Gaviones

CURSO: ESTRUCTURAS ESTRUCTURAS 4 GAVIONES 1. - D E F I N I C I O N El término gavión tiene su origen en la palabra la

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CURSO: ESTRUCTURAS

ESTRUCTURAS 4

GAVIONES 1. - D E F I N I C I O N El término gavión tiene su origen en la palabra latina gabbia, que traducida al español significa jaula. Esta técnica milenaria ya era utilizada antes de Cristo por los egipcios y chinos en defensas pluviales en los ríos Nilo y Amarillo. En el siglo XVI, los ingenieros utilizaban en Europa unas cestas de mimbre rellenas de tierra denominadas por sus inventores italianos gabbioni, para fortificar los emplazamientos militares y reforzar las orillas de los ríos.

2.-C A R A C T E R I S T I C A S La técnica del gavión consiste en reemplazar grandes bloques de piedra, que son de difícil transporte y manipuleo, por varios armazones metálicos unidos entre si y rellenados con piedras de pequeñas dimensiones, formando estructuras monolíticas homogéneas. La tela metálica resiste mucho la tensión, una estructura de gaviones soporta un grado de tensión que comprometería mucho a una estructura de hormigón o mampostería simples. El armazón de tela metálica no es un mero recipiente para el relleno de piedras, sino un refuerzo de toda la estructura. Un gavión bien hecho puede tolerar años de castigo. a) FLEXIBILIDAD las estructuras en gaviones, debido a su flexibilidad, pueden acompañar asentamientos o acomodamientos sin perder su eficiencia y función estructural, contrariamente a las estructuras rígidas o semirígidas Esta característica es especialmente importante en el caso de estructuras construidas sobre suelos de baja capacidad de soporte.

ESTRUCTURAS 4 b) PERMEABILIDAD Los gaviones son altamente permeables y drenantes, permitiendo el flujo de aguas de percolación, aliviando empujes hidrostáticos y optimizando las secciones de dichas estructuras

c) MONOLITICIDAD Y DURABILIDAD Debido a la presencia de la malla de acero, el peso propio y el carácter monolítico, las estructuras en gaviones son capaces de resistir esfuerzos de tracción y empujes generados por el terreno y cargas adyacentes. Su revestimiento con aleación a Zinc / Aluminio asegura la durabilidad de los alambre por muchos años. La protección adicional del alambre, con material plástico, garantiza la integridad de la estructura en presencia de ambientes agresivos o contaminados.

d) TOTAL INTEGRACION AL AMBIENTE

ESTRUCTURAS 4 Las estructuras en gaviones se adaptan a cualquier ecosistema, no constituyen obstáculos al paso de las aguas y están constituidas por materiales inherentes que favorecen la recuperación rápida de la flora y fauna.

e) SIMPLE Y RAPIDA EJECUCION Los gaviones son elementos de aplicación simple, no requieren mano de obra especializada Utilizando apenas malla y piedra, permiten rapidez de ejecución y posibilidad de trabajo en locales de difícil acceso y condiciones climáticas adversas, el mismo en presencia de agua

f) AHORRO

ESTRUCTURAS 4 Cuando las

son comparadas a otras técnicas constructivas, estructuras en gaviones presentan costos directos e indirectos más bajos. Otro factor económico importante es la posibilidad del aumento de productividad a través del uso de equipos mecánicos en las operaciones de relleno.

g) ASPECTO SOCIAL Las estructuras en gaviones presentan también un aspecto social bastante relevante, dado que permiten la utilización de mano de obra no especializada encontrada en el mismo local y pueden ser construidas en régimen comunitario.

3.-P A R T E S

ESTRUCTURAS 4 Los gaviones constan de dos partes claramente diferenciadas: la malla y el relleno. a) LA MALLA Está formada por acero galvanizado con zinc, ya que, al ser el zinc más oxidable que el hierro y generar un óxido estable protege al hierro de la oxidación producida por el oxígeno del aire, éste galvanizado consta de tres capas que utilizaran 270 gramos de zinc. En casos de condiciones particularmente agresivas para el zinc se dispone de alambres fuertemente galvanizados que además están revestidos en PVC, los casos donde se produciría una mayor oxidación de la malla son cuando la malla se encuentra alternativamente sumergida y al aire. El calibre del alambre varía entre los 2 mm y los 3 mm. y la apertura de malla varía entre los 7 cm y los 12 cm. Como puede deducirse, a mayor diámetro del alambre mayor resistencia tendrá la estructura y a mayor apertura de la malla menor resistencia tendrá la obra, esto ocurre porque el alambre es el que le da la resistencia a tracción y a corte a la estructura, y por tanto, a mayor cantidad de éste, mayores resistencias. b) LAS PIEDRAS PARA EL RELLENO Deben tener un elevado peso específico (2300-2500kg/m3), no ser friables, poseer un tamaño mínimo superior a la mayor medida de la malla y un máximo que se encuentre en el orden del doble mínimo. A ser posible se utilizaran piedras que se encuentren en la zona de la obra con tal de no encarecer el coste de la obra. El relleno de gavión que ha de formar la base, conviene que se haga con piedras pequeñas a fin de facilitar la flexión del conjunto en caso de socavaciones.

