Proteccion de Fondos y Taludes de Un Rio

 

 

2017

Protección de fondos y taludes de un rio

 

Universidad tecnología de los andes FACULTAD de ingeniería  Escuela profesional de ingeniería civil

protección de fondos y taludes de un

“

rio

”

 

Trabajo presentado por: - AUGUSTO QUISPE.

MANUEL

RETAMOZO

YOMIRA YOMIRA MARILU MARILU ROJAS CON CONDORI. DORI. -- JHON ZUÑIGA CCAYPANI. Docente: Ing. Ing. Marco Morales Ho Holguín lguín   ABANCAY- APURIMAC PERU 2017

 

 

DEDICATORIA:

Este trabajo está dedi dedicado cado a nuestros padres ya que son ellos los que nos apoyan día a día a que logremos superar y ser mejores día a día.

 

 

Agradecimiento: 

  A Dios, quien nos dio la vida y nos ha acompañado durante los estudios,



dándonos inteligencia y salud.   A nuestros nuestros padres y tíos, quienes nos han brindado su apoyo todo el



tiempo. 

  Al Ing. Marco Morales Holguín por su paciencia prestada para que este trabajo sea recurso de mejora a los conocimientos obtenidos anteriormente.

  A todos los que nos acompañan en nuestros estudios, hermanos, primos



y compañeros, por hacer hacer un ambiente de trabajo agradable agradable y ameno ameno..

 

 

PRESENTACION

El siguiente trabajo consiste en recopilar información sobre los diferentes sistemas de protección de taludes y fondos en cause de los ríos, así como también identificar el sistema más económico y adecuado. Como bien conocemos, la socavación y la erosión son fenómenos que afectan constantemente al cauce de los ríos. Sobre todo en las fechas de mayor precipitación. Identificar el método más económico, es uno de los principales temas del presente trabajo, ya que que la protección de taludes taludes y fondo en los causes no ssolo olo es responsabilidad de las instituciones públicas. Ofreciendo un método económico podemos incentivar a que las propias comunidades puedan solventar la protección de taludes del cauce de río que los corresponde.

 

 

Tabla de contenido PROTECCION DE FONDOS Y TALUDES DE RIOS

1 

1

SOCAVACION

1 

2

CAUCE

1 

3

PROTECCION DE TALUD

2 

4

METODOS DE PROTECCION DE TALUD

2 

4.1. 

PROTECCIÓN CON ENROCADO (Escollera): ............................................................................... 2 

4.2. 

PROTECCIÓN CON SACOS DE ARENA: .......................................................................................4 

4.3. 

PROTECCIÓN CON PLACAS DE CONCRETO (MUROS DE CONTENCIÓN): .................................... 5 

4.4. 

PROTECCIÓN CON VEGETALES.................................................................................................. 6 

4.5. 

PROTECCIÓN CON GEOBOLSAS: ............................................................................................... 7 

4.6. 

PROTECCIÓN CON GEOTUBOS.................................................................................................. 9 

4.7. 

PROTECCIÓN CON HEXÁPODOS. ............................................................................................ 10 

4.8. 

PROTECCIÓN CON NEUMATICOS............................................................................................ 10 

4.9. 

PROTECCIÓN CON MATERIALES PREFABRICADOS FLEXIBLES. F LEXIBLES. ................................................. 11 

4.10.  DEFENSAS RIBEREÑAS Y OBRAS TRANSVERSALES. ................................................................. 1 11 1  4.10.1.  GAVIONES CAJA. ................................................................................................................. ...................................................................................... ........................... 12  4.10.2. 

GAVIONES SACOS. .............................................................................................................. 12 

4.10.3. 

COLCHONES RENO. ............................................................................................................. .................................................................................. ........................... 13 

4.10.4. 

TERRAMESH SYSTEM. ......................................................................................................... ................................................................... ...................................... 15 

4.10.5. 

