DEFENSAS RIBEREÑAS CON GAVIONES Y COLCHONES

DEFENSAS RIBEREÑAS EN GAVIONES

OBJETIVOS DE LA CHARLA

Dar a conocer fundamentos de:

• Flujo Permanente.

• Flujo No Permanente

Diseñar colchon reno:

Espesor del colchon reno.

Longitud del colchon reno.

1894

1971

Contención de márgenes

del Río Reno

EN EL MUNDO

PRESENTE EN MÁS DE 100 PAÍSES!!!!!!

Business Sectors

THE HOLDING GROUP SECI

EnviromentalEngineering

MechanicalEngineering

Real Estate &Construction

EnergyFood and

AgribusinessTobacco Biotechnology

¿CÓMO EVITAR ESTO?

DEFENSA RIBEREÑA

DEFENSAS RIBEREÑAS CON GAVIONES Y COLCHONES

CARACTERÍSTICAS DE LAS DEFENSAS CON GAVIONES

• Estructura FLEXIBLE!!!.

• Bajo Impacto Ambiental.

• Mano de Obra no Especializada.

• No se necesitan equipos especiales.

• Fácil Construcción.

• Se generan muchos puestos de trabajo.

Defensa Ribereña en Oxapampa

Longitud = 300ml

• En construcción en 1892........

DEFENSA EN EL RÍO RENO

DEFENSA EN EL RÍO RENO

Luego de 115 años (Italia)

1893

20032003 2003

DEFENSA EN EL RÍO RENO

• Colchones Reno®

Otros Ejemplos: 196719761986

DEFENSA EN ITALIA

ESTUDIO TOPOGRAFICO

ESTUDIO TOPOGRAFICO

Linea delthalweg

ESTUDIO TOPOGRAFICO

SECCIONES TRANSVERSALES

Thalweg

Thalweg

ESTUDIO TOPOGRAFICO

ESTUDIO HIDROLOGICO

CUENCA: RIO CHICAMA

Punto de aforo:Inicio de la DefensaRibereña.

TOPOLOGIA CUENCA RIO CHICAMA

TRANSFORMACION PRECIPITACION - ESCORRENTIA

TRANSFORMACION PRECIPITACION - ESCORRENTIA

Qpico: Flujo Permanente Gradualmente Variado Unidimensional.

FLUJO NO PERMANENTE GRADUALMENTE VARIADO UNIDIMENSIONAL (Perfil de superfície libre de agua)

FLUJO CUASI NO PERMANENTE GRADUALMENTE VARIADO UNIDIMENSIONAL (Transporte de sedimentos –HEC-6)

HIDRAULICA DE SUPERFICIE LIBRE

Canal prismaticoMetodo del paso directo

Canal naturalMetodo del paso estandar

CONDICIONES DE BORDE

• Superficie de agua conocida.

• Profundidad critica.

• Profundidad normal.

• Curva de calibracion.

y = 14.342x0.086

R² = 0.9776

21

23

25

27

29

31

0 1000 2000 3000 4000 5000

y (

msn

m)

Q (m3/s)

CURVA DESCARGA SECCION 01 - AGUAS ARRIBA

Potencial (Datos)

Yc o Yn

Superficie de aguaconocida = Rastro demáximas avenidas

Flujo Subcrítico: Se requiere la condicion de borde aguas abajo.

FLUJO PERMANENTE

Flujo Supercrítico: Se requiere la condicion de borde aguas

aririba.

Ecuación de Conservación de Energía:

Perfiles de Superficie de agua para Flujo Unidimensional ypermanente en ríos

ef hhg

Vyz

g

Vyz ++++=++

22

22

222

21

111 αα

ClasificaciónClasificaciónClasificaciónClasificación dededede perfilesperfilesperfilesperfiles dededede flujoflujoflujoflujo gradualmentegradualmentegradualmentegradualmente

variadovariadovariadovariado....

dy/dx>0: curva remanso

dy/dx<0: curva caída

Zona 1: Espacio sobre de la línea superior

Zona 2: Espacio entre las dos líneas

Zona 3: Espacio bajo de la línea superior

H: Pendiente Horizontal

M: Pendiente Suave (Subcrítica)

C: Pendiente Crítica

S: Pendiente Empinada (Supercrítica)

A: Pendiente Adversa

2

0

1 F

SS

dx

dy f

α−−

=

Ecuación general para canales prismáticosEcuación general para canales prismáticosEcuación general para canales prismáticosEcuación general para canales prismáticos

