sesion 11 introduccion a la ingenierÍa de rios 2.pdf
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CATEDRA DE ESTRUCTURAS HIDRAULICAS
UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA
Seccional Montería
DOCENTE: ING. DEIBER EDUARDO PÉREZ OVIEDO
INGENIERO SANITARIO Y AMBIENTAL
ESP. EN GERENCIA DE PROYECTOS
Correo electrónico: [email protected]
Celular: 304 376 23 61
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
OBRAS DE CONTROL Y PROTECCIÓN DE CAUCES
La protección de un cauce contra socavación consiste en tomar todas
aquellas medidas necesarias con el fin de hacerlo menos vulnerable a
daños durante crecientes.
Es esencialmente importante proteger el cauce y las estructuras
construidas en él para evitar riesgos a la estabilidad y por supuesto,
afectaciones a la población y su infraestructura.
Que protegemos?
Estructuras en construcción
Estructuras existentes
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
USOS DE LAS MEDIDAS DE PROTECCIÓN
Controlar
Demorar
Minimizar
Monitorear
problemas de estabilidad de cauces y de estructuras
Clasificación:
a) Hidráulicas
b) Estructurales
c) Monitoreo
d) Bioingeniería
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Las medidas hidráulicas:
Limitan la socavación mediante:
La modificación de las líneas
de corriente y,
La protección del lecho y de
las bancas del cauce contra
las fuerzas erosivas del flujo
de agua.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Estructuras de control fluvial:
• Estructuras longitudinales
• Estructuras transversales
• Combinación de estructuras
longitudinales y transversales
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Otras medidas
• Dragado de cruces
• Cierre de brazos secundarios
• Corte de curvas (meandros)
Caso Tierralta - Córdoba
Caso Tierralta - Córdoba
Caso Tierralta - Córdoba
Dos soluciones a las Inundaciones, cuales ?
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
OBRAS DE CONTROL Y PROTECCIÓN DE CAUCES
El diseño de las obras apropiadas a cada caso debe hacerse luego de que
se conozcan los resultados de los estudios hidráulicos y geomorfológicos
del tramo que recibe la influencia de la construcción de dichas obras. Los
resultados de los estudios hidráulicos y geomorfológicos presentan
pronósticos sobre la evolución futura de la corriente y estimativos sobre
magnitudes de los caudales medios, mínimos y de creciente, niveles
mínimos, máximos y medios, posibles zonas de inundación, velocidades de
flujo, capacidad de transporte de sedimentos, socavación y agradación.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
ESTRUCTURAS LONGITUDINALES O
MARGINALES
Son obras para proteger
directamente la banca de los ríos,
tanto en curvas como en tramos
rectos. Evitan el contacto directo de
las líneas de corriente de alta
velocidad, con los materiales de la
banca de modo que éstos no sean
arrastrados.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Se construyen directamente
sobre las bancas del cauce de
un río o canal, se orientan
paralelamente al flujo y se
extienden hasta el fondo del
cauce, con el objetivo de que
las líneas de corriente con alta
velocidad, no puedan arrastrar
materiales de las orillas.
Revestimientos
Retardadores de Velocidad
Tablestacas
Pantallas
Muros de Contención
Muelles
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
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 río. 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 partículas finas pasen por las aberturas de la
protección.
Evitan que las partículas sean removidas por la turbulencia y los
vórtices de la corriente y por las fluctuaciones del nivel del agua,
especialmente durante las crecientes.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
MATERIALES DE REVESTIMIENTOS
Vegetación
Enrocados
Losas de concreto
Gaviones
Colchacretos
Bolsacretos
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
REQUISITOS DE LOS REVESTIMIENTOS
Los 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 través de ellas y evitar la
presencia de subpresiones que levanten y dañen la cubierta.
La cubierta debe ser colocada sobre un filtro construido de grava
gradada o telas sintéticas colocado en los sitios donde pueda
presentarse movimiento de partículas hacia el exterior.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
REQUISITOS DE LOS REVESTIMIENTOS
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 erosión sea agresiva y atente contra la estabilidad
de todo el talud.
