7.-Espigones de Gaviones F-cismid Raul

8/14/2019 7.-Espigones de Gaviones F-cismid Raul

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7.DISEÑO DE ESPIGONES DE

GAVIONES

MSc. Ing. Roberto Campaña Toro

[email protected]

JULIO 2004











TIPOS DE ESPIGONES DE GABION:

ASTA SIMPLE

CABEZA DE MARTILLO

BAYONETA



ASTA SIMPLE Son los espigones más utilizados por susencillez y bajo costo.

Tienen mayor aplicabilidad que los otros tipos

Se prefieren espigones inclinados hacia aguasabajo (70o) en el caso de acarreos de grandesdimensiones.

Se prefieren espigonnes inclinados hacia aguasarriba y muy sobresalientes en cauces muyanchos ,con leve pendiente y material detransporte pequeño.













CABEZA DE MARTILLO Son más eficientes en cuanto a la cantidad de

material que logran depositar.

Son mas caros y complicados de construir

Se recomienda cuando se requiera una obra congran longitud de trabajo, localizada en un tramo

recto o una curva amplia (Su forma es apropiadapara conseguir el encauzamiento en estos sitios)*







BAYONETA Son recomendables en cauces anchos y de baja

velocidad, con gran arrastre de sedimento limoso.

Se recomienda en cuces muy anchos , con levependiente y material de transporte pequeño. De

forma muy sobresaliente.

Se recomienda donde las curvas son mas

acentuadas (su funcionamiento es semejante a lacabeza de martillo)*









DISEÑO DE ESPIGONES DELTIPO ASTA SIMPLE







Peligros Estructurales:

Volteo

Deslizamiento

Colapso de cimentación

Presión en los niveles



Peligros Hidráulicos:

1. Abrasión

2. Impacto

3. Corrosión

4. Rodeo



PROCEDIMIENTO DE DISENO1.- Ubicación en planta.

2.- Longitud de trabajo.3.- Longitud de empotramiento.4.- Orientación y separación de los

espigones.5.- Perfil longitudinal.6.- Forma de la sección transversal del espigón.7.- Cimentación.8.- Recubrimiento y Calibre



1.-Ubicación en plantaEl sistema de espigones debe

definir un cauce suave sinirregularidades bruscas:

Definir en una vista en planta el ejedel río y orillas a proteger.

Trazar las líneas paralelas al ejeque demarcaran las futuras orillasbuscadas.

Las líneas imaginarias trazadasindicaran el extremo final de losespigones sucesivos.

Se debe evitar el estrangulamiento

del cauce que tienda a compensar la falta de seccion a costa de lasuperficie reservada alsemidesague contrario, con la

consiguiente afeccion de lamargen izquierda



En tramos curvos, el ancho “B” definido para el río, luego deconstruido el sistema de espigones, debe guardar cierta relación

con el radio de curvatura “r” correspondiente.

2.5 B < r < 8B (cauces de limos, arenas)

• Si los Radios de curvatura son menores, la separacióndisminuye y es más económico revestir la orilla.

• Si los radios son mayores, el río tiende a formar un cauce conmenores radios dentro de la curva y no todos los espigonestrabajan eficientemente



.-i



.espigones

Es conveniente que la longitud de trabajo (Lt)no supere el 25% del ancho del cauce.



El primer espigón estará expuesto en toda su

longitud a la violencia de las aguas, por dichomotivo el primer espigón debe tener la menor longitud de trabajo posible (igual al tirante

máximo), para evitar una desviación violentade la corriente.





3.- Longitud de empotramiento de espigones.

Debe estar entre el 10 % y 25 % de lalongitud de trabajo.

Debe evitar el rodeo de la estructura por parte del agua





4 - Orientación y separación



4. Orientación y separación

de espigones Se recomienda espigones orientados hacia

aguas arriba en ríos anchos de bajapendiente.

Se recomienda espigones orientados haciaaguas abajo en ríos de ancho medio de

fuerte pendiente.

abajo



abajo.

