Gaviones y espigones (apunte)

TEMA DISEÑO DE GAVION GAVION EN EL PUENTE DE JANGAS ALUMNO HUESA GRANADOS JHONA JHO NAT TAN PROFESOR: ING. FIDEL ROQUE

APARICIO CURSO: HIDRAULICA FLUVIAL

201

UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO

I.

INTRODUCCION A través de los tiempos, los seres humanos se han ubicado en las cercanías de los ríos, por lo que se hace necesario la construcción de defensas, las cuales son estructuras creadas para prevenir inundaciones, inundaciones, causadas por los desbordamientos de caudales en épocas de lluvia, y así poder proteger tanto a los habitantes como a las infraestructuras que se encuentran en el riesgo hídrico. Debido Deb ido a la proble problemát mática ica que presen presentan tan las inunda inundacio ciones nes,, se deb deben en coloca colocar r protecciones en las márgenes de lo ríos. Para poder disear estas protecciones, primero se deben reali!ar ciertos estudios preliminares como son" análisis hidrológico, morfológico, topográfico y estudio de la situación actual, para que estas puedan cumplir con eficiencia su ob#etivo y a su ve! su vida $til, y poder así estimar su altura y la distancia a la que se deben colocar.

%l gavión es una estructura en forma de ca#a fabricada en &alla triple 'orsión( usado para construcción de espigones, muros de encau!amiento, Protección de )ibe )ibera ra,, prot protec ecci ción ón

de

estr estrib ibos os,,

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de

alca alcant ntar aril illa lass ,

muro muross

de

*ontención, protección de 'aludes , canali!ación de )íos, diques 'ransversales, etc.

II.

PROBLEMA

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%l rio +anta es muy caudaloso, %n épocas de invierno aumenta su caudal debido a las precipitaciones abundantes que pueden causar desbordamientos del mismo, provocando daos a las poblaciones que habitan cerca de los alrededores del río, ésta situación trae consecuencias socio económicas en la medida que afectan centros de producción agrícola o industrial y a las estructuras sometidas al riesgo hídrico como vías o edificaciones, por esta ra!ón, para preservarlas, se hace necesario la construcción de defensas para el control de sus aguas, que brinden protección o redu!can los riesgos de inundación tal es el caso de la rivera del rio santa a la altura del puente de #angas.

III.

JUSTIFICACION a reali!ación de este 'raba#o surge como respuesta a un deseo de preservar la rivera del rio santa a la altura del puente de #angas carretera huara!-cara! y así evitar problemas como erosión perdida de terreno inestabilidad de taludes.

IV.

OBJETIVOS General 

Diseo de gavión para proteger estructuras cercanas al río sa!a " "# $%&#a'% '" Ja(as )a**"!"*a +,a*a-  )a*a- a# )%s!a'% '"# $,"!" '" /a(as.

Específicos   

V.

+ealar los materiales adecuados a utili!ar en las defensas. Aprender a disear defensas ribereas ndicar a que distancia se deben colocar estas protecciones.

LOCALIZACIÓN DEL SITIO DE PROYECTO

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%l sitio de proyecto se locali!a en el puente /A01A+ carretera 2uara! 3 *ara! que se reali!a el cruce sobre el río +A0'A, en el municipio de /A01A+, en el departamento de A0*A+2. a locali!ación se observa en el Plano 0o. 4.

Z%a '" )%s!*,))0 '" 2,*% '"

VI.

MARCO TEORICO DEFENSAS RIBEREÑAS.

