - colchón reno

Por último encontramos los gaviones saco están formados por un solo paño de malla que en sus bordes libres presenta un alambre grueso, dicho alambre pasa alternativamente por las mallas para permitir el montaje en obra del gavión. Con este paño se forma un cilíndro. Este tipo de gavión es extremadamente versátil pues, al tener esta forma, puede ser rellenado en cualquier lugar de la obra y luego ser colocado con auxilio de equipo mecánico o por obreros en el lugar adecuado, como por ejemplo el fondo de un río, donde sería imposible realizar su rellenado, en este caso los gaviones serían rellenados en el margen del río y después se les haría rodar por el talud hasta alcanzar el el fondo del río quedando paralelos a la corriente

El gavión saco es, por tanto una herramienta fundamental en obras de emergencia, en lugares de difícil acceso y en obras sumergidas o apoyadas en suelos con baja capacidad portante. En aquellos lugares sumergidos o con fondos irregulares los gaviones saco rellenan los huecos hasta formar una base horizontal necesaria donde asentaran los gaviones caja. Los gaviones caja se colocaran en dirección perpendicular a la de los gaviones saco.

figura 6 - gavión saco

Proceso constructivo

En la obra los gaviones son montados de forma individual por medio de costuras continuas con alambres de las mismas características 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 unión 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 vacíos. El contacto entre los paños de la red garantiza que, una vez llenados los gaviones, se produzca el roce en toda la superficie de la malla. De esta manera la estructura se comporta de forma monolítica manteniéndose constante la fricción interna de las piedras.

El proceso de construcción de un gavión tipo caja o reno paso a paso podría ser este:

1.- Desempacar y desplegar cada uno de los gaviones

2.-Utilizando los alambres de refuerzo de las aristas, unirlos para formar el paralelepípedo, así como para fijar los diafragmas o separadores interiores, cuidando que el diafragma quede en la misma escuadra de la malla en que está colocado.

3.-Se procede a coser las aristas, para esto utilizamos alambre galvanizado. La forma de coser es haciendo un hilván sencillo, y a cada 10 o 15 cm hacer uno doble, con una vuelta ahorcando el alambre. Para unir los diafragmas al cuerpo de la malla se usa un amarre sencillo, solamente fijando el diafragma al cuerpo del gavión.

4.-Una vez tenemos el gavión armado en vacío, procedemos a colocarlo en su sitio, se recomienda hacer tendidos de los gaviones que se calculen llenar en ese mismo día, en este momento se unen todos entre si, primero con puntos de amarre y posteriormente se efectúa un cosido igual al de las aristas, esto es muy importante, ya que de esta manera tendremos la unión requerida para hacer una obra monolítica.

5.-Procedemos al llenado del gavión. La piedra debe ir acomodada de tal forma que se evite al máximo el número de huecos, para dar el mayor peso específico posible a la obra en cuestión. Se recomienda respetar la capacidad del gavión, ya que una de las fallas habituales consiste en sobrellenar los gaviones, motivando la malformación de los mismos y además utilizando material de relleno de más.

6.-En gaviones de un metro de sección es aconsejable utilizar tensores que se hacen con el mismo alambre que el del cosido. Se colocan dos tensores por metro lineal, pasando el alambre de una cara del gavión a la opuesta, cuidando que el tensor pase, por lo menos, por dos escuadrillas de la malla. Se utilizan dos capas de tensores, una a un tercio del llenado y la otra a dos tercios.

7.-Para cerrar las tapas se auxilia con una barra de línea para hacer palanca y que la tapa llegue a la cara del gavión, se hacen puntos de amarre cada 30 cm, aproximadamente y en seguida se cose a todo lo largo del gavión.

8.-Los siguientes niveles de gavión se unen al anterior cosiéndose con el alambre que se utiliza en los pasos anteriores.

Para la colocación de un gavión tipo saco los pasos a seguir serían los siguientes:

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

2.-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.

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

4.-Enrollar las dos extremidades del alambre grueso entrelazándolas. Repetir las dos últimas operaciones en la otra extremidad.

5.-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 las extremidades hacia dentro.

6.-Al terminar el llenado, cerrar el gavión saco con el mismo tipo de amarre descrito anteriormente.

7.-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.

Usos y aplicaciones

Uno de los usos más importantes de los gaviones son los muros de contención, los muros de gaviones están diseñados para mantener una diferencia en los niveles de suelo en sus dos lados. Las estructuras de contención de gaviones combinan eficazmente las funciones de sostenimiento y de drenaje. En este tipo de obra, las excavaciones para cimentaciones son innecesarias siendo suficiente en general la regularización del terreno

Otro uso importante es la conservación de suelos. La erosión hídrica acelerada es considerada sumamente perjudicial para los suelos, pues debido a este fenómeno, grandes superficies de suelos fértiles se pierden; ya que el material sólido que se desprende en las partes media y alta de la cuenca provoca el azolvamiento de la infraestructura hidráulica, eléctrica, agrícola y de comunicaciones que existe en la parte baja.

Además en control de ríos, el gavión acelera el estado de equilibrio del cauce. Evita erosiones, transporte de materiales y derrumbamientos de márgenes, además el gavión controla crecientes protegiendo valles y poblaciones contra inundaciones. Además de los cauces fluviales se utiliza en protecciones de obras transversales tales como espigones y diques, en obras de derivación pueden ser utilizadas en pequeñas presas para irrigación o abastecimiento y consumo industrial, así como en obras auxiliares como revestimiento de vertederos, protección de obras de toma, etc.

Los gaviones caja y los colchones reno son utilizados también para la ejecución de alas y estribos de puentes y para la protección de los mismos, incluso en aquellos construidos con otros materiales, tanto en carreteras como en áreas urbanas o rurales.

Finalmente vemos q proporcionan también un efectiva protección para las alcantarillas de carreteras y ferrocarriles. La rugosidad y flexibilidad de la estructura le permite disipar la fuerza del flujo del agua y proteger la salida de la alcantarilla contra la erosión.

Bibliografía

Desgraciadamente el material escrito sobre gaviones en soporte de papel es mínimo, por la cual cosa, la información obtenida para la confección de este texto ha sido recopilada a través de Internet. Estas son las páginas utilizadas: