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• Eradio Nuñez Pompa

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MINISTERIO DE AGRICULTURA INSTITUTO NACIONAL DE RECURSOS NATURALES

DISENO DE ESPIGONES DE GAVIONES MSc. Ing. Roberto Campaña Toro [email protected] SETIEMBRE 2002

Ventajas del diseño con gaviones ™

La construcción de los espigones puede realizarse por etapas, modificándose en función del comportamiento observado.

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Es fácil modificar la obra utilizando la estructura de gaviones, permitiendo también la posible construcción gradual de las obras, alargándola y dándole mayor altura, en relación con el avance de la regulación del río. Se recomienda una especial atención en el amarre de las varias etapas de una obra.

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La estructura de gaviones se presta para cualquier tipo de espigón, desde la más pequeña defensa, a la más grande obra de corrección fluvial, presentando en máximo grado la propiedad de deformarse sin perder nada en eficiencia estática y funcional.

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El espigón de gaviones sigue adaptándose a cualquier variación del cauce, hasta volverse parte integrante de la margen y del fondo, sobre el cual se asienta.

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TIPOS DE ESPIGONES DE GABION: ™

ASTA SIMPLE

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CABEZA DE MARTILLO

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BAYONETA

ASTA SIMPLE ™

Son los espigones más utilizados por su sencillez y bajo costo.

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Tienen mayor aplicabilidad que los otros tipos

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Se prefieren espigones inclinados hacia aguas abajo (70o) en el caso de acarreos de grandes dimensiones. Se prefieren espigonnes inclinados hacia aguas arriba y muy sobresalientes en cauces muy anchos , con leve pendiente y material de transporte pequeño.

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CABEZA DE MARTILLO ™

Son más eficientes en cuanto a la cantidad de material que logran depositar.

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Son mas caros y complicados de construir

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Se recomienda cuando se requiera una obra con gran longitud de trabajo, localizada en un tramo recto o una curva amplia (Su forma es apropiada para conseguir el encauzamiento en estos sitios)*

BAYONETA ™

Son recomendables en cauces anchos y de baja velocidad, con gran arrastre de sedimento limoso.

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Se recomienda en cuces muy anchos , con leve pendiente y material de transporte pequeño. De forma muy sobresaliente.

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Se recomienda donde las curvas son mas acentuadas (su funcionamiento es semejante a la cabeza de martillo)*

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DISEÑO DE ESPIGONES DEL TIPO ASTA SIMPLE

1.-Ubicación en planta

PROCEDIMIENTO DE DISENO 1.- Ubicación en planta. 2.- Longitud de trabajo. 3.- Longitud de empotramiento. 4.- Separación de los espigones. 5.- Perfil longitudinal. 6.- Dirección respecto a la corriente. 7.- Forma del espigón. 8.- Sección transversal. 9.- Base antisocavante.

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El sistema de espigones debe definir un cauce suave sin irregularidades bruscas: Definir en una vista en planta el eje del río y orillas a proteger. Trazar las líneas paralelas al eje que demarcaran las futuras orillas buscadas. Las líneas imaginarias trazadas indicaran el extremo final de los espigones sucesivos. Se debe evitar el estrangulamiento del cauce que tienda a compensar la falta de seccion a costa de la superficie reservada al semidesague contrario, con la consiguiente afeccion de la margen izquierda

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En tramos curvos, el ancho “B” definido para el río, luego de construido el sistema de espigones, debe guardar cierta relación con el radio de curvatura “r” correspondiente. (Rocha) 2.5 B < r < 8B (cauces de limos, arenas)

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Si los Radios de curvatura son menores, la separación disminuye y es más económico revestir la orilla.

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Si los radios son mayores, el río tiende a formar un cauce con menores radios dentro de la curva y no todos los espigones trabajan eficientemente

2.- Longitud de trabajo de espigones

Es conveniente que no supere el 25% del ancho del cauce.

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El primer espigón estará expuesto en toda su longitud a la violencia de las aguas, por dicho motivo el primer espigón debe tener la menor longitud de trabajo posible (igual al tirante máximo), para evitar una desviación violenta de la corriente.

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3.- Longitud de empotramiento de espigones. ™

Debe estar entre el 10 % y 25 % de la longitud de trabajo. Debe evitar el rodeo de la estructura por parte del agua

3.- Separación de los espigones. ™

En tramos rectos: – Se recomienda separaciones del orden de 5 a 6 veces la longitud de trabajo. – Se mide en las orillas

TAMBIEN PUEDE APLICARSE LA REGLA GRAFICA –Se tiene en cuenta la ampliación teórica del flujo una vez que este paso por el extremo del espigon.

En tramos curvos es recomendable la regla gráfica. ™ En curvas con radio único se recomienda separaciones de 3 a 4 veces la longitud de trabajo. ™

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4.- Perfil longitudinal ™

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En general se recomienda separaciones ligeramente menores a las teóricas, pues se pretende que el flujo desviado por la cabeza o extremo de un espigón encuentre al espigón siguiente en un punto cercano a la margen, sin que llegue a erosionarla y comprometa la seguridad del empotramiento de dicha obra. Los interespacios de espigones muy largos se rellenan con dificultad, por lo cual se recomienda construir una primera etapa de espigones cortos que luego se prolongarán cuando el relleno conseguido se considera suficiente.

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Las obras sumergibles ofrecen menor obstáculo y provocan socavaciones en el fondo menos peligrosas, favoreciendo la extensión de las aguas extraordinarias y así el depósito entre las obras.