ESPIGONES. ......................................................................................................................... .............................................................. ........................................................... 16 

BIBLIOGRAFÍA

17 

Índice de figuras. FIGURA. 1 SOCAVACIÓN EN RÍOS. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1  FIGURA. 2 CAUSE DEL D EL RIO. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2  FIGURA. 3 PROTECCIÓN CON ENRROCADO. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 

 

  FIGURA. 4 CARACTERÍSTICAS DE UNA PROTECCIÓN DE ESCOLLERA. LA CIFRA 0.27Y SERIA SIN CONSIDERAR EROSIÓN GENERAL Y PARA UNA RECTA DE UN CAUSE PRINCIPAL (ACCIÓN PERMANENTE DE LAS AGUAS) ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4  FIGURA. 5 PROTECCIÓN CON SACOS DE ARENA. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5  FIGURA. 6 PROTECCIÓN CON PLACA DE D E CONCRETO. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5  FIGURA. 7 PROTECCIÓN CON TOTORA. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6  FIGURA. 8 PAPEL DE HIERBA MODERANDO LA ACCIÓN HIDRÁULICA HID RÁULICA Y RESISTIENDO LA TRACCIÓN. ------- 6  FIGURA. 9 PROTECCIÓN DE ORILLAS CON UN ENTRAMADO DE EESTACAS STACAS VIVAS. --------------------------------------------------------------- 7  FIGURA. 10 PROTECCIÓN PROTECCI ÓN CON GEO BOLSAS. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8  FIGURA. 11 PROTECCIÓN PRO TECCIÓN CON CO N GEOTUBOS. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------9  FIGURA. 12 PROTECCIÓN CON HEXÁPODOS. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10  FIGURA. 13 PROTECCIÓN CON NEUMÁTICOS. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10  FIGURA. 14 LOSETAS PREFABRICADAS DE HORMIGÓN. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11  FIGURA. 15 COLOCACIÓN DE UNA MANTA PREFABRICADA DESDE EELL AGUA. -------------------------------------------------------------------- 11  FIGURA. 16 GAVIONES CAJA ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 12  FIGURA. 17 GAVIONES SACOS. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 13  FIGURA. 18 COLCHONES RENO. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14  FIGURA. 19 SISTEMA DE TERRAMESH. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15  FIGURA. 20 ESPIGONES. ESPIGONE S. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 16 

Índice de Tablas. No se encuentran elementos de tabla de ilustraciones. 

 

  PROTECCION DE FONDOS Y TALUDES DE RIOS

1. SOCAVACION. Se denomina socavación socavación a la excavación profunda causada causada por el a agua, gua, uno de los tipos de erosión hídrica. Puede deberse al embate de las olas contra un acantilado, a los remolinos del agua, especialmente allí allí donde encuentra algún obstáculo la corriente, y al roce con las márgenes de las corrientes que han sido desviadas por los lechos sinuosos. En este último caso es más rápida en la primera fase de las avenidas. La socavación provoca el retroceso de las cascadas y de los acantilados que, al ser privados de apoyo en su base, se van desplomando progresivamente. También representa un papel esencial en la formación y migración de los meandros.

Figura. 1 Socavación en ríos. 

2. CAUCE. El cauce o lecho fluvial es la parte de un valle por donde discurren las aguas en su curso: es el confín físico normal de un flujo de agua, siendo sus confines laterales las riberas. El lecho lecho menor, aparente o normal, es aquel por el ccual ual discurre agua incluso durante el verano (de ahí que algunos le den el nombre permanente). El lecho mayor o llanura de inundación, que contiene al primero, sólo es invadido por el curso de las crecidas y, en general, durante en

la

estación

anual

que el caudal aumenta y cuyo periodo depende, por su duración y por la

época del año en que se sitúa, del régimen propio de cada río. La naturaleza de cualquier lecho fluvial es siempre una función de la dinámica del flujo y de los materiales g geológicos eológicos locale localess que pueden influir a dicho flujo.

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Figura. 2 Cause del Rio. 

