Estructuras de Proteccion de Riberas Enrocados

 

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MScI NG G. .HUGO AM MA ADO RO OJ JASRUBI O DOCENTEASOCI AD DO O UNS

“ESTRUC UCTU UR RAS D DE ER RI I ESG GO O :PRO OT TECC CI I ÓN DE RI RI BERA RAS –ENR RO OCAD DO OS”

Í NDI CE

•

RELACI ÓN DETABLAS

•

RELACI ÓND DE EFI GURAS

I .

I NTRODUCCI ÓN

I I .

PROPI EDADESD DE ELO SEDI MENTOS

CLASI FI CACI ÓN DEN NS SI DAD YPESO ESPECI FI CO  ANGULO DE REPOSO I I I .

I NI CI O DELM MO OVI MI EN NT TO

FUERZATRACTI VA CONDI CI ÓN CRÍ TI CA ESFUERZO CO OR RTANTECRI TI CO DEFO ON ND DO O ESFUERZO OS SCO OR RTANTECRI TI CO DETALUD I V.  V.

ESTABI LI DAD DE ROCAS FACTORESDE SEGURI DAD PARAENROCADOS

FLUJO SOBRE FOND DO O PLANO FLUJO HORI ZONTALSOBREELTALUD ENROC OCAD DO OSPARACANALES

 ANEXO :EJEMPLO DE APLI CACI ÓN

BI BLI OGRAFÍ A

 

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RELACI ÓN DE FI GURAS FI GURA2. 1Angul oD De eReposo(ϕ  ) FI GURA2. 2Angul oD De eRepososegúnelDi ám me et r odel aPart í cul a. FI GURA2. 3Angul oD De eRepososegúnelDi ám me et r odel aPart í cul a. FI GURA3. 1Fuer zat r act i va FI GURA3. 2D Di i agr am ma adeShi el ds FI GURA3. 3esf uer zoc ort ant edeTal ud FI GURA3. 4Fact ordeCorr ecci ónk(β  ) FI GURA3. 5Fuer zaCor t ant eM Má áxi mavsb/d FI GURA3. 6Di st ri buci óndeEsf uer zoC Co ort ant e FI GURA4. 1Conver si óndeD Di i ám me et r oapeso FI GURA4. 2Vcrpar aver t eder ossumer gi dos FI GURA5. 1Fl uj oO Ob bl i cuosobr eElTal ud Gr áficaA1Fact orDeSegur i dadPar aD Di i f er ent esDi ám me et r osDeRoca Gr áficaA2Fact orDeSegur i dadParaDi f er ent esTal udes

 

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RELACI ÓN DETABLAS  TABLA2. 1Cl asi ficaci ónSegúnElTamañoDeLasPart í cul as–Uni ónGeof í si ca  Ameri cana( AGU ) .  TABLA3. 1Re vs ψ cr   TABLA3. 2τ0 vs b/d i neam mi i ent osdeCanal  TABLA3. 3τ0 vs Al  TABLA4. 1Ti podeFondodeCanalvs.ψ cr   TABLAA–1F. Spar adi f er ent esDi ámet r os,V=1. 9m/s  TABLAA–2F. Spar adi f er ent esDi ámet r os,V=2. 0m/s  TABLAA–3F. Spar adi f er ent esDi ámet r os,V=2. 5m/s  TABLAA–4F. Spar adi f er ent esTal udes,V=1. 9m/s  TABLAA–5F. Spar adi f er ent esTal udes,V=2. 0m/s  TABLAA–6F. Spar adi f er ent esTal udes,V=2. 5m/s

 

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PRO OT TECCI ÓN DERI BERAS

ENROCADOS

I .

I NTRODUCCI ÓN

Unrí oesunsi st em ma adi nám mi i co,enelqueseproducescam mb bi osó modi ficaci onesal ar goomedi anopl azocom mo oconsecuenci adel asacci ones ext er i ore s.Loscam mb bi ossepr oducendebi doaqueelcaucedel osri osest á expuest oavari aci onescont i nuasdebi doalpr ocesodeer osi óny/o sedi ment aci ón.

Cuandonoexi st eequi l i bri oent r eelcaudalsól i doyelcaudall í qui doque t r ansport aseproducenmodi ficaci onesenelcont orno,porej em mp pl o:

•

l aconst r ucci óndeunapr esaaguasarr i bahacequeaguasabaj ose i ncrem me ent eelpoderer osi vodelrí o.