La clase de revestimiento a usar está también sujeta al tipo de
operaciones que son permitidas en el cauce, por ejemplo, el acceso
al río de personas y animales y consideraciones ecológicas.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
PROTECCIÓN ORILLA SUPERIOR – VEGETACIÓN
La experiencia sobre muchas corrientes ha demostrado que la
vegetación es inefectiva como protección de orillas contra erosión, a
excepción de la interfase superficie del agua y la orilla superior, ya que
pastos y arbustos ayudan a proteger las bancas contra la erosión
causada por el oleaje, alta velocidad superficial de la corriente y
pequeñas fluctuaciones en la elevación del flujo.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
La vegetación ayuda a reducir velocidades del agua e induce a la
depositación de partículas contribuyendo a la estabilidad. Cuando
las orillas son bajas, los árboles con sistema de raíces verticales
contribuyen a mejorar la estabilidad, pero si las orillas son altas y
las raíces no penetran por debajo de la pata del talud, los árboles
pueden contribuir a crear inestabilidades si existe erosión de la
orilla inferior. Se busca que la orilla a ser sembrada tenga una
pendiente estable y menor del IV:2H.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
REQUISITOS DE LOS
REVESTIMIENTOS
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 rígido de losas de
concreto que requieren de gran
control en la construcción y
durante su vida útil.
En conclusión, los
revestimientos deben:
Pendiente estable
Drenaje
Materiales resistentes a la
erosión
Filtro
Protección de la pata
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
PROTECCIÓN CON ENROCADO
OBJETIVOS
Proteger el río contra la erosión.
Conservar la forma de la sección transversal del río, en
especial la de los taludes.
Proteger estructuras hidráulicas de la acción erosiva de las
aguas.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
CONSIDERACIONES
Existencia o no de roca en las vecindades.
Tipo de suelo del canal o cauce natural.
Características hidráulicas del canal (velocidad del flujo,
profundidad del agua y tipo de flujo).
Comparación económica 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 pérdidas en cosechas,
destrucción de estructuras, pérdida de vidas humanas, etc.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
FILTROS
Los filtros son usados bajo el enrocado para evitar la pérdida de
partículas finas del suelo que se puede producir después del paso
de una creciente en suelos sin o con poca cohesión, tales como
gravas y arenas finas. Estos pueden ser:
Granulares
Geotextiles
Requisitos básicos de los filtros: estabilidad y permeabilidad.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
PROTECCIÓN DE LA ORILLA SUPERIOR CON GAVIONES
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
La protección 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.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
REVESTIMIENTOS CON ESTRUCTURAS DE
PATAS
Se construyen en concreto y se usan
normalmente como estructuras de coraza
o recubrimiento para los espolones o en
taludes.
Tienen mayor aplicación en obras
costeras.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Se usan de dos patas (dolos), de tres patas (tribares), de cuatro
patas (tetrápodos), de cinco patas (pentápodos), de seis
(hexápodos) y de ocho (octápodos).
Para su construcción 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,
dependiendo del tamaño usado.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
COLCHACRETOS
Son bolsas diseñadas para ser llenadas
con concreto hidráulico de agregado
fino o mezclas de suelo cemento, para
la conformación de revestimientos y
estructuras en proyectos de control de
erosión, protección y revestimiento de
taludes, revestimiento de estructuras
hidráulicas y construcción de obras de
control hidráulico.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Esta formaleta está
compuesta de capas de
Geotextil intertejidas en sus
bordes laterales y en puntos
intermedios simétricamente
distribuidos, de tal manera
que cuando se llena
adquiere forma de
colchoneta.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
VENTAJAS:
El rendimiento de la instalación es mayor comparado con otros
sistemas como el enrocado, gaviones o losas de concreto,
reduciendo el costo de mano de obra.
Son sistemas de protección que se adaptan a diferentes superficies
del terreno, lo que garantiza total contacto con la superficie.
Se puede instalar sin equipo especial ni controles especiales.
Son de bajo peso y fácil manejabilidad y transporte, lo que favorece
su instalación en sitios de difícil acceso.
