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• Jean Rodriguez Ortiz

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Contenido I. INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 3 II.

objetivos ............................................................................................................. 4 2.1. Objetivos Generales ..................................................................................... 4 2.2.

III.

Objetivos Específicos .................................................................................. 4 MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 5

3.1. Defensas ribereñas........................................................................................ 5 3.2. Tipos de defensas ribereñas ......................................................................... 6 3.2.1.

Espigones ................................................................................................... 6

3.2.5.

Gaviones .................................................................................................... 7

3.2.6.

Pantallas de concreto armado ............................................................... 12

3.2.7.

Muros de concreto armado .................................................................... 12

3.2.8.

Muro de mampostería ............................................................................ 12

IV.

ubicación ........................................................... Error! Bookmark not defined.

V.

MATERIales y equipos ................................................................................... 14

VI.

PROCEDIMIENTOS....................................................................................... 14

VII.

Bibliografía.................................................... Error! Bookmark not defined.

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CONTENIDO DE FIGURAS

Figura 1. Gavión caja ...................................................................................................9 Figura 2. Gavión caja Huaracane, Moquegua ...........................................................10 Figura 3. Gaviones colchón Divino niño,Ecuador ..... Error! Bookmark not defined. Figura 4. Gaviones de suelo reforzado o deltamesh ........ Error! Bookmark not defined. Figura 5. Gaviones de suelo reforzado o deltamesh Las Casuarinas,Lima ....... Error! Bookmark not defined. Figura 6. Ubicación del área de estudio .....................................................................12 Figura 7. Ubicación del levantamiento topográfico ...................................................14

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I. INTRODUCCIÓN

El Perú es uno de los países más afectados como consecuencia de la repercusión de fenómenos relacionados con El Niño. Las sequías, fuertes lluvias, inundaciones, heladas y granizadas han aumentado con el transcurso de los años y se producen con mayor frecuencia e intensidad.

El agua tiende a pasar por dónde transcurre su camino natural y por tanto se deben respetar al máximo los cursos de agua y las formas de los mismos, eliminar meandros puede incrementar el riesgo de las crecidas. Además, cuanto más natural se conserva el entorno menos daños causará. Una lluvia intensa hace que en muy poco tiempo estos cursos se llenen mucho de agua. Esto provoca unas variaciones de caudal muy bruscos.

Es por ello que en hidrología es también importante conocer cómo es el entorno del río. Las defensas ribereñas son construcciones que sirven de protección contra las inundaciones incluye, tanto los medios estructurales, como los no estructurales que dan protección o reducen los riesgos de inundación. La forma y el material empleados en su construcción varia, fundamentalmente en función de los materiales disponibles localmente, el tipo de uso que se da a las áreas aledañas.

En el presente trabajo nos enfocaremos en diseñar y describir los muros de gavión y contención, como defensa ribereña en el sector de Santo Toribio-Marca.

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II.

OBJETIVOS

2.1.

Objetivos Generales

 Diseñar la defensa rivereña en el margen izquierdo del río Santa, a alturas del puente Santo Toribio-Miraflores-Marcac, distrito de Independecnia, provincia de Huaraz, departamento de Ancash-Primera Etapa.

2.2.

Objetivos Específicos  Dimensionar los muros de gavión y concreto armado para el margen izquierdo del río Santa sector puente de Santo Domingo – Miraflores – Marcac.  Realizar el movimiento de tierra para muro de gaviones y concreto armado en el margen izquierdo del río Santa sector puente de Santo Domingo – Miraflores –Marcac.  Realizar el metrado para muro de gaviones y muro de concreto reforzado en el margen izquierdo del río Santa sector puente de Santo Domingo – Miraflores –Marcac.  Realizar los aportes unitarios de los materiales para el muro de gavión en el margen izquierdo del río Santa sector puente de Santo Domingo – Miraflores –Marcac.