Maza Alvarez, recomienda un ángulo ( ∀ ) entre60 y 70 grados con la tangente a la orilla.

En casos especiales este ángulo puede ser

menor. Primer espigon de la bateria en corrientes muy fuertes.

Curvas muy cerradas con radios de curvaturas

pequeños Curvas irregulares con varios radios de curvatura.

Separación de los espigones



Separación de los espigones.

En tramos rectos:

Se recomienda separaciones (Sp) del orden de 5a 6 veces la longitud de trabajo.

Se mide en las orillas



TAMBIEN PUEDE APLICARSE LA REGLA GRAFICA



–Se tiene en cuenta la ampliación teórica del flujo una vez

que este paso por el extremo del espigon.



En tramos curvos es recomendable laregla gráfica.

En curvas con radio único se recomiendaseparaciones de 3 a 4 veces la longitud de

trabajo.



En general se recomienda separacionesligeramente menores a las teóricas, pues se

pretende que el flujo desviado por la cabeza oextremo de un espigón encuentre al espigónsiguiente en un punto cercano a la margen, sinque llegue a erosionarla y comprometa la

seguridad del empotramiento de dicha obra.

Los interespacios de espigones muy largos se

rellenan con dificultad, por lo cual se recomiendaconstruir una primera etapa de espigones cortosque luego se prolongarán cuando el relleno

conseguido se considera suficiente.

Espigones orientados hacia



p g

aguas arriba La experiencia ha demostrado que los espigones

hacia aguas arriba son eficaces para lasedimentacion de los interespacios.

Los espigones a contra corriente obligan a tener separaciones menores entre los mismos con elconsiguiente incremento del volumen de obra.





Schroder recomienda:

- Inclinaciones hacia aguas arriba entre 72o y 85

o.- Separación entre espigones del orden de 4.5

veces la longitud del espigón



La forma sera recta cuando se requiera poca

longitud de trabajo en la obra.

5.- Perfil longitudinal



g

Se recomienda una pendiente longitudinal hacia adentro del cauce.

El espigón debe tener una altura mínima en la cabeza y una altura

insumergible en la orilla.

Se recomienda que la altura mínima sea ligeramente superior a ladel tirante en estiaje, de manera de reducir los vórtices que se

producirán en las proximidades de la cabeza por el encuentro de lacorriente longitudinal del espigón y la corriente principal del cauce.Maza recomienda alturas mínimas del orden de 0.5 m y pendientesentre 0.05 y 0.25.

Se recomienda que la parte media sea ligeramente superior a la deltirante medio

La parte inicial debe ser insumergible aun ante máximos caudales.



Las obras sumergibles ofrecen menor obstáculo y provocansocavaciones en el fondo menos peligrosas, favoreciendo laextensión de las aguas extraordinarias y así el depósito entrelas obras.

La inclinación de la corona tiene la finalidad de salvaguardar al espigón de aguas arriba y de asegurar el relleno de lasorillas.

Es una buena regla que la cabeza no supere o supere muypoco, el nivel del caudal ordinario, la cabeza horizontal sepresenta particularmente eficaz para inducir las aguas a

profundizar las excavaciones donde se desea obtener uncanal de sequía profundo.



6.- Forma de sección transversal



El ancho de la base coincide con su altura,

presentando escalones de 0.50 m cada ladoy por cada metro de altura.

Se debe realizar un chequeo antedeslizamiento y volteo

Estabilidad por deslizamiento



Estabilidad por deslizamiento El coeficiente de seguridad aldeslizamiento Ss debe ser mayor que 1.3

3.1>∑∑=

d

r s

F F s

Donde:ΣFr : Sumatoria de fuerzas horizontales resistentes

ΣFd: Sumatoria de fuerzas horizontales deslizantes

donde:

Σ Fr = Σ V.tan φ bsiendo

Σ V: Sumatoria de fuerzas verticalesφ b : angulo de rozamiento ( ≅35o)



Estabilidad por Volteo El coeficiente de estabilidad por volteo debe

ser mayor que 1.3.

