Proteccin de Cauces
Proteccin de cauces
La proteccin de un cauce contra socavacin consiste en tomar todas aquellas medidas necesarias con el fin de hacerlo menos vulnerable a daos durante crecientes.
Es especialmente importante proteger el cauce y las estructuras construidas en l para evitar riesgos a la estabilidad.
Casos de proteccin: Estructuras en construccinEstructuras existentes
Usos de las medidas de proteccin
ControlarDemorarMinimizar Monitorear
problemas de estabilidad de cauces y de estructuras
Clasificacin: a) Hidrulicasb) Estructuralesc) Monitoreod) Bioingeniera
Medidas hidrulicasLimitan la socavacin
mediante:la modificacin de las lneas de
corriente y la proteccin del lecho y de las bancas del cauce contra las fuerzas
erosivas del flujo de agua.
1) Estructuras de control fluvial Estructuras longitudinales Estructuras transversales Combinacin de estructuras
longitudinales y transversales
2) Otras medidas Dragado de cruces Cierre de brazos secundarios Corte de curvas (meandros)
3) Proteccin local Revestimientos Pilas auxiliares y pantallas aguas arriba Diques de encauzamiento
Medidas estructuralesModifican la estructura
para mejorar las condiciones de
estabilidad de la cimentacin
1) Reforzamiento de lacimentacin de la estructura
Recalces Encamisados Profundizacin Extensin de la cimentacin Mejoramiento del suelo
2) Modificaciones Geometra Reemplazo de elementos parciales Reemplazo de la estructura
MonitoreoRecoleccin continua de informacin del cauce y de la estructura para alertar sobre fallas o problemas potenciales
1) Monitoreo visual
2)Monitoreo coninstrumentacinpost creciente
3) Monitoreo con instrumentacinen tiempo real
Instrumentacin mvil
Instrumentacin fija
BioingenieraEstabilizacin biotcnica de los cauces en que se puede combinar el uso de vegetacin con elementos estructurales.
Vegetacin
La bioingeniera no estmuy bien aceptada para proteccin de estructuras como puentes, por lo que se siguen prefiriendo las soluciones clsicas de ingeniera.
Seleccin de la alternativa de proteccin
Entendimiento del mecanismo que causa el problemaProfundidades mximas de agradacin - degradacinCaractersticas del roParmetros hidrulicosMateriales y equipos de construccin disponiblesImportancia de la obraTipo de actividades permitidas en el cauceCostosEfectos negativos
Medidas hidrulicas:Temporales
Medidas estructurales:Permanentes
Monitoreo:Preventivo
Objetivo de las medidas hidrulicas
Proteger la estructura principal durante crecientes, a costa de su propio dao, por lo que si sufren algn deterioro deben someterse a reparaciones posteriores, lo que siempre resulta mas barato y fcil de hacer, que reparar o reconstruir la estructura.
9 Obras de control fluvial: modifican el flujo con el fin de controlar la erosin del cauce o facilitar la depositacin de sedimentos en un tramo del ro.
9 Acorazamientos: resisten las fuerzas erosivas causadas por un patrn adverso del flujo con el fin de dar proteccin a los materiales erodables situados debajo de la coraza.
1. Estructuras longitudinaleso marginales
Protegen contra migracin lateral de la corriente
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Son obras para proteger directamente la banca de los ros, tanto en curvas como en tramos rectos.
Evitan el contacto directo de las lneas de corriente de alta velocidad, con los materiales de la banca de modo que stos no se laven.
Se construyen directamente sobre las bancas del cauce de un ro o canal, se orientan paralelamente al flujo y se extienden hasta el fondo del cauce,con el objetivo de que las lneas de corriente con alta velocidad, no puedan arrastrar materiales de las orillas.
RevestimientosDefensasTablestacasPantallasMurosMuelles
Protegen contra migracin lateral de la corriente
1. Estructuras longitudinaleso marginales
1. Tipos de estructuras longitudinaleso marginales
Protegen contra migracin lateral de la corriente
1.1 REVESTIMIENTO DE TALUDES
1.2 DEFENSAS O RETARDADORES DE VELOCIDAD
1.3 TABLESTACAS
1.4 PANTALLAS
1.5 MUROS
1.6 MUELLES
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Revestimientos o recubrimientos
Los recubrimientos de taludes son capas de materiales usados para que la corriente no pueda erodar el material del talud y del fondo del lecho del ro.
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Entre estos materiales y el del talud de la banca se coloca un filtro para evitar que las partculas finas pasen por las aberturas de la proteccin.
Evitan que las partculas sean removidas por la turbulencia y los vrtices de la corriente y por las fluctuaciones del nivel del agua, especialmente durante las crecientes.