3. PROTECCION DE TALUD. La protección del talud, procedimiento que se realiza para proteger los taludes de obras de ingeniería, o los l os taludes naturales, contra los daños causados por el escurrimiento del agua o el golpeo de las ondas de un lago, río o mar contra sus márgenes.

4. METODOS DE PRO PROTECCION TECCION DE TALUD. La protección de los taludes se realiza de varias formas:   Mediante la plantación de es especies pecies vegetales apropiadas a crecer en el

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agua, como por ejemplo la totora.   Recubriendo las márgenes ,en la franja donde oscila el agua de un



enrrocado, (rocas sueltas acomodadas en forma más o menos irregular en el talud a ser protegido, en los taludes aguas arriba de las presas hidráulicas.   Recubrimiento con gaviones.



  Recubrimiento con sacos de arena.

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  Recubriendo el talud con una una placa de con concreto creto o con u un n reve revestimiento stimiento en



piedra.   Mediante la construcción de Espigones.



4.1. PROTECCIÓN CON ENROCADO (Escollera): La escollera es uno de los materiales mas utilizados. En estados Unidos las estadísticas recientes en obras empleados en obras de defensa indican que el 60% de la longitud total de orilla esta protegida con escollera, el 10% con gaviones, el 5 % con hormigón, el 3% con suelo-cemento y el restante 22%

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  con toda clase con otros materiales como vegetación, materiales sintéticos, mantas de losetas pre-fabricadas, etc. El enrocados es un procedimiento que que se realiz realiza a para proteger los taludes de obras de ingeniería, o taludes naturales, contra los daños causados por el escurrimiento del agua o el avatar de las ondas de un lago, río, r ío, o mar contra sus márgenes. La roca debe cumplir las siguientes características.   La densidad densidad de la roca debe ser de aproximadamente aproximadamente 2.65 tn/m3



  La fragilidad o sus susceptibilidad ceptibilidad a la rotura por lugares débiles debido a

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que esta puesta en obra sufrirá golpes, se puede realizar ensayos soltando el escollo desde 3 metros de altura.   La resistencia resistencia a la meteorización, muy importante para la integridad y

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durabilidad de la escollera que incluye la acción hielo- deshielo, cristalización salina, solubilidad y otras acciones químicas. Los cantos rodados, bolones y guijarros son elementos estables, que pueden emplearse para enrocados, terraplenes y mejoran la estabilidad de las cimentaciones, cuando más angulosas sean.

Figura. 3 Protección con enrrocado. 

Características de una protección de escollera: La profundidad de cimentación debería ser 0.27y Una buena medida de cimentación es un pie de escollera usando un ángulo de reposo del material de 30° a 40° para arenas y grabas. La escollera puede ser puesta en obra

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  desde tierra con ayuda de dumpers y palas, su pendiente es de 1:1 y 1:2 (V:H) o bien un angulo de reposo 40 °

Figura. 4 Características de una protección protección de escollera. La cifra 0.27y seria sin considerar erosión general y para una recta de un cause principal (acción permanente de las aguas)

Recomendaciones:   La facilidad de enc encontrar ontrar la materia pri prima ma en un sitio cercano, que n no o

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supera los 50 kilómetros.   La realización realización de las obras así sea en época inv invernal, ernal, es una gran ventaja ante otras obras de protección que se necesitaría esperar

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hasta la época de verano para ejecutarlas.   Este tipo de obra permite atender emergencias de forma inme inmediata, diata, ya

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que su sola colocación empieza a servir, evitando que las aguas peguen directamente sobre el talud del cauce.   El enrocado enrocado es una o obra bra que que forma un cuerpo flexible q que ue permite su

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acomodo a medida que se presente erosión en la pata del mismo, de igual forma su forma hexagonal permite que los elementos se entrelacen y sea difícil su arrastre, en época de crecientes.

