Revestimiento con redes metálicas

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.
1
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 ½de 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
2
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
3
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.
4
Rt = R x %precipitación /100
Rt = 588 x 37/100 = 217.6
SLT = 0.25 = 0.64 cm
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Compuesto del Geotextil
Elaborado 100% de paja agrícola
Elaborado 100% de paja agrícola
Elaborado 100% de paja agrícola
Elaborado 100% de paja agrícola
Elaborado 70% de paja agrícola
y 30% de fibra de coco
Elaborado 100% de fibra de coco
Elaborado 100% con fibra de
polypro−pileno
Elaborado 100% con fibra de
polypro−pileno.
Elaborado con fibra de
polipropileno
Elaborado con fibra de poliamida
Codigo
S75
DS75
S150
DS150
Unidad
M2
M2
M2
M2
Precio
Q.14.64
Q.15.20
Q.18.72
Q.20.40
SC150
M2
Q.24.32
C125
M2
Q.28.56
P300
M2
Q.72.24
C350
M2
Q.58.08
Geoceldas
M2
Q.112.00
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
5
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
6
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
7
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.
8