Tipos de revestimientos
RgidosFlexibles
PermeablesImpermeables
Materiales de revestimientos
Vegetacin Enrocados Losas de concreto Gaviones Colchacretos Bolsacretos
Requisitos de los revestimientosLos taludes, dependiendo del tipo de material de las bancas, deben tener una pendiente entre IV:2H y IV:4H con el fin de asegurar la estabilidad tanto del material a proteger como del protector.Los revestimientos o cubiertas protectoras de las orillas deben ser porosas para permitir el drenaje a travs de ellas y evitar la presencia de subpresiones que levanten y daen la cubierta.La cubierta debe ser colocada sobre un filtro construido de grava gradada o telas sintticas colocado en los sitios donde pueda presentarse movimiento de partculas hacia el exterior.Las medidas protectoras deben extenderse hacia el lecho del cauce con el fin de proteger la pata del talud, especialmente en aquellos casos en que esta erosin sea agresiva y atente contra la estabilidad de todo el talud.La clase de revestimiento a usar est tambin sujeta al tipo de operaciones que son permitidas en el cauce, por ejemplo, el acceso al ro de personas y animales y consideraciones ecolgicas.Los revestimientos deben ser flexibles, hechos con enrocado o gaviones, para que se acomoden a asentamientos y deformaciones, lo que no se logra con un revestimiento rgido de losas de concreto que requieren de gran control en la construccin y durante su vida til.
Requisitos de diseo de los revestimientos
Pendiente estable
Drenaje
Materiales resistentes a la erosin
Filtro
Proteccin de la pata
Zonas a proteger
Proteccin orilla superior
La experiencia sobre muchas corrientes ha demostrado que la vegetacin es inefectiva como proteccin de orillas contra erosin, a excepcin de la interfase superficie del agua y la orilla superior, ya que pastos y arbustos ayudan a proteger las bancas contra erosin causada por el oleaje, alta velocidad superficial de la corriente, y pequeas fluctuaciones en la elevacin del flujo. La vegetacin ayuda a reducir velocidades del agua e induce a la depositacin de partculas contribuyendo a la estabilidad. Cuando las orillas son bajas, los rboles con sistema de races verticales contribuyen a mejorar la estabilidad, pero si las orillas son altas y las races no penetran por debajo de la pata del talud, los rboles pueden contribuir a crear inestabilidades si existe erosin de la orilla inferior. Se busca que la orilla a ser sembrada tenga una pendiente estable y menor del IV:2H.
Vegetacin
Enrocados, prefabricados
Los enrocados son protecciones en piedra o fragmentos de roca que se colocan en los canales en tierra y cauces naturales.
Proteccin con enrocadoObjetivos Proteger el canal de la erosin. Conservar la forma de la seccin transversal del canal, en especial la de los taludes. Proteger estructuras hidrulicas de la accin erosiva de las aguas.
Consideraciones
Existencia o no de roca en las vecindades. Tipo de suelo del canal o cauce natural. Caractersticas hidrulicas del canal (velocidad del flujo, profundidad del agua y tipo de flujo). Comparacin econmica entre el enrocado y otros tipos de protecciones. Peligros que se pueden presentar al no colocar enrocado en los puntos en que se requiere, tales como prdidas en cosechas, destruccin de estructuras, prdida de vidas humanas, etc.
Proteccin de la orilla superior con enrocado
Proteccin con enrocado
Algunos mtodos de clculoMtodo modificado de Isbash
( ) 336
cos10232.0= p
p
GVG
W
Mtodo del Bureau de Reclamacin
10668.0 2
100 = pGVD
Mtodo de Maynord, Ruff y Abt
5.25.0
30 3.0
= ghVhFSD t
ws
w
Filtros
Los filtros son usados bajo el enrocado para evitar la prdida de partculas finas del suelo que se puede producir despus del paso de una creciente en suelos sin o con poca cohesin, tales como gravas y arenas finas.
Granulares
Geotextiles
Requisitos bsicos: estabilidad y permeabilidad.
Proteccin de la orilla inferior
Enrocado
Proteccin de la orilla inferior
Colchones
Excesosde piedra
Proteccin de la orilla inferior
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Proteccin de la orilla inferior con tablestaca
Proteccin de la orilla superior con gaviones
Espesor[m]
Talud
0.300.501.00
Menor de 1V:2HMenor de 1V:1H y mayor de 1V:2HMayor de 1V:1H
La proteccin se logra con una serie de colchones de gaviones consistentes en cajones de malla de alambre rellenos de piedra colocados sobre la ribera y apoyados en un muro de pata.
Revestimiento en gaviones
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Proteccin de la orilla inferior con gaviones
Proteccin de la orilla inferior: gaviones saco
Proteccin de la orilla inferior: gaviones saco
Proteccin de la orilla superior: losas de concreto
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Losas de concreto: orilla superior e inferior
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Losas de concreto: orilla superior e inferior
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Revestimientos con estructuras de patas
Jacks
Se construyen en concreto y se usan normalmente como estructurasde coraza o recubrimiento para los espolones o en taludes.