•

Ladef orm ma aci óndecuencas,i ncr em me ent aelcaudalsól i do,t endi endoa sedi ment arelcauceaguasabaj o.

 

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•

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Enépocadeaveni dassepuedenpr oduci ri nundaci onesdest r uyendoel cauce,puent es,carr et er as,pér di dasdevi dashumanasyvi vi endas.

Paraevi t arl osdañosquesepr oducenenépocasdeaveni das,sepr ot egenl a ri ber as.Est apr ot ecci ónsepuededarm me edi ant e:Gavi ones,di ques,espi gonesy enrocados.

Est aseparat avaat r at aracer cadeldi señodeenr ocadoscom mo osi st ema made pr ot ecci ónder i ber as,medi ant eunmét ododecál cul or ápi doysegur o.

Conest epr opósi t osevaaanal i zar: •

elt i poder ocaquesevaaut i l i zarm me edi ant eunest udi odel as Pr opi edadesdel osSedi ment os.

•

Lascondi ci onescr í t i casdem mo ovi mi ent odel arocaenunacorr i ent ede

•

agua. Losf act oresdeseguri dadpar al aest abi l i daddel asrocas.

•

Lar el aci ónent r el osf act oresdeseguri dad.Eldi ámet r odel ar ocas, t al udyvel oci daddefluj o. i i .

PROPI EDADESDELOSSEDI MENTOS

Par a fines pr áct i cos de prot ecci ón de r i ber as se consi der an dos t i pos de part í cul assól i das:

Mat er i alnoCohesi vo Son part í cul as si n acci ón r ecí proca, par a su t r ansport e sól o of r ecen r esi st enci a debi do a su f orm ma a y peso pr opi o,t ales elcaso de l as arenas, gr avasyr ocas.

Mat eri alcohesi vo Son part í cul as con acci ón r ecí pr oca,l asf uer zas de i ner ci a del as part í cul as son pequeñascom mp paradascon l asf uer zasel ect r ost át i caoel ect r oquí mi ca.Son part í cul asm mu uyfinas,posee nunaf uer zadecohesi ónquel asm ma ant i eneuni das, t aleselcasodel asar ci l l as,l i mosyl odosfinos.

 

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Darem mo osénf asi senl aspr opi edadesdem ma at er i alnocohesi vo,dadoelpr opósi t o del asepar at a.

2. 1. CLASI FI CAC CI I ÓN

La Uni ón Geof í si ca Amer i cana (Amer i can Geophysi calUni on)ha cl asi ficado l ossedi ment ossegún su di ám me et r o( Tabl a2. 1) .Loscant osr odados,gui j arr osy gr avassepueden medi rdi r ect am me ent e,l asgravasyarenasset am mi i zan yl uego secl asi fican,l asarenasfinas,l i mosyar ci l l assem mi i denporsedi ment aci ón.

Loscant osr odados,bol onesygui j arr osson el em me ent osest abl es,quepueden emp mpl ear se par a enrocados, t er r apl enes y mej or an l a es t abi l i dad de l as ci ment aci ones,cuandomásangul osassean. Las Gr avas (G )son f áci l es de compact ar y l a humedad no l as af ect a si gni ficat i vam me ent e,son est abl esf r ent eal ascorr i ent esymásresi st ent esque l asar enasal aer osi ónyt ubi ficaci ón.

LasAr enas(S)bi engr aduadassonmáses t abl esym me enosper meabl esquel as malgr aduadas,l asgr avasyarenasson i gual ment ef áci l esdecom mp pact ar .

Los Li mos(M )son part í cul asquepasan elt am mi i zN°200,con di ám me et r o< 0. 062mm,esi nest abl e,cuandoest ásat ur adot i endeaflui r ,esr el at i vam me ent e i mperm me eabl e,di f í ci ldecompact ar ,poco r esi st ent eal aer osi ón yt ubi ficaci ón, alsecarsealai r et i enenescasaresi st enci a.

LasAr ci l l a(C )t i enen comocar act erí st i caspri nci palsu f uerzadecohesi ón l a cualaument a aldi sm mi i nui rl a humedad,t i ene per meabi l i dad muy baj ay cuando es t á húmeda es di f í ci lde compact ar ,si n em mb bargo cuando se l e comp mpact aadecuadam me ent eesr esi st ent eal aer osi ónyt ubi ficaci ón.

