gaviones aplicado a ing. civil

CAMINOS II “Presentación de Trabajo Escalonad Escalonado” o”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

INDICE 1. Introducción 2. Descripción 3. Materiales a. Canastas metálicas i. Alambre ii. Recubrimientos b. Material de relleno 4. Características técnicas y funcionales a. Estructuras flexibles b. Estructuras permeables c. Estructuras estéticas d. Estructuras versátiles e. Estructuras durables f. Estructuras económicas 5. Requerimientos de construcción a. Conformación de la superficie de fundación b. Colocación de las canastas c. Relleno d. Costura y anclaje 6. Aplicaciones en la ingeniería civil a. Defensas marinas y ribereñas b. Muros de encauzamiento c. Barreras y otras obras transversales d. Espigones 7. Aplicación en carreteras a. Muros de contención b. Apoyos y protecciones de puentes 8. Obra de aplicación

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INTRODUCCION Los gaviones de distintos tipos, representan una solución técnico -económica eficiente, eficiente, a la vez que estética y ecológica para su aplicación en obras de ingeniería civil. Los gaviones son de fácil instalación y se adecuan e integran armoniosamente a su entorno, logrando inclusive que la vegetación pueda desarrollarse en ella, presentándonos así, un paisaje agradable contraponiéndose con las soluciones rígidas o semirrígidas de concreto o enrocados.

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DESCRIPCION Los gaviones tipo caja y tipo colchón son paralelepípedos rectangulares constituidos por mallas de características particulares que forman una base, paredes verticales y una tapa, la cual eventualmente ´puede ser formado por separado. Por la conformación de las mallas, éstas pueden ser: - De abertura o “cocada” hexagonal (tejidos). - De abertura o “cocada” ortogonal (electro soldados). Se suelen llamar tipo caja a aquellos cuya altura fluctúa entre 0.50 m - 1.00 m y t ipo colchón a aquellos cuya altura fluctúa entre 0.17 m - 0.30 m. . Interiormente los gaviones pueden estar divididos por diafragmas formando celdas cuya longitud no debe ser mayor a una vez y media el ancho de la malla. Usualmente esta separación es de 1 m. Existe un tercer tipo de gavión denominado saco utilizado principalmente en obras de emergencia o en lugares donde no es posible realizar una instalación en condiciones optimas. A diferencia de los gaviones tipo caja o colchón, los gaviones saco se arman fuera de la obra y con maquinaria pesada se colocan en su posición final.



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MATERIALES a. Canastas metálicas ALAMBRE Los alambres que se para la fabricación, armado e instalación de los gaviones deben de ser de acero de calidad SAE 1008, de acuerdo a las siguientes especificaciones:

Material base CARBONO : FOSFORO : AZUFRE :

%C 0.06 – 0.10 %P máx. 0.04 %S máx. 0.05

La resistencia a la tracción debe cumplir con la norma BS 443-82. ASTM A 641 estándar.

ALAMBRE DE BORDES Todas las aristas del gavión desdoblado, inclusive el lado superior de los diafragmas, deben ser de mayor diámetro que el de la malla, para que estos proporcionen mayor resistencia y consistencia a la unidad. Los diámetros usados son mostrados en las siguientes tablas. ALAMBRE PARA AMARRES Y TENSORES Los alambres para amarres se utilizan para coser las mallas hexagonales que forman el gavión, así como para la unión de los mismos para conformar las estructuras deseadas. El alambre de los tensores es aquel que se usa para evitar las deformaciones y es de menor calibre que el del alambre de malla. Tabla 1 DIÁMETRO DE LOS ALAMBRE PARA GAVION TIPO CAJA



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Tabla 2 DIÁMETRO DE LOS ALAMB RES PARA GAVIONES TIPO COLCHÓN

RECUBRIMIENTOS Los tipos de recubrimiento metálico de protección de los alambres utilizados por PRODAC son: 

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Galvanización pesada o “triple galvanizado”, recomendado para el caso de corrosión y abrasión sobre todo en medios acuosos. Bezinal® Zinc-5% Aluminio (Zn-5 Al-MM*), recomendado en casos de corrosión atmosférica. Plastificado, el cual consiste en un recubrimiento de PVC adicional a los dos tipos mencionados anteriormente.