Tienen mayor aplicacin en obras costeras.
Se usan de dos patas (dolos), de tres patas (tribares), de cuatro patas (tetrpodos), de cinco patas (pentpodos), de seis (hexpodos) y de ocho (octpodos).
Para su construccin se usan formaletas, se transportan y se colocan, para lo cual se dejan ganchos de acero. Una pata va enterrada en el suelo.
Pueden pesar desde algunos kilos hasta 30 toneladas, dependiendodel tamao usado.
Revestimientos con estructuras de patas
Tetrpodos, pentpodos, elementos articulados
Colchacretos
Colchacretos
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Revestimientos con sacos
Sacos traslapados rellenos de arena y suelo se han usado ampliamente alrededor de estructuras hidrulicas como medida de proteccin de emergencia contra avenidas. Esta proteccin es de corta vida a no ser que los sacos se rellenen de mezclas de suelo-cemento o arena-cemento.
Bolsacretos
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Revestimientos con llantas usadas
Las llantas se colocan directamente sobre la fundacin o sobre una tela filtrante y se amarran con alambre, cadenas, o cuerdas de material sinttico, para formar una esterilla. Para disminuir problemas de flotacin se rellenan con tierra, piedra o concreto.
RO PAILA. PUENTE VEREDA LA UNIN, INGENIO LA CABAA
Ladera derecha aguas arriba
Curva atacando estribo izquierdo
Estribo izquierdo, proteccin con sacos en la pata.
Proteccin de los estribos con piedra. Estribo derecho estable, estribo izquierdo atacado por la curvatura del cauce.
Estribo derecho con degradacin de materiales.
Cauce con degradacin vertical. Mirando hacia aguas abajo
Proteccin margen izquierda con neumticos
Proteccin con neumticos rellenos de piedra.
Trinchos aguas abajo para estabilizacin del cauce.Ancho del cauce 8m, profundidad 1.5m
Mirando hacia aguas arriba
Mirando hacia aguas arriba.
Revestimientos con suelo-cemento
En zonas donde el enrocado no sea de fcil consecucin, puede resultar ms barato el uso de bloques hechos de una mezcla compacta de suelo, cemento y agua para estabilizar laderas de ros y canales. Se usan especialmente cuando las laderas consisten de suelos limosos y arcillosos y en ros que experimentan crecientes de corta duracin, ya que este tipo de suelos tiene alta resistencia al corte si estn secos, pero muy poca si estn saturados.
Es importante tener una transicin gradual entre el revestimiento y la zona no protegida lo que se logra colocando enrocado al pie y extendindolo hasta el lmite de la socavacin esperada. El revestimiento se comporta como si fuera rgido por lo que hay que prever drenaje para aliviar presiones hidrostticas.
Zanjas superiores de piedra
Esta proteccin consiste en una pequea zanja de piedra alineada a lo largo de la parte superior del cauce, ya sea colocada en la superficie del terreno, parcial o totalmente enterrada. La banca se va erodando en sentido de la zanja hasta que la desestabiliza y la piedra rueda banca abajo protegindola contra ms erosin.
La altura de la orilla no es una consideracin crtica de diseo, pero s debe hacerse un estimativo de la mxima erosin del lecho a lo largo de la orilla para determinar la cantidad de piedra requerida.
Son estructuras permeables, comnmente construidas en y paralelas a la pata del talud de la orilla para ofrecer proteccin en la base, reduciendo las velocidades laterales por desplazamiento de las lneas tangenciales de corriente de la banca.
1.2 RETARDADORES DE VELOCIDAD
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Pueden ser: Pilotes: metlicos, de concreto y madera Trinchos sencillos Trinchos dobles Enmallados Tetrahedros Vehculos viejos y vagones de trenes
1.2 Defensas o retardadores de velocidad Madera
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Defensas en madera
Retardador o defensas con rieles y alambre
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Retardador con rieles, cable y alambre
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Retardador en tetrahedros de concreto
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Automviles
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
1.3 TABLESTACAS
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Proteccin con tablestaca metlica
Ro Cauca
Proteccin con tablestaca metlica
Ro Cauca
Proteccin con tablestaca metlica
Ro Cauca
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
1.4 PANTALLAS
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
1.5 Muros de proteccin flexibles
Gaviones
Detalle margen izquierda erosionada
RO GUENGUE (PADILLA CAUCA)
Proteccin de banca de la va con muro en gaviones, margen izquierda.
Ancho del cauce 6m h 1.5m altura de banca 5m
MURO DE GAVIONES
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
MURO DE CONCRETO
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Muros de proteccin rgidos
Muros de proteccin rgidos
1.6 MUELLES1.6 MUELLESGRADERIASGRADERIAS
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
Adaptado de Ing. Javier Valencia. UNICAUCA, 2003
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