4.2. PROTECCIÓN CON SACOS DE ARENA: Este método de de Protección consiste en llenar sacos ccon on arena, ssellarlos ellarlos adecuadamente y apilarlos a orillas del río, o en lugares donde ocurre la socavación o la erosión. Este es un método que el Instituto Nacional de Defensa Civil del Perú, viene usando para prevenir el desbordamiento de los ríos en épocas de lluvia.

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Figura. 5 Protección con sacos de arena. 

Ventajas:   Resulta ser un métod método o muy económico, yya a que el costo de los sacos

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a usar son cómodos.   El material material de relleno sse e en encuentra cuentra en la zzona ona de trabajo



  No requiere de mano de obra calificada



4.3. PROTECCIÓN CON PLACAS DE CONCRETO (MUROS DE CONTENCIÓN): Se denomina muro de contención a un tipo estructura de contención rígida, destinada a contener algún material, generalmente tierras. Este tipo de estructura también es usada como defensa ribereña. Resulta no ser no muy económico, ya que requiere materiales de coso elevado como es el cemento material principal y madera q sirve para realizar los encofrados, encofrados, además requiere de mano de obra ccalificada. alificada.

Figura. 6 Protección con placa de concreto. 

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4.4. PROTECCIÓN CON VEGETALES. La protección con vegetales es un sistema que se combina con los enrrocados y los gaviones ya que estos sistemas cuentan con espacios vacíos que pueden ser llenados con tierra orgánica y sembrar las plantas de la zona. Este sistema también puede funcionar independientemente con la siembra de la planta denominada “Totora”. 

Figura. 7 Protección con totora. 

La hierba, en primer lugar consigue una reducción de la velocidad junto al fondo, es decir una reducción de la tensión tangencial “г”

Figura. 8 Papel de hierba mo moderando derando la acción hidráulica y resistiendo la tracción. 

La hierba puede resistir velocidades de 1 a 2 m/s sin gran dificultad antes de resultar arrancadas, las especies de bosque como olmos, fresnos, alisos y sauces crecen rápidamente (3 a 5 años), Un inconveniente serio de los arboles es el daño que ocurre si la crecida los arranca. Al ser

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  arrancados, la erosión del suelo es aguda y el propio árbol como objeto flotante puede obstruir gravemente puentes causando mayor inundación. En particular los sauces son las especies más apreciadas en defensas de orillas. Estas y otras especies se propagan a partir de estacas, es decir de ramas recién cortadas de las que brotan raíces y tallos.

Figura. 9 Protección de orillas con un entramado de estacas vivas.

Existe una oferta creciente de productos y tecnología de vegetación interesantes para los encausamientos. Destacamos las mantas o alfombras prefabricadas orgánicas y la hidrosiembra “técnica de bioingeniería” 

4.5. PROTECCIÓN CON GEOBOLSAS: Los taludes de las márgenes de los ríos están constituidos por suelos que tienen, en general, resistencia a las fuerzas de compresión, pero el problema que es no soporta esfuerzos de tracción. Esto da lugar a los procesos erosivos para lo cuales las geo bolsas son una muy buena solución. Para que las márgenes de los ríos adquieran resistencia hay que hacer que los suelos puedan soportar los procesos erosivos, hay que confinarlo en geobolsas, las telas geosintéticas son el material ideal para construir geobolsas y hacinarlas en las costas para hacer defensas contra la erosión. Los principio de diseño de este tipo de defensas contra la erosión empleando geobolsas y también geotubos, involucran también a la capacidad drenante de estas formaciones costeras. Las geobolsas son sacos confeccionados con telas geosintéticas específicas que permiten el

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  flujo del agua a su través pero contienen y mantienen juntas, unidades de suelo sin que sea arrastrado por la corriente.

Figura. 10 Protección con geo bolsas. 

En las defensas contra la erosión en las cuales intervienen muros de suelo reforzado formados por geo bolsas se tienen en cuenta una serie de factores para su estabilidad:

La estabilidad interna de las defensas con geo bolsas. Intervienen aquí el tipo de geosintético que se emplee para hacer las geo bolsas y la interacción que debe existir entre cada capa o unidad que constituyen las defensas en muros con geo bolsas.