 

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 TABLA2. 1 CLASI FI CACI ÓN SEG GÚ ÚN TAM MA AÑO DELASPARTÍ CU UL LAS UNI ÓN GEO OF FÍ SI CA AM ME ERI CANA( AGU)

 TAMAÑO (mm ) TI PO DEMATERI AL 40 00 00 0– -2 2 10 00 00 0

Ca an nt t or r od da ad do og mr u yd g r ande C o o an e

 

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1000-500 500-250 250-130 130–64 64-32 32-16 16-8

Cant or odadomedi o Cant or odadopequeño Cascaj ogr ande Cascaj oPequeño Gr avamuygr uesa Gr avagruesa Gr avamedi a

8-4 4-2 2-1 1. 00–0. 50 0. 50–0. 25 0. 250–0. 125 0. 125–0. 062 0. 062–0. 031 0. 031–0. 016 0. 016–0. 008 0. 008–0. 004 0. 004–0. 002

Gr avafina Gr avamuyfina Ar enamuy gruesa Ar enagruesa Ar enamedi a Ar enafina Ar enamuyfina Li mogr ueso Li momedi o Li mofino Li momuyfino Arci l l agruesa

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0. 002–0. 001 Arci l l amedi a 0. 0010–0. 0005 Ar ci l l afina 0. 0005–0. 00024 Ar ci l l am mu uyfina

2. 2. DENSI DAD YPESO ESPECI FI CO  Todos l os sedi ment os t i enen su ori gen en l a descomposi ci ón de l as r ocas nat ur al es,porel l ogener al ment econt i enent odosl ocomponent esdel asrocas. En l aar ena encont r adaen l oscaucesfluvi al espredom mi i naelcuar zocon una densi dad de2660Kg/m3,t am mb bi énseencuent r af el despat ocon unadensi dad  vari abl e ent r e 2550 Kg/m3,y 2760 Kg/m3,en menores cant i dades puede habermagnet i t acondensi dad5170Kg/m3,per oen gener all adensi daddel os sedi ment os est á ent r e 2660 a 2700 Kg/m3,t om má ándose en pr om me edi o 2650 Kg/m3. ) Densi dadRel at i va(ρr 

 

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 ρ r 

=

  ρ    s −  ρ   ρ 

:Densi daddelsedi ment o ρs  ρ  :Densi daddelagua

paraar enanat ur al:

=(2650–1000) 72650 ρr 

 

=1. 65 ρr 

PesoEspeci ficodel am me ez cl a  (γ m  ) Cuandoelaguat i enem ma at er i alfinoensuspensi óncom mo oarci l l aol i mos,elpeso especi ficodel am me ezcl aγ m noesi gualalpesoespeci ficodelagual i mpi aγ .

 Vm  =Vγ   +Vs  γ m  γ s   Vm =V+Vs  Vm  =( Vm  –Vs)γ   +Vs  γ m  γ s………………..(a)  V:vol umendeagua  Vm  =vol umendel am me ez cl a  Vs  =vol umendel ossól i dos Sil aconcent r aci óndelmat er i alensuspensi ón,sedefinecom mo o: C  =

γ   sV  s γ  mV m

Ent oncesr eem mp pl azandoenl aecuaci ón( a) ,ysi mpl i ficandoseobt i ene:

γ  m

γ  

1 − (1 − 1

γ  m

)C 

2. 3. ANGU UL LO D DE E REPOSO Eselángul odem má áxi mapendi ent eenci madel acualelmat er i alnocohesi vo per manecer ási n movi mi ent o( en r eposo) .Eselval ordelángul oquef orm ma ael mat eri al si n movi mi ent o, para gr ava y ar ena el ángul o de r eposo es apr oxi madam me ent ei gualalángul odef r i cci óni nt er na.

 

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ϕ

FI GURA2. 1  ANGULO DEREPOSO (ϕ  )

Enl asfigur as2. 2y2. 3,sem mu uest r anl osángul oder eposoparam ma at er i alno cohesi vosegúnSi monsyAl ber t son( 1960) .