Ecuación general para canales no prismáticosEcuación general para canales no prismáticosEcuación general para canales no prismáticosEcuación general para canales no prismáticos

xSg

Vy

g

VyxS f ∆++=++∆

22

22

22

21

110 αα −−

−=∆

fSS

EEx

0

12

2

22

2221

21

111 )(2

1

2)(

2

1

2 fef Sxg

VyzhSx

g

Vyz ∆+++=−∆−++ αα

Solución mediante el método de paso directo, no requiere un proceso Solución mediante el método de paso directo, no requiere un proceso Solución mediante el método de paso directo, no requiere un proceso Solución mediante el método de paso directo, no requiere un proceso iterativoiterativoiterativoiterativo

Solución mediante el método de paso estándar (Programa HECSolución mediante el método de paso estándar (Programa HECSolución mediante el método de paso estándar (Programa HECSolución mediante el método de paso estándar (Programa HEC----RAS RAS RAS RAS v. 4.1) v. 4.1) v. 4.1) v. 4.1) –––– Proceso iterativo propuesto por Henderson (1966)Proceso iterativo propuesto por Henderson (1966)Proceso iterativo propuesto por Henderson (1966)Proceso iterativo propuesto por Henderson (1966)

Ecuación general para canales no prismáticos.Ecuación general para canales no prismáticos.Ecuación general para canales no prismáticos.Ecuación general para canales no prismáticos.

2

22

2221

21

111 )(2

1

2)(

2

1

2 fef Sxg

VyzhSx

g

Vyz ∆+++=−∆−++ αα

Canales no prismáticos.Canales no prismáticos.Canales no prismáticos.Canales no prismáticos.HEC-2 HEC- RAS

Pendiente de fricción.Pendiente de fricción.Pendiente de fricción.Pendiente de fricción.

2

=∑ i

f K

QS

Q = Caudal total.Q = Caudal total.Q = Caudal total.Q = Caudal total.

K = Conductividad.K = Conductividad.K = Conductividad.K = Conductividad.

3/2

3/53/2

i

i

i

nii

i

ni

P

A

n

KRA

n

KK ==

Conductividad de la sección del canal.Conductividad de la sección del canal.Conductividad de la sección del canal.Conductividad de la sección del canal.

2/1fii SKQ =

Caudal en la i Caudal en la i Caudal en la i Caudal en la i ---- ésima subseccion.ésima subseccion.ésima subseccion.ésima subseccion.

Coeficiente de energía.Coeficiente de energía.Coeficiente de energía.Coeficiente de energía.

( )( ) ∑∑∑

∑∑ ==

2

3

3

2

3

3

i

i

i

i

i

ii

A

K

K

A

AV

AVα

g

V

g

VKh ee 22

22

2

21

1 αα −=

Perdidas eddy (causadas por remolinos) por Perdidas eddy (causadas por remolinos) por Perdidas eddy (causadas por remolinos) por Perdidas eddy (causadas por remolinos) por

contracción y expansión.contracción y expansión.contracción y expansión.contracción y expansión.

Valores típicos de Ke: Ke = 0.1 para contracción.Valores típicos de Ke: Ke = 0.1 para contracción.Valores típicos de Ke: Ke = 0.1 para contracción.Valores típicos de Ke: Ke = 0.1 para contracción.

Ke = 0.3 para expansión.Ke = 0.3 para expansión.Ke = 0.3 para expansión.Ke = 0.3 para expansión.

PROCESO ITERATIVO PROPUESTO POR HENDERSON PROCESO ITERATIVO PROPUESTO POR HENDERSON PROCESO ITERATIVO PROPUESTO POR HENDERSON PROCESO ITERATIVO PROPUESTO POR HENDERSON

PARA CANALES NATURALES.PARA CANALES NATURALES.PARA CANALES NATURALES.PARA CANALES NATURALES.