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III. MARCO TEÓRICO

3.1. Defensas ribereñas En el Perú existen muchas zonas bajo el riesgo de inundación. En particular son vulnerables aquellas poblaciones de sierra y selva, que ven periodos de precipitaciones anualmente y que se han asentado cerca de los caudales de los ríos. Como muchos fenómenos naturales, los ríos tienen un comportamiento de difícil proyección. Aquellos con tendencia a sufrir inundaciones suelen presentar comportamientos imprevisibles que solo sirven para maximizar el nivel del riesgo de las poblaciones que habitan cerca de ellos. Las inundaciones no solo significan la pérdida de vidas humanas; afectan también los medios de vida y de soporte económico de las poblaciones bajo situaciones económicas marginales. Una alternativa para lidiar con la realidad de las inundaciones en el Perú, mitigar sus efectos y prevenir el escalamiento de situaciones de desastre es mediante controladores ribereños, una forma de barrera de protección ante la subida del nivel de agua. Sirven no solo para evitar la destrucción material causada por las inundaciones, sino como alternativa ante la pérdida de vidas humanas. La construcción de controladores es un proceso técnico que requiere de estudios técnicos (hidrológicos geomorfológicos) de aquellos tramos de ríos que sufren erosión y desbordes. (Ficha técnica, 2015) (Vasquez y Najarro ,2016) señalan que las defensas ribereñas son estructuras construidas para proteger de las crecidas de los ríos las áreas aledañas a estos cursos de agua. La protección contra las inundaciones incluye, tanto los medios estructurales, como los no estructurales, que dan protección o reducen los riesgos de inundación.

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3.2. Tipos de defensas ribereñas Vásquez y Najarro (2016) señalan los tipos de defensas ribereñas

3.2.1. 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.

3.2.2. Diques Los gaviones caja representan una alternativa de excelente resultado técnico y funcional en la construcción de diques. En la sistematización de las cuencas y en el control del transporte del material de arrastre, ofrecen la ventaja de ser altamente permeables y permitir la ampliación de la estructura en etapas. También en estos casos, la piedra para el llenado de los gaviones está disponible en el proprio cauce del río, lo cual se transforma en un relevante factor económico Existen dos tipos: artificiales y naturales.  Artificiales: previenen la inundación pues encajonan al rio y dan más fluidez a su cauce  Naturales: depósitos arrastrados por el rio y depositados en sus márgenes

3.2.3. Rompeolas Es una estructura costera que tiene por finalidad principal proteger la costa o un puerto de la acción de las olas del mar o del clima. Son calculados, normalmente, para una determinada altura de ola con un periodo de retorno especificado.

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3.2.4. Enrocados Es conocida como protección del talud es un procedimiento que se realiza 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, o mar contra sus márgenes.

3.2.5. Gaviones Son paralelepípedos rectangulares a base de un tejido de alambre de acero, el cual lleva tratamientos especiales de protección como galvanización y plastificación. Se colocan a pie de obra desarmados, y son rellenados con piedra de canto rodado o piedra chancada de determinado tamaño y peso específico. Las operaciones de armado y relleno de piedras no requieren de personal calificado. Este sistema de gaviones permite ejecutar obras que ahorran tiempo y gastos en operarios. a.

Aplicaciones: - Construcción de diques. - Protección de taludes. - Encauzamiento de ríos. Espigones. -

Vertederos Defensa ribereña.

-

Muros ornamentales.

- Revestimiento de canales - Muros de contención. b.

Tipos de gaviones -

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. Funciona por gravedad y su

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comportamiento técnico- funcional es excelente al permitir la construcción de estructuras monolíticas, flexibles, permeables, resistentes y de larga vida útil. (Vásquez & Najarro, 2016).

Figura 1. Gavión caja Fuente: Universidad Peruana Los Andes, facultad de ingeniería –Gaviones. Recuperado el 3 de enero

2019

https://es.slideshare.net/KevinVasquez9/gaviones-estabilizacion-de-taludes-y-

defensa-ribera

Figura2. Gavión caja Huaracane, Moquegua Fuente: Universidad Peruana Los Andes, facultad de ingeniería –Gaviones. Recuperado el 3 de enero 2019 https://es.slideshare.net/KevinVasquez9/gaviones-estabilizacion-de-taludes-y-defensariberea

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-

Gaviones colchón: El colchón es un tipo de red hecha de alambre, pero su altura es inferior a 0,50 m. Se utilizan para la protección y mejora de los mares, los ríos, el control de la erosión, construcción de autopistas y vías férreas. (Vasquez & Najarro ,2016)

Figura 3. Gaviones colchón Divino niño,Ecuador Fuente: Fuente: Universidad Peruana Los Andes, facultad de ingeniería –Gaviones. Recuperado el 3 de enero 2019 https://es.slideshare.net/KevinVasquez9/gaviones-estabilizacion-de-taludes-ydefensa-riberea

- Gaviones de suelo reforzado o deltamesh: Es un gavión tipo caja que presenta un panel de refuerzo fabricado con malla hexagonal de doble torsión. Este panel está conformado por una malla uniforme y continua, el cual se introduce en la masa terreno garantizando un mejor desempeño en terrenos que requieren mayor refuerzo de suelo tales como contención y estabilización de taludes; y en rellenos.(Vásquez & Najarro, 2016).