 

UNI NI VERSI DAD NACI ONA NALDEL ELSANTA ESCUE UELA DE I NGE GENI ERI ACI VI L

MScI NG. G.HUGO GO AMA MADO ROJ OJASRUBI BI O DOC OCEN NT TEASOCI CI ADO DO UNS NS

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MScI NG. G.HUGO GO AMA MADO ROJ OJASRUBI BI O DOC OCEN NT TEASOCI CI ADO DO UNS NS

 

Fi gur a2. 2ANG GU ULO DE REPOS OSO SEGÚ GÚN ELDI DI ÁM ME ETRO DELAPARTÍ CU UL LA

 

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ϕ

FI GURA2. 3ANG GU ULO DEREPOSO OS SSEGÚND DI I ÁM ME ETRO DELAPARTÍ CU UL LA

 

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I I I .I NI CI O DELM MO OVIMI ENT NTO

Lacondi ci óncr í t i cadem mo ovi mi ent odeunapart í cul adef ondosedacuandol as part í cul assedespl azandebi doal af uer zadearr ast r edelfluj o. Laest abi l i daddeunapart í cul adepender ádesut am ma año,f orm ma aycohesi ón.

3. 1FUERZASTRACTI VA Eselesf uer zoi nt er no delflui do queresi st el a def orm ma aci ón en un flui do en movi mi ent o.Consi der andoequi l i bri oen l adi r ecci ón xdelvol umen decont r ol ( v. c)enelcaucedeunacorr i ent e.

W senα

α

α

FI GURA3. 1

FUERZAS TRACTIVA

L:l ongi t uddelt r am mo o  V:vel oci dad  W :pesodelagua  W A Lsen α  :com mp ponent edelpesodeaguaendi r ecci óndelflui doquegenera esf uerz ocort ant eenelf ondodelcanal(Ft  )  A:ár eadel asecci ónt r ansver sal Ft  :Fuer zadecort eenelf ondodebi doalfluj oenelt r am mo oL

 

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Ft =W ALsenα  =ρ  gALsenα 

Ft =τ0  A

A=PL

τ  =esf uerz ocort ant euni t ari om me edi o

P:per í met r om mo oj ado

   ρ  g 4 Lsen   α 

τ 0   =

 PL

  ,si mpl i ficando

τ0  =γ RnSo

( 3. 1)

Rn  =A/P Paraα  pequeños,senα  ≅  Se  ,si endoSe:pendi ent edeener gí a Par acaucesmuyanchosr espect osal apr of undi dadhdelfluj osecumpl eRn  = h τ0  =γ RnSo

( 3. 2)

Los esf uer zos cort ant es t i ene di st ri buci ón l i nealen canal es abi ert os si endo máxi moenelf ondo.

3. 2CONDI CI ÓN CRI TI CA

elequi l i bri odeunapart í cul aenell echodeunacorr i ent eserom mp pesielef ect o r esul t ant edel asf uer zasdearr ast r e,sust ent aci ón yvi scosi dad,son mayor esa l as f uer zas r esi st ent es com mo o gr avedad y cohesi ón es i mport ant e sol o en mat er i al esfinos. Corr ecci ón cri t i ca,si gni ficaqueun l i ger ocambi oen l ascondi ci onesdelfluj o ori gi naeli ni ci odelmovi mi ent o,enest asi t uaci óncri t i cal apart í cul aal canzao super a elesf uer zoport ant ecri t i co.Det erm mi i narest a condi ci ón esmuydi f í ci l porest arelmovi mi ent orel aci onadoadi f usi ónt ur bul ent adelfluj o.

Eli ni ci odelmovi mi ent oseest udi aparaeldi señodecanal esest abl es,obt ener f orm mu ul asdet r ansport edesedi ment os,di señarpr ot ecci ón deri ber asyf ondoo cost aset c.

 

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3. 2. 1 ESFUERZO CO OR RTANTE

Sedet ermi mi noqueelesf uer zocort ant ecri t i codef ondoτ0cr  est áenf unci ón del númer odeReynol dsRe:

 *

Re   =  DV  v

V  *

*

3. 3) =  ghS    = τ  ρ o (

D :di ámet r odel apart í cul a  V:vel oci daddecort e  v:vi scosi daddelagua

ψ cr 

=

τ cr 

  =  f  (Re * ) ( ρ  s − ρ ) gD

( 3. 4)

l ar el aci ón ( 3. 4)ha si do i nves t i gada porm mu uchos aut or es especi al ment e por Shi el ds( 1936) ,qui en obt uvounagr áfical l am ma adaDi agr am ma adeShi el ds(Fi g. 3. 2)paracondi ci onesdefluj ot ur bul ent oym ma at er i aluni f orm me e,2