+on estructuras construidas para proteger las áreas aledaas a los ríos, contra los procesos de erosión de sus márgenes producto de la e5cesiva velocidad del agua, que tiende arrastrar el material ribereo y el socavación que e#erce el río, debido al régimen de precipitaciones abundantes sobre todo en época de invierno, ya que son causantes de la desestabili!ación del talud inferior y de la plataforma de la carretera. %stas obras se colocan en puntos locali!ados, especialmente para

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proteger algunas poblaciones y, singularmente, las vías de comunicación, estas pueden ser efectivas para el área particular que se va a defender, pero cambian el régimen natural del flu#o y tienen efectos sobre áreas aledaas, los cuales deben ser anali!ados antes de construir las obras. Para llevar a cabo un proyecto de defensas fluviales es fundamental contar con una serie de información preliminar o antecedentes que permitan diagnosticar el problema que se quiere solucionar( como" hidrológicos, topográficos y geomorfológicos. Así también se requerirá antecedentes sobre inundaciones anteriores, daos provocados, !onas afectadas, etc.

a) Antecedentes Hidr!"#ics$ +e debe contar con un estudio hidrológico del río, con el fin de determinar los caudales de diseo, que definirán el dimensionamiento apropiado de las obras. %l estudio hidrológico tiene por ob#eto obtener el me#or a#uste, con los datos e5istentes a esa fecha a través las funciones de distribución más aceptadas que permitan conocer el margen de error disponible de cada uno con el ob#eto $ltimo de brindar una herramienta a los tomadores de decisión. os estudios hidrológicos anali!an alturas del pelo de agua y del caudal de paso son elementos básicos para la determinación de las dimensiones y sitio de tra!a más óptimos para disear defensas costeras en áreas de riesgo hídrico.

%) Antecedentes T&#r'(ics  *e+r(!"#ics$ Para esto se requiere de estudios reali!ados de levantamiento aerofotogramétrico y planos topográficos. %l estudio geomorfológico caracteri!a el suelo y determina su composición, granulometría y grado de compactación. %ste estudio #unto con el hidrológico, permitirá determinar los principales parámetros de escurrimiento, velocidad y niveles, para los diferentes caudales.

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c) ,reas de In-ndaci"n$ as verificaciones hidráulicas teóricas, permiten reali!ar el pronóstico de los e#es hidráulicos ba#o diferentes condiciones de caudales. +e deberá delimitar las posibles áreas de inundación en el sector de interés, asociando los períodos de recurrencia de los eventos sealados en el análisis hidrológico con las probabilidades de ocurrencia de éstos.

d) Dia#n"stic$ 6asado en los antecedentes recopilados en la etapa anterior, se deberá reali!ar un acabado diagnóstico de las condiciones actuales del cauce, describiendo el origen del problema que se desea solucionar.

e) O&ti+iaci"n de !a Sit-aci"n Act-a!$ %sta corresponde a pequeas inversiones o traba#os que eventualmente podrían me#orar la situación actual o sin proyecto. %n general, obras de limpie!a y rectificación de cauces pueden constituir un me#oramiento de la situación actual.

() A!ternati/as de Prects$ %n función de los daos que se pretende evitar, se debe plantear la mayor cantidad de alternativas técnicas que den solución al problema. +e plantean soluciones para eliminar los puntos de estrechamiento de cauces, regulari!ación de riberas para me#orar su rugosidad, ampliación general del lecho, construcción de defensas en sectores e5ternos al cauce con el fin de limitar las !onas de inundación, canali!ación, revestimiento de cauces, dar un nuevo tra!ado al cauce para dar descarga en otros sectores posibilitando deprimir el e#e hidráulico, etc.

#) Prese!ecci"n de A!ternati/as$ %n general, corresponde en esta etapa utili!ar criterios técnicos que restrin#an la materiali!ación física de algunas alternativas. a construcción de defensas costeras es una estrategia recurrente para la