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Figura 4. Gaviones de suelo reforzado o deltamesh Fuente: Fuente: Universidad Peruana Los Andes, facultad de ingeniería –Gaviones. Recuperado el 3 de enero 2019 https://es.slideshare.net/KevinVasquez9/gaviones-estabilizacion-de-taludes-ydefensa-riberea

Figura 5. Gaviones de suelo reforzado o deltamesh Las Casuarinas,Lima Fuente: Universidad Peruana Los Andes, facultad de ingeniería –Gaviones. Recuperado el 3 de enero 2019 https://es.slideshare.net/KevinVasquez9/gaviones-estabilizacion-de-taludes-y-defensariberea

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- Gaviones de saco: Los gaviones saco, elementos de forma cilíndrica, producidos en malla hexagonal de doble torsión. Estos gaviones son extremamente versátiles debido su método de construcción y fundamentales en obras sumergidas, ya que 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. (Vásquez & Najarro, 2016).

Figura 6. Ubicación del área de Estudio Fuente: Fuente: Universidad Peruana Los Andes, facultad de ingeniería –Gaviones. Recuperado el 3 de enero 2019 https://es.slideshare.net/KevinVasquez9/gavionesestabilizacion-de-taludes-y-defensa-riberea

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c. Ventajas: Entre las principales ventajas del uso de esta estructura frente a las tradicionales, como los muros de concreto, se encuentra: -

Menor costo.

-

Disminución del tiempo de ejecución de obra.

-

Flexibilidad de la estructura para acomodarse a los desniveles y asentamientos del terreno.

-

Mejor integración con el medio ambiente.

-

Mejor adaptación a diferentes tipos de suelos.

-

Excelente versatilidad arquitectónica.

3.2.6. Pantallas de concreto armado “Estructuras de contención similares a los gaviones, pero de mayor profundidad de excavación. No tienen espacios y son completamente impermeables. Pueden usarse pilotes para dar flexibilidad a la estructura y punto adicionales de soporte”. (Ficha técnica, 2015)

3.2.7. Muros de concreto armado “Elementos estructurales de concreto, son construidos en ambas orillas de un cauce para dirigirlo y controlar su flujo”. (Ficha técnica, 2015)

3.2.8. Muro de mampostería “Similares a los muros de concreto, pero se usan piedras o tabiques de madera, con cierta separación, dando a la estructura cierto grado de permeabilidad”. (Ficha técnica, 2015)

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IV.

PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO

4.1.

Ubicación

Latitud

:9° 32’ 55.69’’ s

Longitud

:77° 32’ 14.30’’ o

Altitud

: 3 048m.s.n.m.

Cuenca

: Santa

Figura7. Ubicación del levantamiento topográfico Fuente: Google Earth

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4.2.

Materiales y equipos

 Wincha de 50m y de 5m.  Estación total  Cuaderno de apuntes.  Autocad civil 3D 2018.

4.3. 1.

Procedimientos

Se ubicó la zona en la cual se procedería a trabajar, para luego realizar el levantamiento topográfico para su estudio correspondiente.

2.

Para la recolección de datos, se trabajó en campo con la estación total. Entonces se recopilo los puntos de elevación en el cauce principal del río, el margen izquierdo y el margen izquierdo.

3.

Cada sección tuvo una separación de 20 m, es decir; con una progresiva: 0 + 0.00, 0 + 020, + 0+040, + 0+060, +0+080, +0+100.00, 0 + 120.00, 0 + 140.00, 0 + 150.00

4.

En el margen izquierdo del río (en dirección al flujo) se ubicó un muro de gavión, el cual procedimos a medirlo en toda su estructura.

5.

Se prosigue el procesamiento de datos en gabinete, exportando los puntos topográficos de la estación total a un cuadro de texto para su trabajo en Autocad.

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4.3.1. Análisis de Estabilidad del Muro de Gavión. 1) Coeficiente de Empuje 𝑘𝑎 =

1 − sin 33 1 + sin 33

𝑘𝑎 = 0.295 2) Calculamos el esfuerzo 𝜎𝐴 = 𝛾𝑠 ∗ ℎ ∗ 𝑘𝑎 𝜎𝐴 = 1.7 ∗ 10 ∗ 0.295 𝜎𝐴 = 5.015

𝑇𝑛 𝑚2

3) Calculamos los valores del empuje 𝜎𝐴 ∗ ℎ 2 5.015 ∗ 10 𝐸1 = 2 𝑇𝑛 𝐸1 = 25.075 𝑚 𝐸1 =