La estabilidad global de los muros con geobolsas. En esta etapa se analiza la estructura del muro con geo bolsas en general con un enfoque basado en el equilibrio límite, que incluye la verificación de la de la base del geo muro al deslizamiento, además de analizar estabilidad al vuelco y la capacidad de carga del muro con geo bolsas, como un todo.

Las condiciones externas del geo muro geo bolsa.  Aquí es donde se analizan que tipo de pro protección tección llevará la pared externa de la estructura con geo bolsas, que actualmente suele resolverse con el empleo de mallas antierosivas que lo revisten. También se analizan las condiciones de drenaje y subdrenaje del conjunto apilado de las geobolsas.

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4.6. PROTECCIÓN CON GEOTUBOS. Los geotubos son grandes bolsas de alta resistencia de tejido geosintético alrededor de los cuales se han desarrollado una amplia gama de aplicaciones, principalmente para el control de erosión de costas. El diámetro y longitud del tubo se determina a partir de los requerimientos del proyecto y su relleno se realiza mediante el acoplamiento directo de un sistema de bombeo hidráulico del material de dragado o de relleno.

VENTAJAS Y PROPIEDADES   Mínimo impacto en el medio ambiente.

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  Una alternativa de bajo coste resp respecto ecto métodos de co construcción nstrucción



tradicionales.   Gran Resistencia. Resistencia. Fabricados a p partir artir de geotextiles tejidos especiales



de alta resistencia.

APLICACIONES   Espigones. 



  Rompeolas. 

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  Núcleos de Dunas. 



  Diques de contención de material de dragado. 



  Protección de costas y playas. 



  Hábitats Naturales. 

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  Construcción de Humedales. 

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  Desecación de materiales de grano fino. 



Figura. 11 Protección con geotubos. 

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4.7. PROTECCIÓN CON HEXÁPODOS. Los hexápodos que son estructuras en concreto en forma de estrella de seis puntas instalados individualmente. “Una vez unidos mediante un cable y ancl ados al suelo las estructuras en

concreto previamente construidas funcionan como unidad y reducen la velocidad de flujo del río reduciendo la energía con la cual está atacando la márgenes. Con esta estructura se mitiga el riesgo de volcamiento del muro de control de inundaciones construido.

Figura. 12 Protección con Hexápodos. 

4.8. PROTECCIÓN CON NEUMATICOS. La técnica con llantas, inventada por el ingeniero civil Eduardo Bravo, reemplaza los costosos enrocados que suelen construirse en los puntos vulnerables de los ríos. El ingeniero Bravo explicó que el nuevo método reduce costos hasta en un 60 %.

Figura. 13 Protección con neumáticos. 

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4.9. PROTECCIÓN CON MATERIALES PREFABRICADOS FLEXIBLES. Las mantas pre fabricadas de losetas o bloques de hormigón son conjunto de losetas prefabricadas engarzadas o cosidas entre sí por cables para formar unidades de anchura del orden de 2.50 m y longitud variable. Se usan como revestimiento flexible y permeable de orillas. Pueden tener un filtro sintético incorporado (goetextil). L aventaja de estos productos, de los que existen bastantes modalidades patentadas, es la economía de la prefabricación y la puesta en obra. Por el contrario necesita una buena preparación de talud.

Figura. 14 Losetas prefabricadas de Hormigón. 

Figura. 15 Colocación de una manta prefabricada prefabricada desde el agua. 

Es importante al proyectar un revestimiento con mantas prefabricadas, estudiar cómo se ancla, preferiblemente tanto en coronación como al pie y quizá también con anclajes intermedios.

4.10. DEFENSAS RIBEREÑAS Y OBRAS TRANSVERSALES. La finalidad de este tipo de obra es:   Proteger las márgenes contra erosiones.



  Recuperar terrenos ribereños.

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  Controlar el transporte de sólidos.

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  Almacenar o derivar agua.

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  Laminar las crecidas, etc.