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protección de obras civiles, bienes e infraestructura de servicios en áreas de riesgo hídrico, sin embargo toda defensa en sí misma encierra una parado#a dado que al incrementar la altura del terraplén se protege una mayor superficie 0 aunque ante un eventual colapso la destrucción es proporcional a su altura. Definir la altura más adecuada para una defensa costera puede resultar incompleta, si solo se contemplan los componentes técnicos, físicos y de materiales de la obra. 7n aspecto relevante y significativo es el relacionado al ámbito de protección de la estructura en términos productivos. as obras de defensa riberea estarán sometidas a diferentes efectos en mayor o menor grado seg$n se presenten las condiciones hidráulicas y la naturale!a del terreno de fundación. %stos efectos son" 8 Deformabilidad y resistencia de la fundación. 8 Posibilidad de la socavación de la base. 8 %stabilidad. 8 %fecto abrasivo por transporte de material de fondo. Por otra parte, las obras además de ser eficientes, deben ser económicas, para lo cual se considera los siguientes factores" 8 Disponibilidad y costo de materiales de construcción. 8 *osto de construcción 8 *osto de mantenimiento. 8 Durabilidad de las obras.

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8 *ondiciones constructivas. 8 *orrespondencia con obras colindantes. a forma y el material empleado en su construcción varía, fundamentalmente en función de" 8 os materiales disponibles localmente. 8 %l tipo de uso que se da a las áreas aledaas. 1eneralmente en áreas rurales se usan diques de tierra, mientras que en las áreas urbanas se utili!an diques de hormigón.

GAVIONES

%l gavión es una estructura en forma de ca#a fabricada en &alla triple 'orsión( usado para construcción de espigones, muros de encau!amiento, Protección de )ibera, protección de estribos, cabe!al de alcantarillas , muros de *ontención, protección de 'aludes , canali!ación de )íos, diques 'ransversales, etc. Podemos fabricar todos los tamaos de gaviones seg$n requerimientos del cliente, con o#o de 49 cm 5 49 cm o de :.; cm 5 :.; cm( en alambre galvani!ado o recubierto de P<* en calibre 0o. 4= >6?1 @.4= mmB o en *alibre 0o. 4@ >6?1 @.:C mmB. os gaviones pueden tener diferentes aspectos, es muy frecuente encontrarlos con forma de ca#as, que pueden tener largos de 4,;, @, = y  m, un ancho de 4 m y una altura de 9,; ó 4,9 m Tipos de Gaviones

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Gavión Tipo a!a" +on paralelepípedos

regulares de dimensiones variadas pero con alturas de 4.9m a 9.;9m( conformados por una malla metálica te#ida a doble torsión para ser rellenados en obra con piedras de dure!a y peso apropiado, como se muestra en la siguiente Gavión Tipo olc#ón

+on aquellos cuya altura fluct$a entre 9,4:m - 9,=9m y de áreas variables. +on construidos en forma aplanada para ser utili!ados como revestimiento antierosivo, antisocavante para uso hidráulico y como base-!ócalo >&e#orador de capacidad portanteB en la conformación de muros y taludes.

Gavión Tipo Saco +on generalmente de forma cilíndrica siendo sus dimensiones variables ya que se

conforman para obras de emergencia o de aplicación en lugares de difícil acceso. +e arman generalmente fuera de la obra y se deposita en su lugar mediante el uso de maquinaria de i!a#e. A través de los bordes libres se inserta en las mallas un

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alambre más grueso para refor!ar las e5tremidades y permitir el ensambla#e del elemento.

Ven$a!as" •

Presentan una amplia adaptabilidad a diversas condiciones, ya que son fáciles de construir aun en !onas inundadas

•

Euncionan como presas filtrantes que permiten el flu#o normal del agua y la retención de a!olves.

•

Debido a que los ca#ones de gaviones forman una sola estructura tienen mayor resistencia al volteo y al desli!amiento.

•

*ontrolan eficientemente la erosión en cárcavas de diferentes tamaos.

•

'ienen costos relativamente ba#os, en comparación con las presas de mampostería.

•

'ienen una alta eficiencia y durabilidad >mayor a ; aosB

%sos"

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•

&uros de contención" los muros de gaviones están diseados para mantener una diferencia en los niveles de suelo en sus dos lados constituyendo un grupo importante de elementos de soporte y protección cuando se locali!a en lechos de ríos.