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La inclinación de la corona tiene la finalidad de salvaguardar al espigón de aguas arriba y de asegurar el relleno de las orillas.

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Es una buena regla que la cabeza no supere o supere muy poco, el nivel del caudal ordinario, la cabeza horizontal se presenta particularmente eficaz para inducir las aguas a profundizar las excavaciones donde se desea obtener un canal de sequía profundo.

– Se recomienda una pendiente longitudinal hacia adentro del cauce. – El espigón debe tener una altura mínima en la cabeza y una altura insumergible en la orilla. – Se recomienda que la altura mínima sea ligeramente superior a la del tirante en estiaje, de manera de reducir los vórtices que se producirán en las proximidades de la cabeza por el encuentro de la corriente longitudinal del espigón y la corriente principal del cauce. Maza recomienda alturas mínimas del orden de 0.5 m y pendientes entre 0.05 y 0.25. – Se recomienda que la parte media sea ligeramente superior a la del tirante medio – La parte inicial debe ser insumergible aun ante máximos caudales.

5.- Dirección respecto a la corriente. ™

Se recomienda un ángulo entre 60 y 70 grados con la tangente a la orilla.

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En casos especiales este ángulo puede ser menor. – Primer espigon de la bateria en corrientes muy fuertes. – Curvas muy cerradas con radios de curvaturas pequeños – Curvas irregulares con varios radios de curvatura.

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Los espigones a contra corriente obligan a tener separacioness menores entre los mismos con el consiguiente incremento del volumen de obra.

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La experiencia ha demostrado que los espigones hacia aguas arriba son eficaces para la sedimentacion de los interespacios.

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La forma sera recta cuando se requiera poca longitud de trabajo en la obra.

6.- Seccion transversal ™

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El ancho de la base coincide con su altura, presentando escalones de 0.50 m cada lado y por cada metro de altura. Debido a la velocidad transversal, V1, que se presenta en el descenso de las crecidas, se recomienda asignar al paramento de aguas arriba, un perfil más inclinado que el paramento opuesto.

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También se deberá protegerlo de las socavaciones que dicha corriente provocará, con una platea más amplia y más extensa que la que se emplea aguas abajo.

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De acuerdo con esto, debemos considerar un espesor que le proporcione el peso sumergido suficiente para equilibrar la fuerza tractiva máxima y una longitud igual a 1.5 y 2 veces la profundidad de la socavación máxima esperada.

7.- Base Antisocavante ™

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Es necesaria para alejar el fenómeno erosivo hacia el cauce. La longitud libre de la base es del orden de 1.5 a 2 veces la cota de erosion vertical prevista en ese punto. Debe extenderse aguas arriba y alrededor de la cabeza del espigón. Debido a que se prevee que la base se asiente debido a la erosion, se recurre a colchones de gavión que por su pequeño espesor (0.17-0.30 m) son mucho más flexibles que los gaviones caja.

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8.- Permeabilidad ™

La permeabilidad de un espigón ayuda a reducir la velocidad de la corriente y permite que el agua cargada de sedimentos, deposite dichos materiales en los interespacios por rellenar.

9.-Cimentacion Cimentación directa. ™

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Sobre el material del cauce, con la previsión del hundimiento de la obra, en tanto no alcance su posición de equilibrio.

Cimentación sobre platea. ™

Se recomienda para los cauces formados por material grande, que no sea fácilmente erosionable, y para la pequeña obra de defensa marginal, como integración al sistema de defensa más complejo.

También de gaviones, destinada ésta a hundirse poco a poco con el proceso de la erosión del lecho alrededor de la obra, protegiéndola constantemente.

10.- Trabajo por etapas: ™

En todo caso, el espigón de gaviones no requiere excavación para su cimentación, siendo necesario sólo nivelar el fondo para crear el plano de apoyo a una cota, que permita dar escurrimiento natural al agua y operar en seco, o con un nivel de agua que permita rellenar y efectuar las costuras en los gaviones.

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Es posible también, sobre un proyecto general de regulación, construir en una primera etapa aquellas obras idóneas para provocar la modificación más importante, de manera de dar, una desbastada al cauce, para después proceder gradualmente a la realización de las obras necesarias para crear el arreglo definitivo.

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Río Tumbes - Perú

Fuente: ANDEX

Río Marañón, La Libertad

Fuente: ANDEX

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MINISTERIO DE AGRICULTURA INSTITUTO NACIONAL DE RECURSOS NATURALES

CINEMATICA DEL FLUJO ALREDEDOR DE ESPIGONES MSc. Ing. Roberto Campaña Toro [email protected] SETIEMBRE 2002

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Orientacion hacia Aguas Abajo

Perpendicular al Banco

Orientacion hacia Aguas Arriba

Beckstead, 1975

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ESPIGONES

ESPIGONES Atención t ∼ 1/4 L en el primero t ∼ 1/8 L en los siguientes

t Empotramiento

L

Hipotesis Inicial

1er paso

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ESPIGONES Atención

ESPIGONES Atención

Largo de trabajo Largo del colchón

L ≤ 1/3 ancho del río

2do paso

B ≥ 1.5 máx. erosión prevista

3er paso

ESPIGONES Atención

ESPIGONES Atención

Área ocupada

4o paso

5o paso

ESPIGONES Atención

6o paso

Atención

< 0.50m

Nivel máximo

Nivel mínimo

ESPIGONES

< 0.50m

Abrasión

7o paso

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ESPIGONES Atención

ESPIGONES Atención

Agresividad del agua

Material de arrastre

8o paso

9o paso

ESPIGONES b>c d>c

c

d

b

10o paso

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