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Las obras fluviales pueden ser diferenciadas básicamente en dos tipos: Defensas ribereñas y obras transversales.

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  Las defensas ribereñas, a su vez, se dividen en dos sub-tipos, obras longitudinales y obras deflectoras. Las obras longitudinales son generalmente usadas:   Para delimitar delimitar el cauce y aprovechar los terrenos en las margénes.





  Para proteger las orillas contra erosiones o inundaciones.   Para recuperar terrenos ribereños.



  Y en obras de toma.



4.10.1. GAVIONES CAJA. Los gaviones caja son elementos en forma de prisma rectangular, ideales para la construcción de estructuras de protección, defensa y contención de márgenes. Funcionan por gravedad y su comportamiento técnico-funcional es excelente al permitir la construcción de estructuras monolíticas, flexibles, permeables, resistentes y de larga vida útil.

Figura. 16 Gaviones caja

4.10.2. GAVIONES SACOS. Se usan cuando la fundación es construida en agua, son elementos de forma cilíndrica, producidos en malla hexagonal de doble torsión.

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  Permiten trabajar sin la necesidad de ataguías o desvíos y son colocados fácilmente con el auxilio de equipos mecánicos . Tienen también un excelente comportamiento cuando la estructura esté apoyada sobre suelos de baja capacidad soporte. En este caso, al distribuir las tensiones en el terreno, evitan asentamientos excesivos de la estructura. Los gaviones saco, debido al contacto constante con el agua, son producidos con alambres con revestimiento y protección adicional en material plástico.

Figura. 17 Gaviones sacos.

4.10.3. COLCHONES RENO. Para la protección contra la socavación de las estructuras longitudinales, son utilizadas plataformas de deformación en colchones Reno, elementos estos en forma de prisma rectangular, producidos en malla hexagonal de doble torsión, que son caracterizados por su gran superficie, pequeño espesor y gran 19 de diciembre de 2017

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  flexibilidad. Son construidas directamente sobre el terreno perfilado, a lo largo de la estructura a ser protegida aún en presencia de pequeños tirantes de agua, evitando así fundaciones profundas. Los colchones Reno son también usados con gran eficacia para revestir márgenes y diques longitudinales .La gran flexibilidad de estos elementos y la monoliticidad de la estructura resultante, permiten construir revestimientos económicos y resistentes para proteger contra la erosión. er osión.

Figura. 18 Colchones Reno.

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4.10.4. TERRAMESH SYSTEM. En las defensas longitudinales, donde sea necesaria la contención de las márgenes, en algunas situaciones la solución en suelo reforzado puede ser más ventajosa que las estructuras a gravedad. En estos casos, la solución ideal es el Terramesh® System, formado por elementos producidos a partir de un único paño de red en malla hexagonal de doble torsión, fabricada con alambres con revestimiento Galfan y protección adicional en material plástico Estos elementos forman el paramento frontal de la estructura y el elemento de refuerzo del suelo proporcionando estabilidad al conjunto. El Terramesh® System mantiene las características de flexibilidad, permeabilidad y monoliticidad de

Terramesh. Figura. 19 Sistema de Terramesh.

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4.10.5. ESPIGONES. Son usados para proteger y recuperar orillas erosionadas. Los espigones desvían el flujo principal de la corriente del curso de agua centralizándolo, evitando que la fuerza del agua alcance las márgenes. En general son utilizados en conjunto , para crear entre ellos zonas de remanso y consecuentemente de sedimentación del material en suspensión, reconstituyendo así la margen erosionada

Figura. 20 Espigones.

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  Como anteriormente fue mencionado en el caso de las obras longitudionales, la presencia de agua no afecta el proceso constructivo y los eventuales asentamientos pueden ser evitados a través de plataformas de deformación en colchones Reno.

Bibliografía MACCAFERRI. (2009). Defensas Ribereñas y obras transversales.   lima: Maccaferri. Vide, J. P. (2003). Ingenieria de rios. Barcelona: Alfaomega.

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