El peso mínimo del recubrimiento metálico es de acuerdo al mostrado en la siguiente tabla: Tabla 3 PESO MÍNIMO DEL RECUBRIMIENTO METÁLICO

b. Material de relleno Como se ha descrito anteriormente el material de relleno para el gavión dependerá de las condiciones del sitio en donde este deba ser puesto en operación. No o bstante se tiene en cuenta que el material del relleno del gavión puede consistir en rocas de canto rodado o de cantera, teniendo cuidado de no utilizar materiales que se desintegren por la exposición al agua o a la intemperie, que contengan óxido de hierro con alta alcalinidad y compuestos salinos, cuya composición pueda atacar el alambre de la canasta.



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La masa unitaria deseable del material debería ser, cuando menos, de mil doscientos cincuenta kilogramos por metro cúbico (1250 kg/m3). Deberá cumplir, además, con los requisitos descritos a continuación: Granulometría El tamaño de las fragmentos de roca deberá ser mayor al de la abertura mínima de la malla, es decir, entre diez (10) y treinta (30) centímetros. En ningún caso, el material de relleno podrá ser menor a diez centímetros (10 cm). Resistencia a la abrasión Cuando sea posible comprobarlo en sitio, por medio de la máquina de los ángeles, el desgaste del material al ser sometido a ensayo, según la norma INV E-219, deberá ser inferior a cincuenta por ciento (50%) (véase Instituto Nacional de Vías artículo 681-07). Absorción Su capacidad de absorción será inferior al dos por ciento (2%) en peso. Para determinarla, se fragmentará una muestra representativa de las rocas y se ensayará de acuerdo con la norma INV E-223. Resistencia mecánica Los fragmentos de roca para el llenado de los gaviones deberán tener una resistencia a la compresión simple superior a doscientos cincuenta (250) veces el nivel de esfuerzos a que estará sometida la estructura.



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CARACTERISTICAS TECNICAS Y FUNCIONALES a. Estructuras flexibles Los gaviones permiten que las estructuras se deformen sin perder su funcionalidad. Esta propiedad es esencialmente importante cuando la obra debe soportar grandes empujes del terreno y a la vez está fundada sobre suelos inestables o expuestos a grandes erosiones. Al contrario de las estructuras rígidas, el colapso no ocurre de manera repentina, lo que permite acciones de recuperación eficientes.

b. Estructuras permeables Los gaviones al estar constituidos por malla y piedras, son estructuras altamente permeables, lo que impide que se generen presiones hidrostáticas para el caso de obras de defensas ribereñas; del mismo modo se constituyen como drenes que permiten la evacuación de las aguas, anulando la posibilidad de que se generen empujes desde la cara seca de la estructura.

c. Estructuras estéticas Los gaviones se integran armoniosamente de forma natural a su entorno, permitiendo el crecimiento de vegetación conservando el ecosistema preexistente.

d. Estructuras versátiles Por la naturaleza de los materiales que se emplean en la fabricación de los gaviones, éstos permiten que su construcción sea de manera manual o mecanizada en cualquier condición climática, ya sea en presencia de agua o en lugares de difícil acceso. Su construcción es rápida y entra en funcionamiento inmediatamente después de construido, del mismo modo, permite su ejecución por etapas y una rápida reparación si se produjera algún tipo de falla.