4) Calculamos las fuerzas horizontales 𝐹ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙

Distancia a O

Mo respecto a O

E1=25.075

10/3

83.583

Fza =25.075 Tn/m

83.583 Tn

5) Calculamos las fuerzas verticales 𝐹𝑉𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙𝑒𝑠

Distancia a O

Mo respecto a O

W1=10.00

8.00

80.00

W2=4.50

7.25

32.63

W3=4.00

6.75

27.00

W4=3.50

6.25

21.88

W5=3.00

5.75

17.25

W6=2.50

5.25

13.13

W7=2.00

4.75

9.50

15

W8=1.50

4.25

6.38

W9=1.00

3.75

3.75

W10=0.50

3.25

1.63

W11=4.25

6.50

27.63

Fza =102.90 Tn/m

674.10 Tn

6) Verificamos el factor de seguridad por Volteo

𝐹𝑠𝑉 =

∑ 𝑀𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 ∑ 𝑀ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙

𝐹𝑠𝑉 =

674.10 83.583

𝐹𝑠𝑉 = 8.065 𝐹𝑠𝑉 = 2.89 > 𝟏. 𝟕𝟓 … … … 𝒐𝒌! Verificamos el factor de seguridad por Deslizamiento

𝐹𝑠𝐷 =

∑ 𝐹𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑥 tan 𝛿 ∑ 𝐹ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙

𝐹𝑠𝐷 =

102.90 𝑥 tan 33 25.075

𝐹𝑠𝑉 = 2.665 𝐹𝑠𝐷 = 2.4 > 𝟏. 𝟓𝟎 … … … 𝒐𝒌! Verificamos el factor de seguridad Capacidad Portante del Suelo

𝑒=

𝐵 ∑ 𝑀𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 − ∑ 𝑀ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 − ∑ 𝐹𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 2 8.50 674.10 − 83.583 − 2 102.90 8.50 674.10 − 83.583 𝑒= − 2 102.90 𝑒=

𝑒 = −1.4887

CASO III:

∑ 𝐹𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 6𝑒 (1 + ) 𝐵𝑎𝑠𝑒 𝐵 102.90 6(−1.4887 𝑞𝑚𝑖𝑛 : (1 + ) 8.50 8.50 𝑞𝑚𝑖𝑛 :

𝑞𝑚𝑖𝑛 : − 0.6155 ∑ 𝐹𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 6𝑒 (1 − ) 𝐵𝑎𝑠𝑒 𝐵 102.90 6(−1.4887 𝑞𝑚á𝑥 : (1 + ) 8.50 8.50 𝑞𝑚í𝑛 :

𝑞𝑚á𝑥 : 24.827

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V. CONCLUSIONES

El muro de gavión tiene 10 metros de altura y 9 metros de ancho (3.50 m salida del colchón). El análisis de estabilidad por Maccaferi salió correcto mientras por el software del Exel resulta que la capacidad de suelo no cumple para las dimensiones dadas.

El volumen del corte del muro de gavión resulta 4 799 m3, volumen de relleno de muero de gavión resulta 1 071 m3.

Para el diseño realizado se utilizará 300 mallas tipo A (1.00 x 1.00m), 450 mallas tipo B (1.00 x 1.50) y 180 mallas de tipo C (0.50 x 1.50 m). Además se utilizará 6337.5 m3 de piedra de 6’’ a 10”. Siendo el presupuesto final para el proyecto de gaviones de 963 824.26 soles.

VI. BIBLIOGRAFÍA Apaclla Nalverte, R. (Mayo del 2014). HIDRÁULICA FLUVIAL. Lima, Perú: UNALM. Bateman, A. (7 de Abril de 2015). Caracteristicas Hidraulicas del Cauce. Barcelona, España. Ficha Técnica: Controladores para defensas ribereñas - soluciones prácticas (2015). Recuperado el 9 de enero 2019.https://solucionespracticas.org.pe/ficha-tecnicacontroladores-riberenas NALVARTE, R. A. (2014). HIDRAULICA FLUVIAL. LIMA: UNALM. ROCHA FELICES, A. (1998). INTRODUCCION A LA HIDRAULICA FLUVIAL. LIMA: UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA. Sotelo Avila, G. (2002). Hidráulica de Canales. Mexico: UNAM. Universidad Peruana Los Andes, facultad de ingeniería – Huancayo (13 de marzo 2016). Defensa ribereña – Gaviones.Recuperado el 3 de enero 2019 de slideshare. https://es.slideshare.net/KevinVasquez9/gaviones-estabilizacion-de-taludes-y-defensariberea

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