•

*onservación de suelos" la erosión hídrica acelerada es considerada sumamente per#udicial 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 a!olvamiento de la infraestructura hidráulica, eléctrica, agrícola y de comunicaciones que e5iste en la parte ba#a.

•

*ontrol de ríos" en ríos, el gavión acelera el estado de equilibrio del cauce. %vita erosiones, transporte de materiales y derrumbamientos de márgenes, además el gavión controla crecientes protegiendo valles y poblaciones contra inundaciones.

ES&IGONES

7n espigón, rompeolas o escollera es una estructura no lineal construida con bloques de roca de dimensiones considerables, o con elementos prefabricados de hormigón, >cubos, paralelepípedos, dolos y tetrápodos o quadrípodosB, son colocados dentro del agua, en ríos, arroyos o pró5imos a la costa marítima, con la intención de aumentar el flu#o en varias direcciones determinadas, reducir el olea#e o evitar la decantación de arena.

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%l comportamiento de los espigones en la costa marítima está influido por una gran cantidad de factores, lo que hace que sea muy difícil predecir con buena apro5imación los efectos que éste pueda tener en la práctica. Por este motivo es muy importante ensayar el comportamiento de este tipo de estructuras marinas en modelos reducidos .

Espigones al término de un río

os espigones suelen colocarse al final de los ríos para evitar que se forme un estuario el cual no quiere que se forme esto sirve para el encau!amiento del río para que éste muera en la mar. Espigones en los puertos

+e ponen espigones en los puertos para la preservación de los sargos y que no sean arrastrados. 'ambién suelen ponerse una especie de espigón en muelles comerciales como es el caso del puerto comercial de 1ibraltar en estos espigones, los buques atracan y

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las personas son trasladadas a tierra por un ferry en este tipo de espigones, suelen atracar para reali!ar descansos, hacer revisiones o inspecciones o reali!ar el reposta#e de carburantes

VII.

METODOS 1 MATERIALES METODO. %l método usado para la reali!ación de este informe es el observativo y practico ya que se reali!ó una visita a /A01A+ ubicada en la carretera 27A)AF 3 *A)AF donde se hi!o un levantamiento con gps

MATERIALES. G*ámara fotografía G&apa cartográfico de Ancash G1P+ G*omputadora G&ateriales de escritorio VIII.

RESULTADOS 

CAUDAL DE DISE2O OBRAS DE PROTECCI3N %l caudal de diseo que se tuvo en cuenta para el diseo de las obras de protección, que se tratarán más adelante, es de 4CCH.4 mIJs, que corresponde a un período de retorno de 499 aos.

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*K*7L+ D% D+%ML *A+L 4" %&P7/% D% '%))A N +L6)%*A)1A <%2*7A) Para la determinación del peso del muro y el centro de gravedad, dividimos su sección en tres figuras geométricas con propiedades conocidas, cuyos valores se muestran a continuación en el *uadro 0O4@

Pes Pr&i &.&. Para un peso específico de relleno de gavión de @;99 gJm=, corresponde un peso propio por metro de longitud de 4;999 gJm. p.p.Q 4;999 gJm

Centr de *ra/edad.

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S%recar#a 4$ +e tomó una altura de relleno equivalente a una sobrecarga vehicular de @ pies o C9 cm seg$n la 0orma AA+'2L @99@. q Q y R 2s Q 4:99 gJm= R 9.C m Q 49@9 gJ m@ Peso 'otal de la +obrecarga ?s" *orresponde a la sobrecarga aplicada sobre el relleno del cuerpo inferior del muro, en la cual para efectos de cálculo, 4.@@ m es la dimensión en profundidad >transversal al e#e de la víaB, de aplicación de la carga distribuida de 449 gJm@ >ver sección gavión en plano del sitio W7). ?sQ qR Q 49@9 gJ m@ R 4.@@ m Q 4@. gJm.