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e. Estructuras durables Los recubrimientos de protección de los alambres utilizados en la fabricación de los gaviones garantizan la vida útil de los mismos. La triple capa de zinc o “galvanización pesada” (BS 443-82), así como el Bezinal, aseguran una buena protección contra los fenómenos de corrosión y abrasión. A estos recubrimientos se les puede adicionar una protección de PVC, el cual es recomendado en casos de corrosión severa.

f. Estructuras economías La facilidad de armado de los gaviones hace que estos no requieran mano de obra especializada. Las herramientas necesarias son simples (cizallas, alicates, etc.), logrando altos rendimientos en la instalación. Las piedras de relleno muchas veces son extraídas del mismo lugar donde se efectúa la instalación influyendo a favor de la reducción del costo final de la obra.



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REQUERIMIENTOS DE CONSTRUCCION a. Conformación de la superficie de fundación Cuando los gaviones requieren una base firme y liza para apoyarse, esta podrá consistir en una simple adecuación del terreno o una cimentación diseñada y constituida de acuerdo con los detalles de los planos del proyecto.

b. Colocación de las canastas Cada canasta deberá ser armada en el sitio de la obra, según el detalle de los planos del proyecto. Su forma prismática se establecerá con ayuda de palancas, formaletas u otro medio aceptado por el supervisor.

c. Relleno El material de relleno se colocara dentro de la canasta manualmente, de manera que las partículas de menor tamaño queden hacia el centro y las más grandes junto a la malla, procurando evitar bordes cortantes de las piedras junto a la malla. Durante la colocación, se procurar que el material quede con la menor cantidad posible de vacios. Si durante el llenado las canastas pierden su forma, se deberá retirar el material colocado, reparar y reforzar las canastas y volver a colocar el material de rellano.

d. Costura y anclaje Cuando la canasta este llena, deberá ser cosida y anclada a las canastas adyacentes, con alambre igual al utilizado en la elaboración de estas.



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APLICACIÓN EN LA INGENIERIA CIVIL a. Defensas marinas y ribereñas En esas situaciones donde los sistemas viales que bordean canales o r íos, normalmente son necesarias protecciones para garantizar la estabilidad de las vías. Esas protecciones pueden ser compuestas por elementos de revestimiento como es el caso de la solución en Colchón Reno o ser compuesta por muros longitudinales en gaviones caja en los casos donde es necesario contener la plataforma de la vía.

b. Muros de encauzamiento Se entiende por canalización el acto o efecto de direccionar, por medio de obras artificiales el lecho natural de un curso de agua. La finalidad de una canalización puede ser variables: Delimitar el lecho, proteger los márgenes contra erosiones o inundaciones, recuperar terrenos, aumentar el nivel de agua, etc. En todos los casos, las obras de canalización, al intervenir en un organismo vivo y natural, como un rio debe presentar la mayor integración posible con el medio ambiente. Por esta razón es extremadamente importante escoger soluciones que sean las mas naturales posibles. Cuando el espacio lateral para la implantación de obra es reducido o el suelo de los márgenes es inestable, se hace necesario que el revestimiento de los márgenes también funcionen como contenciones formando canalizaciones con sección rectangular (muros de contención en gaviones revestidos al fondo de la sección en Colchón Reno). Estas soluciones son frecuentemente adoptadas en sistemas urbanos de drenajes donde el factor espacio es limitante para las obras. En los casos en que los márgenes son estables desde el punto de vista geotécnico y donde no haya problema de espacio lateral, se puede recurrir a canalización trapezoidal (revestimiento en



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colchón Reno en toda la sección del canal). Este tipo de intervención presenta generalmente una construcción más simple y económica cuando es comparada a otras alternativas.

c. Barreras y otras obras transversales Estas obras permiten controlar el transporte de sólidos por un curso de agua a través de la fijación o modificación de la declividad de su lecho, además permitir control de flujo y posibilidad de almacenamiento de agua. También son utilizadas para derivación, control de flujo o para almacenamiento de agua. Las presas construidas con gaviones son estructuras de funcionamiento inmediato y versátiles, representan una alternativa de excelente resultado técnico y funcional en la construcción de barreras de pequeño a mediano porte. En la sistematización de vertientes y en el control del transporte solido, presentan las ventajas de ser altamente permeables y posibilitan la ampliación de estructuras en etapas. Cuando la retención de agua es necesaria, como por ejemplo, en almacenamientos, derivaciones y control de inundaciones, se puede fácilmente impermeabilizar estructuras en gaviones y combinarlas con elementos estructurales complementarios como compuertas permitiendo así regularizar el flujo de agua de la presa. Frecuentemente los gaviones son utilizados en pequeñas presas que tienen la función de fijar la cota de fondo de curso de agua.