2

22

2221

21

111 )(2

1

2)(

2

1

2 fef Sxg

VyzhSx

g

Vyz ∆+++=−∆−++ αα

Parte izquierda (LHS) Parte derecha (RHS)

∆+−

−=∆

1

121 2

31

)()(

R

xSF

RHSLHSy

f

kk

∆+−

−=∆

2

222 2

31

)()(

R

xSF

LHSRHSy

f

kk

( ) ( ) kkk yyy ∆−=+ 111 ( ) ( ) kkk yyy ∆−=+ 212

FLUJO SUBCRITICO FLUJO SUPERCRITICO

0)(11 2

=−−∂∂+

∂∂+

∂∂

fo SSgx

yg

A

Q

xAt

Q

A

Ecuacion de Momentum

Termino de aceleracion local

Termino de Aceleracion Convectiva

Termino de fuerza de presion

Termino de fuerza de gravedad

Termino de fuerza de friccion

Onda Cinematica

Onda de Difusion

Onda Dinamica

Ecuacion de Continuidad

0=∂∂+

∂∂

t

A

x

Q

FLUJO NO PERMANENTE

MALLA DE DIFERENCIAS FINITAS

CONDICIONES DE BORDE INICIALFLUJO PERMANENTE: CAUDALES CONOCIDOS EN CADA UNA DE LAS

SECCIONES TRASNVERSALES EN QUE SE DIVIDE EL TRAMO

x

[ ]1jiQ + [ ]1j

1iQ ++

[ ]jiQ

∆t

∆xi i+1

Continuity

Momentum

t

[ ]j1iQ +

CO

ND

ICIO

N D

E B

OR

DE

AG

UA

S A

RR

IBA

: H

IDR

OG

RA

MA

DE

MA

XI

MA

S

AVE

NID

AS

CO

NO

CID

O

Flujo Subcrítico: Se requiere dos condiciones de borde:

CONDICIONES DE BORDE

• Una condicion de borde aguas arriba.

• Una condicion de borde aguas abajo.

111

++ = nup

n QQ

T

A

g

Q 32

= ( )( ) 012/31

2/111

=−+

++

nN

nN

nN

Ag

TQ

CONDICIONES DE BORDE

0SS f = ( ) 01 SS n

Nf =+

2/3CLHQ = 11 ++ = nN

nN CLHQ

Flujo Supercritico: Se requiere dos condiciones de borde:

CONDICIONES DE BORDE

• Dos condiciones de borde aguas arriba.