Permite la construcción de obras hidráulicas en condición
sumergida.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
REVESTIMIENTOS CON SACOS
Sacos traslapados rellenos de arena y
suelo se han usado ampliamente
alrededor de estructuras hidráulicas
como medida de protección de
emergencia contra avenidas.
Esta protección es de corta vida a no
ser que los sacos se rellenen de
mezclas de suelo-cemento o arena-
cemento.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
REVESTIMIENTOS CON BOLSACRETOS
El Bolsacreto es un sistema de control
de erosión para quebradas, ríos y
canales. Está compuesto por un
Geotextil de Polipropileno de sección
rectangular, que al estar lleno de
concreto, conforma la estructura
principal.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Se recomienda llenarlo con un concreto de resistencia a la compresión
superior a 1500 psi y un asentamiento superior a 0.12m. El Bolsacreto
también puede ser llenado con mortero o suelo cemento.
Según el método de llenado (por gravedad o por bombeo), los
materiales necesarios son:
Equipo de bombeo para concreto o mortero.
Mezcladora o trompo mezclador de concreto.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Equipo pesado (excavadora de oruga o similar) en caso de tener que
izar el Bolsacreto.
Canaleta artesanal o tubería de amplio diámetro para descender
concreto en caso de optar por el llenado por gravedad.
Embudo o tubería de 8 pulg para facilitar la entrada de la mezcla
dentro del Bolsacreto
Herramienta menor (boggies, baldes, palas, etc.).
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
REVESTIMIENTOS CON LLANTAS
USADAS
Las llantas se colocan directamente
sobre la fundación o sobre una tela
filtrante y se amarran con alambre,
cadenas, o cuerdas de material
sintético, para formar una esterilla.
Para disminuir problemas de flotación
se rellenan con tierra, piedra o
concreto.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
REVESTIMIENTOS CON
SUELO-CEMENTO
En zonas donde el
enrocado no sea de fácil
consecución, puede
resultar más barato el uso
de bloques hechos de una
mezcla compacta de suelo,
cemento y agua para
estabilizar laderas de ríos
y canales.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Se usan especialmente cuando las laderas consisten de suelos limosos
y arcillosos y en ríos que experimentan crecientes de corta duración,
ya que este tipo de suelos tiene alta resistencia al corte si están
secos, pero muy poca si están saturados.
Es importante tener una transición gradual entre el revestimiento y la
zona no protegida lo que se logra colocando enrocado al pie y
extendiéndolo hasta el límite de la socavación esperada.
El revestimiento se comporta como si fuera rígido por lo que hay que
prever drenaje para aliviar presiones hidrostáticas.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
RETARDADORES DE VELOCIDAD
Son estructuras permeables,
comúnmente construidas en y
paralelas a la pata del talud de
la orilla para ofrecer protección
en la base, reduciendo las
velocidades laterales por
desplazamiento de las líneas
tangenciales de corriente de la
banca.
Pueden ser:
• Pilotes: metálicos, de
concreto y madera
• Trinchos sencillos
• Trinchos dobles
• Enmallados
• Tetrahedros
• Vehículos viejos y vagones de
trenes
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Tetraedros
Trinchos
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
OBRAS
TRANSVERSALES
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Las obras transversales mas
comunes utilizadas en corrientes
naturales son las siguientes:
Espolones para desviación de
líneas de flujo: son estructuras
agresivas que, en lo posible,
deben evitarse porque pueden
producir problemas erosivos
sobre las márgenes del tramo
aguas abajo.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Es importante resaltar que estas
estructuras han presentado
eficiencias mínimas en el control
de la erosión, hasta el punto que
el 90% de los espolones
construidos sobre el Río Sinú hoy
son inservibles, o peor aún, han
acrecentado la problemática
erosiva sobre las márgenes del
río.
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE RÍOS
Protección contra inundaciones: son obras que controlan el nivel de
agua máximo esperado dentro de la llanura de inundación. Pueden
ser dragados y limpiezas de cauce, jarillones, canales adicionales,
entre otras. Estas obras pueden ser efectivas para el área particular
que se va a defender, pero cambian el régimen natural de flujo y
tienen efectos sobre áreas aledañas, los cuales deben ser analizados
antes de construir las obras.