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d. Espigones Obras fluviales deflectoras, también denominadas espigones, son estructuras con una finalidad de direccionar el flujo de la corriente, evitando que la fuerza de las aguas impacten los márgenes. Generalmente son utilizados en conjuntos para crear entre ellas zonas de sedimentación y consecuentemente de disposición de material solido, reconstituyendo de esta forma, márgenes ya afectados por la erosión. Por sus características de permeabilidad, flexibilidad y resistencia mecánica, el gavión es la solución más eficaz para este tipo de intervención hidráulica. La presencia de agua no afecta el proceso constructivo de los espigones y eventuales asentamientos pueden ser evitados con plataformas de deformación en Colchón Reno. La forma y la geometría de los espigones son definidas en función del régimen del río y de la finalidad principal de la intervención. Como ese tipo de obras altera el equilibrio natural del curso de agua, generalmente la intervención es realizada en etapas, hasta conseguirse un nuevo equilibrio del sistema. Los gaviones se adecuan perfectamente a esa necesidad, pues permiten alteraciones y/o ampliaciones de las estructuras iníciales.



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APLICACIÓN EN CARRETERAS a. Muros de contención Muro de contención a gravedad tienen la finalidad de contener, con su propio peso, macizos de suelo u otro tipo de materiales tales como desechos sólidos. Las estructuras de contención a gravedad cuando son construidas en gaviones ofrecen características técnicas y funcionales que las diferencia con ventaja de los demás sistemas de contención por peso. Como son compuestos por elementos modulares formados por paneles en malla hexagonal de doble torsión, los gaviones tipo caja presentan resistencia a la tracción suficiente para garantizar flexibilidad a la estructura. También son de construcción simple y rápida, se adaptan a cualquier tipo de geometría, son permeables y de bajo impacto ambiental.

b. Apoyos y protección de puentes Ese tipo de solución puede ser aplicado de dos maneras, como apoyo de una losa de puente , absorbiendo las cargas dinámicas y estáticas previstas en proyecto, y como cerramiento y contención del re lleno de encuentro, evitando así que sean utilizadas las “faldas” de re lleno de encuentro que muchas veces ocupan espacios indeseados. Los apoyos de puentes tienen una función de transmitir al suelo cargas generadas por la estructura y por el tráfico. Los gaviones caja realizan esta función con extrema eficiencia y por eso son frecuentemente utilizados como apoyos para puentes de pequeño y mediano porte propiciando aun facilidad y rapidez constructiva con una notable reducción de costos.



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La erosión de los rellenos de acceso de puentes es una grave y común problema de ingeniería. El uso de los gaviones caja y colchones Reno en la construcción e/o protección de estos rellenos resulta en obras monolíticas, resistentes y de larga vida útil.



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OBRA DE APLICACIÓN( “CONSTRUCCIÓN MURO EN GAVIONES EN LA VÍA VEREDA EL ENTABLE, SECTOR PAILITAS ”) a. Datos e información del proyecto

b. Descripción del proyecto Para la actual Administración Municipal es de vital importancia mejorar las condiciones de transitabilidad de las vías que hacen parte de la red terciaría, toda vez que se encuentran en mal estado y en otras ocasiones no se tiene la infraestructura adecuada (obras de contención) que garanticen la estabilidad de los tramos. Teniendo en cuenta que en la vereda El Entable, en el sector denominado “Pailitas” presentaba inestabilidad, lo cual ha traído la pérdida prog resiva de la