111

++ = nup

n QQ

0SS f = ( ) 01

1SS n

f =+

ESQUEMAS DE DIFERENCIAS FINITAS

ESQUEMA DE PREISSMAN

( ) ( )t

AAAA

t

A ni

ni

ni

ni

∆+−+≈

∂∂ +

+++

21

111

( ) ( )t

QQQQ

t

Q ni

ni

ni

ni

∆+−+≈

∂∂ +

+++

21

111

( ) ( )( )x

QQQQ

x

Q ni

ni

ni

ni

∆−−+−≈

∂∂ +

+++ 1

111 1 θθ

( ) ( )[ ] ( )[ ]{ } ( ) ( )[ ] ( )[ ]{ }x

AQAQ

x

AQAQ

x

AQ ni

ni

ni

ni

ni

ni

ni

ni

∆−−+

∆−≈

∂∂ ++

++++

++ //

1//

2

1

2

11211

1

211

2

θθ

0=∂∂+

∂∂

t

A

x

Q0)(

11 2

=−−∂∂+

∂∂+

∂∂

fo SSgx

yg

A

Q

xAt

Q

A

Ecuacion de continuidad Ecuacion de momentum

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )22

122

11

11

111

1

n

ifn

ifni

ni

n

ifn

ifni

ni

f

SSAASSAAAS

++−+++≈ ++

+++

+++ θθ

( ) ( ) ( ) ( ) ( )x

hhAA

x

hhAA

x

hA

ni

ni

ni

ni

ni

ni

ni

ni

∆−+−+

∆−+≈

∂∂ ++

+++

+++ 11

111

111

21

2θθ

( ) ( ) ( )2

12

111

1ni

ni

ni

ni AAAA

A+−++≈ +

+++ θθ

( ) ( ) ( ) ( )( )0

12

111

1111

1 =∆

−−+−+∆

+−+ +++

++++

+

x

QQQQ

t

AAAA ni

ni

ni

ni

ni

ni

ni

ni θθ

( ) ( ) ( )[ ] ( )[ ]{ }x

AQAQ

t

QQQQ ni

ni

ni

ni

ni

ni

ni

ni

∆−+

∆+−+ +++

++

++++

+1211

1

2111

111 //

2θ

( ) ( )[ ] ( )[ ]{ } ( ) ( )x

hhAAg

x

AQAQ ni

ni

ni

ni

ni

ni

ni

ni

∆−++

∆−−+

+++

+++++

111

111

2

1

2

1

2//

1 θθ

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )222

111

111

111

+++

+++++

−++∆−+−+

n

ifn

ifni

ni

ni

ni

ni

ni

SSAAg

x

hhAAg θθ

( ) ( ) ( ) ( )( )0

221 11 =

−+−+ ++n

ifn

ifni

ni

SSAAg θ

Ecuacion de continuidad

Ecuacion de momentum

ESQUEMA MATRICIAL

( ) ( ) ( )kiknik

ni QQQ ∆+= +

++ 1

11

( ) ( ) ( )kiknik

ni hhh ∆+= +

++ 1

11

PARA LA SIGUIENTE ITERACION

TABLA PARA DISEÑO

DEFINIR ESPESOR DEL COLCHON RENO

dm (mm) x Tr (años) Punto (m3/s) A (m2) (m) (m) (m) (m) Socavación (m)

100 0.2814 100 1 542.44 130.51 52.86 2.469 2.275 2.50 1.00 3.090 0.590

100 0.2814 100 2 542.44 130.51 52.86 2.469 2.275 3.50 1.00 4.786 1.286

100 0.2814 100 3 542.44 130.51 52.86 2.469 2.275 3.00 1.00 3.916 0.916

100 0.2814 100 4 542.44 130.51 52.86 2.469 2.275 2.60 1.00 3.251 0.651

CALCULO DE SOCAVACION GENERALIZADA

METODO DE LISCHTVAN LEVEDIEV

SECCION 0+100

αdQ my βeB

x1

1

28.0m

3/50

sd68.0

yy

+

βα

=uBy

Q

e3/5

m

d=α

sY0Y

DEFINIR LONGITUD DEL COLCHON RENO

L colchon reno = 1.5 a 2 Ys

DESCRIPCIÓN GAVIONES CAJA

Abertura de Malla : 10x12 cmDiámetro del alambre de malla : 2.40 / 2.70 (G o G + PVC)Diámetro del alambre de borde : 3.00 / 3.40 (G o G + PVC)Diámetro del alambre de amarre : 2.20 (G o G+PVC)

G = Galfan

PVC ≈ 1.00mm

G = Galfan

PVC ≈ 1.00mm

DESCRIPCIÓN GAVIONES CAJA

MEDIDAS DE UN GAVIÓN CAJA

Largo x Ancho x Altura

5.0 x 1.0 x 1.0 m

Variable

1.0 o 1.50m

0.50 o 1.00m

DESCRIPCIÓN COLCHONES RENO

G = Galfan

PVC ≈ 1.00mm

G = Galfan

PVC ≈ 1.00mm

Abertura de Malla : 10x12 cmDiámetro del alambre de malla : 2.40 / 2.70 (G o G + PVC)Diámetro del alambre de borde : 3.00 / 3.40 (G o G + PVC)Diámetro del alambre de amarre : 2.20 (G o G+PVC)

MEDIDAS DE UN COLCHÓN RENO

Largo x Ancho x Altura

5.0 x 2.0 x 0.30 m

Variable

Constante

0.30 o 0.50m

DESCRIPCIÓN COLCHONES RENO

G = Galfan

PVC ≈ 1.00mm

Abertura de Malla : 10x12 cmDiámetro del alambre de malla : 2.40 / 2.70 (G o G + PVC)Diámetro del alambre de borde : 3.00 / 3.40 (G o G + PVC)Diámetro del alambre de amarre : 2.20 (G o G+PVC)Diámetro del Gavión Saco : 0.65m

DESCRIPCIÓN GAVIONES SACO

APLICACIONES GAVIONES SACO

Se utilizan para lograr una plataforma de base o en obras de emergencia.