.31>∑∑= Mr

MsS s

Donde:ΣMs: Sumatoria de momentos resistentes

ΣMr: Sumatoria de momentos volcantes

7.-Cimentacion



Cimentación directa.

Sobre el material del cauce, con la previsión delhundimiento de la obra, en tanto no alcance suposición de equilibrio.

Se recomienda para los cauces formados pormaterial grande, que no sea fácilmenteerosionable, y para la pequeña obra de defensamarginal, como integración al sistema dedefensa más complejo.



Cimentación sobre platea.

También de gaviones, destinada ésta a

hundirse poco a poco con el proceso de laerosión del lecho alrededor de la obra,protegiéndola constantemente.



Debido a la velocidad transversal, V1, que se presenta en el

descenso de las crecidas, deben tomarse medidas para prevenirla mayor erosión de la base del espigón en el paramento deaguas arriba.

En caso de ser el suelo de material fino, la platea a utilizarseaguas arriba será más amplia que la que se emplea aguasabajo.

De acuerdo con esto, debemos considerar un espesor que leproporcione el peso sumergido suficiente para equilibrar lafuerza tractiva máxima y una longitud igual a 1.5 y 2 veces laprofundidad de la socavación máxima esperada.



En caso de ser el suelo de material grueso,

se debe profundizar el espigón a unaprofundidad mayor que la suma de lasocavación local y la socavación general

esperada.



El espigón de gaviones no requiere

excavación para su cimentación, siendonecesario sólo nivelar el fondo para crear elplano de apoyo a una cota, que permita dar

escurrimiento natural al agua y operar enseco, o con un nivel de agua que permitarellenar y efectuar las costuras en losgaviones.



Es necesaria para alejar el fenómeno erosivohacia el cauce.

La longitud libre de la base es del orden de 1.5 a2 veces la cota de erosion vertical prevista enese punto.

Debe extenderse aguas arriba y alrededor de lacabeza del espigón.

Debido a que se prevee que la base se asientedebido a la erosion, se recurre a colchones de

gavión que por su pequeño espesor (0.17-0.30m) son mucho más flexibles que los gavionescaja.

Base Antisocavante







8.- Abertura de Malla yCalibres



Calibres.

Pequeñas Aberturas de Malla proporcionan

mejores caracteristicas de resistenciamecánica.(Compresión, Tracción y Abrasión)

Calibres grandes proporcionan mejorescaracteristicas de resistencia mecánica.(Compresión, Tracción y Abrasión)



EFECTO DE ABRASION

UBICACION EFECTO

9 Recubrimientos



9.- Recubrimientos

El recubrimiento del alambre ya sea con una

capa de triple Zn o con la aleación Zn + Al,mejora la resistencia a la corrosión, conrespecto a un galvanizado simple.

En condiciones severas de corrosión se debe

proteger con PVC.



EFECTO DE CORROSION

UBICACION EFECTO

10 - Zonificación Vertical



10.- Zonificación Vertical

Es posible zonificar verticalmente los gaviones detal manera de obtener mejores resistencias en las

zonas más esforzadas.

La zonificación se da en función de las dimensiones

de malla y los calibres.P. Ejemplo:

Especificar mallas de menores cocadas y mayor calibre

en las partes inferiores de un revestimiento previenedesgastes por abrasión.







Normatividad



Normatividad

El Perú no tiene una norma técnica para la

especificación de Gaviones.

En el mundo existen normatividadesdiversas: ASTM 975-97, ASTM A-641.

BS 1052, BS443



Se debe exigir al proveedor garantías del

producto.

Trabajo por etapas:



Trabajo por etapas:

Es posible también, sobre un proyecto

general de regulación, construir en unaprimera etapa aquellas obras idóneas paraprovocar la modificación más importante, de

manera de dar, una desbastada al cauce,para después proceder gradualmente a larealización de las obras necesarias paracrear el arreglo definitivo.





Río Tumbes - Perú

Fuente: ANDEX



Río Marañón, La Libertad

Fuente: ANDEX

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