Pes de! Re!!en 5r$ *orresponde al relleno colocado contra la cara interna vertical del muro, el cual tiene un volumen ver sección gavión en plano del sitio 0O:B.
Ce(iciente de E+&-6e Acti/ 7a$ %l cuerpo del muro en gavión tiene la posibilidad de despla!arse, por lo cual se desarrolla un estado de %mpu#e Activo. Por medio del empleo de la %cuación de )anSine se calcula el *oeficiente de %mpu#e Activo como.

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E+&-6e Acti/ de! s-e! Ea$ %aQ4J@R>y R 2A@BRa Q >4J@ R 4:99 gJm= R >@ mB A@ B R 9.@; Q C@ gJm. Aplicado a 2J= Q 9.C: m desde la base del muro

E+&-6e de !a s%recar#a Es$ %s Q >y R 2sBR2Ra Q 4:99 gJm= R 9.C9 m R @ m R 9.@; Q ;:: gJm. Aplicado a 2J@ Q 4.9 m desde la base del muro

E+&-6e Tta! Ea8s$ +e calculó como el empu#e del suelo más el empu#e de la sobrecarga de la siguiente manera" %aNs Q %aN%s Q C@ gJm N ;:: gJm Q 4;= gJm.

Res-!tante de !as (-eras /ertica!es R/$ +e calcula como la suma del peso propio, el peso del relleno y el peso total de la sobrecarga. )v Q p.p N ?r N?s Q 4;999 gJm N4:H; gJm N 4@. gJm Q 4H9@. gJm.

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I9.

CONCLUCIONES 

%l muro de gavión, es uno del más apropiado, ya que es una obra construida con materiales fle5ibles, que cumplen con las e5igencias establecidas, y puede adecuarse a deformaciones que puedan producirse una ve! puesta en funcionamiento.



%n muchos casos las estructuras de defensas ribereas son dimensionas con una falla conceptual, ya que quedan e5puestas a la acción de la velocidad del agua en su base, lo cual provoca socavamiento y erosión al pie de la obra. 7na solución adoptada para evitar este problema es la plataforma de deformación, que es compuesta por gaviones tipo colchón, son elementos fle5ibles posicionados en frente de la estructura, que al deformarse, acompaan la erosión del fondo, evitando así que esta alcance la base de la estructura y la destabilice.

9.

RECOMENDACIONES



Para evitar inundaciones se deben construir defensas cercanas a los cursos de



agua, sin desviar el cauce natural de un río, ni taponar caos o desagTes. %n periodos de invierno cuando ocurra alta pluviosidad se debe intensificar la red de muestreo en las áreas críticas y equipar al Departamento de 2idrología



de instrumentos, materiales, vehículos y personal técnico capacitado. )eali!ar #ornadas de limpie!a y mantenimiento de las quebradas, arroyos y



drena#es, antes del periodo de lluvia. 0o construir desarrollos habitacionales que constituyan alto potencial de



riesgo para desastres. +e propone la Aplicación de 1erencia para la construcción de Defensas )ibereas, por cuento permite llevar de una forma fácil y ordenada la secuencia de operaciones seg$n su ordenamiento cronológico constructivo, así

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como también estimar el tiempo de inicio y culminación de las actividades y la distribución de recursos, equipos y materiales.

9I.

BIBLIO*RAFIA 1. BADILLO J. y RODRIGUEZ. Mecánica de Suelos. Tomo II. 2. REIMBERT M y A. Muros de Contención. Tomo I. (1976).

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UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO 3. LOPEZ CADENAS ! L"#$o %. Diques para la Corrección de Cursos Torrenciales y Métodos de Cálculo. &. %ELD J#'o. Biblioteca Internacional del Ingeniero Civil. o"*m!$ III. E+'+o$!, C+!$'+# y T-'$+'#, S.A. (19//). D! I$0!$!0 . 444.4+5+!+#.o84+5+8D!!$,#:+!!;#. 6. 444.0oo#<*+0!'0*#.'om 7. =0088o'*m!$0o,.#<.'om.m>8D!0#""!,8176?.=0m"

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Gaviones y espigones (apunte)

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