DEFENSA RIBEREÑA PICOTA TARAPOTO

ESPIGONES EN TARAPOTO

ESPIGONES EN TARAPOTO

ESPIGONES EN TARAPOTO

GAVIONES SACO

COLOCACION DE GAVIONES SACO

COLOCACION DE GAVIONES SACO

COLOCACION DE GAVIONES SACO

COLOCACION DE GAVIONES SACO

COLOCACION DE GAVIONES SACO

ESPIGON EN EL RIO HUALLAGA

BASE DE GAVIONES SACO

Malla 10x12cm ϕ = 3.40mm (Galfan)

DESCRIPCIÓN GAVIONES CAJA FUERTE

Malla 10x12cm ϕ = 3.40mm (Galfan)

DESCRIPCIÓN COLCHONES RENO FUERTE

GAVIONES Y COLCHONES FUERTEAPLICACIÓN DE LOS

RIO YUCAY

DEFENSA RIBEREÑA QUINUA

Doble Torsión

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

Acero con BCC (Bajo contenido de carbono)

Aleación Zn/Al MM Galfan

Revestimiento plástico

PVC

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

CARACTERÍSTICAS TÉCNICO-FUNCIONALES

• MONOLÍTICAS • FLEXIBLES

• PERMEABLES • FÁCIL CONSTRUCCIÓN

•BAJO IMPACTO AMBIENTAL

• IMPACTO SOCIAL POSITIVO

CARACTERÍSTICAS TÉCNICO-FUNCIONALES

TIPOS DE DEFENSAS CON GAVIONES Y COLCHONES

TIPOS DE DEFENSAS CON GAVIONES Y COLCHONES

ESTRUCTURAS LONGITUDINALES MACIZAS

TIPOS DE DEFENSAS CON GAVIONES Y COLCHONES

TIPOS DE DEFENSAS CON GAVIONES Y COLCHONES

ESTRUCTURAS LONGITUDINALES DELGADAS

TIPOS DE DEFENSAS CON GAVIONES Y COLCHONES

SOLUCIÓN MIXTA

ESTRUCTURAS LONGITUDINALES MIXTAS

SOLUCIÓN MIXTA

SOLUCIÓN MIXTA

ENROCADO + GAVIONES

SOLUCIÓN MIXTA

ENROCADO + GAVIONES

PROTECCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE GAVIONES

GAVIONES CON CONCRETO

COLCHONES CON CONCRETO

GAVIONES CON VEGETACIÓN

Con el tiempo los vacíos de las piedras son rellenados con tierra fértil que hace posible que crezca vegetación sobre los gaviones y colchones .

GEOTEXTILES

POR DETRÁS DEL MURO

Para evitar que el material de relleno se pierda.

DEBAJO DE LOS COLCHONES

Reduce le velocidad residual

DEFENSAS RIBEREÑAS

PREDIMENSIONAMIENTO

2do paso

Verificaciones:1. Volteo2. Deslizamiento3. Presión en la base4. Análisis Internos

DEFENSAS RIBEREÑAS

Estabilidad Global Asentamientos

VERIFICACIÓN DE ESTABILIDAD

Verificación InternaDeslizamiento Volteo

FUNCIONAMIENTO DE LA PLATAFORMA ANTISOCAVANTE

COLCHONES RENO FUNCIONANDO

MANUALES DE DISEÑO

ERRORES EN EL ARMADO

FOTOS DE OBRAS

Defensa Ribereña Río Antaparco -Huancavelica

Defensa Ribereña Río Antaparco -Huancavelica

Defensa Ribereña Río Antaparco -Huancavelica

Defensa Ribereña Pisonay - Cuzco

Defensa Ribereña en Cuzco

Defensa Ribereña en Moquegua

Defensa Ribereña Llamoctachi-Ayacucho

Defensa Ribereña en Aguaytia

Defensa Ribereña Río Negro - Aguaytia

Defensa Ribereña en Oxapampa

Defensa Ribereña en Bagua

Defensa Ribereña en Bagua

Defensa Ribereña en Ica

Defensa Ribereña en Moquegua

Espigón en Río Súngaro

Defensa Ribereña en Pucallpa

Defensa Ribereña en Aguaytia

Defensa Ribereña en Pucallpa

Protección de Carretera Piura - Guayaquil

Defensa Ribereña en Brasil

Espigones en Brasil

Espigones en San Martín

Espigones en San Martín

Espigones en Brasil

Espigones en Brasil

LABORATORIO DE HIDRULICA E HIDROLOGIA

LABORATORIO DE HIDRULICA E HIDROLOGIA

COMPUERTA RADIAL

PORTALIMNIMETRO

•Obras Transversales

•Obras Transversales – Exemplos

•Deshidratacion:

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INFORMACIONES ADICIONALES:

Ing. Joel Oré Iwanagae-mail: joel.iwanaga@maccaferri.com.peTel.: (51-1) 201 1060Fax: (51-1) 201 1060

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A M É R I C A L A T I N A

MUCHAS GRACIAS!!!!