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Ponencia del Grupo Industrial Macaferri
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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:
MACTUBE®
INFORMACIONES ADICIONALES:
Ing. Joel Oré Iwanagae-mail: [email protected].: (51-1) 201 1060Fax: (51-1) 201 1060
web site: www.maccaferri.com.pe
A M É R I C A L A T I N A
MUCHAS GRACIAS!!!!