banca, surgió la necesidad de construir una obra de contención en gaviones con el fin de mejorar las condiciones de transitabilidad y garantizar la estabilidad de dicho paso de acceso a uno de los sitios turísticos más importantes del Municipio de Útica. El sector en mención se ubica a cuatro (4) Kilómetros del Casco urbano del Municipio de Útica, partiendo de la vía que desde la Cabecera Municipal conduce a la Vereda La Montaña, y desviando a los tres (3) kilómetros hacia la vereda El Entable, luego se avanza un (1) Kilómetro hasta llegar al sector en relación. En las siguientes fotografías se muestra la condición actual de dicho tramo de vía, el cual se encuentra en el sector denominado “Pailitas”: c. Condiciones encontradas Realizada la visita preliminar se encontró que la vía en el sect or denominado “Pailitas” presentaba una seria inestabilidad toda vez que había pérdida progresiva de la conformación de la banca, lo cual causó un peligro inminente para el tránsito de vehículos y personas, además se tenía un empozamiento de agua de escorrentía de gran magnitud, en un sector donde se presenta un desarrollo de vectores, lo cual produjo un desequilibrio ambiental considerable.



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En el siguiente registro fotográfico se muestra la condición inicial del sector denominado “Pailitas”

en la vereda El Entable del Municipio de Útica, donde se puede apreciar la clara necesidad que tiene dicho sector para la construcción de una obra que estabilice el depósito de suelo que hace parte de la banca y la construcción de un medio de recolección y manejo de las aguas de escorrentía:

d. Actividades realizadas Luego de evaluar y establecer las condiciones iniciales del sector denominado “Pailitas” se dio

inicio a las actividades de construcción del muro de contención en gaviones, con el propósito de estabilizar la banca y de llevar a cabo el manejo de aguas de escorrentía, realizando una conformación de dichos elementos para que permitan el paso del agua.



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e. Cantidades ejecutadas Con la ejecución de las actividades del contrato consistentes en la construcción de un muro de contención en gaviones no se tuvo una modificación en las cantidades de obra, toda vez que era necesario conformar cuarenta y dos (42) gaviones de dimensiones (2x1x1) metros, lo cual no fue distinto a lo encontrado en el sitio a intervenir en el momento de la ejecución del objeto del contrato; el presupuesto ejecutado se muestra a continuación:



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CONCLUSIONES Los muros en gaviones representan una solución extremadamente válida desde el punto de vista técnico para construir muros de contención en cualquier ambiente, clima y en zonas de difícil acceso. Son estructuras eficientes, no necesitando mano de obra especializada o medios mecánicos particulares. El precio de los gaviones es variable al igual que la piedra para llenar las canastas, ya que depende de la ubicación del proyecto. A menudo las piedras para el relleno se encuentran en las cercanías Principales ventajas: 

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Extrema flexibilidad que permite a la estructura adaptarse a los movimientos del terreno sin comprometer la estabilidad y la eficiencia. Alta resistencia al empuje del terreno estando calculados como estructura monolítica a gravedad. Elevada permeabilidad que facilita el saneamiento del terreno dejando filtrar el agua de la escarpa. Integración paisajística, versatilidad.



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RECOMENDACIONES 

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Es importante que los materiales utilizados en las cajas de gaviones, colchones y de relleno (piedra) cumplan con las normas y especificaciones mínimas para el buen funcionamiento de cualquier estructura. Para la construcción de estructuras con gaviones y/o colchones, se necesita la supervisión detallada del armado y amarre de las cajas para prevenir la deformación en las estructuras. Para la ejecución de proyectos donde se utilizan estructuras formadas con gaviones, se deben seguir las recomendaciones e indicaciones mínimas mencionadas en este trabajo o cualquier otra fuente de información, como folletos, revistas, libros, internet, etc. Debido a que los gaviones se adaptan al ambiente natural con facilidad se aconseja la utilización de este sistema constructivo para la estabilización y protección de taludes.

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