4.- T I P O S a) SEGÚN SU TIPO DE MALLA Si nos fijamos en su malla vemos que existen dos tipos de gaviones: -

los de malla hexagonal (tejidos) los de malla ortogonal (electro soldados)

- En los gaviones del primer tipo, es decir, los tejidos, la malla está constituida por una red tejida de forma hexagonal obtenida al entrecruzar dos hilos de alambre por tres medios giros. No se recomienda utilizar gaviones con aberturas de malla mayores a 8 cm x 10 cm porque una abertura de malla mayor reduciría el área de acero de los

ESTRUCTURAS 4 gaviones y en consecuencia el debilitamiento de la estructura. La tolerancia en las dimensiones de la abertura de la malla será de ± 10%. -Los gaviones electro soldados, el segundo de los tipos, son estructuras formadas por alambres con galvanización pesada eléctricamente soldados. Las mallas están constituidas por alambres eléctricamente soldados, formando cocadas ortogonales, cuyo módulo puede ser de 75 mm x 75 mm y de 100 mm x 100 mm. Los diámetros de los alambres usados en la fabricación de los gaviones electrosoldados dependerán de las condiciones estructurales a las cuales estará sometida la estructura. b) SEGÚN SU FORMA Otra clasificación de los gaviones viene dada por la forma en si del gavión, pudiendo encontrarnos con gaviones: -

Tipo caja Tipo colchón o reno Tipo saco o cilíndrico.

Todos estos gaviones se pueden aplicar en cualquier obra de protección, dependiendo cada uno, de las características que se necesiten trabajar, en el campo ingenieril. Los gaviones más comunes son los de tipo caja, son paralelepípedos regulares de diferentes dimensiones.  GAVIÓN CAJA

y

Son estructuras monolíticas producidas con malla de hilo de acero dulce galvanizado y cocido en doble torsión, amarrados en sus extremidades vértices por hilos de diámetro mayor, rellenos con piedras, tornándolo permeable, flexible y de gran durabilidad y resistencia. Utilizados en aplicaciones geotécnicas, hidráulicas y de producción ambiental, en sustitución a grandes bloques de piedra que son de difícil transporte y manejo.

Maccaferri tiene por objetivo proveer soluciones técnicamente diferenciadas y, al mismo tiempo, social y ambientalmente correctas. Siendo pionera en la rama de producción y desarrollo de gaviones desenvolvió una

ESTRUCTURAS 4 línea completa de este producto para las más diversas soluciones. Los gaviones tipo caja son estructuras en forma de prisma rectangular fabricados con malla hexagonal de doble torsión producida con alambres de bajo tenor de carbono revestidos con Galfan Los gaviones son subdivididos en células por diafragmas cuya función es reforzar la estructura. Toda la malla, con excepción de los diafragmas, es reforzada en sus extremidades por alambres de diámetro mayor que los de la malla para fortalecerlos y facilitar su montaje e instalación. Los alambres que forman la malla de los gaviones, siempre que sea necesario, además del revestimiento con liga zinc/aluminio, también puede ser recubiertos por una camada continua de PVC (Poli cloruro de Vinilo) esto le confiere la protección contra la corrosión y los tornan eficiente para uso en marinas, ambientes contaminados y/o químicamente agresivos a su revestimiento metálico. Cuando son instalados y rellenos de piedra los gaviones se convierten en elementos estructurales flexibles, armados, drenantes y aptos para ser utilizados en la construcción de los más diversos tipos de estructuras (muros de contención, presas, canalizaciones, etc.). DIMENSIONES GAVION EN CAJA LONGITU D EN METROS

ANCHO EN METROS

ALTURA EN METROS

VOLUMEN EN METROS CÚBICOS

DEL

ESTRUCTURAS 4 1.50 2.00 3.00 4.00 1.50 2.00 3.00 4.00 1.50 2.00 3.00 4.00

m m m m m m m m m m m m

1.00m 1.00 m 1.00 m 1.00 m 1.00 m 1.00 m 1.00 m 1.00 m 1.00 m 1.00 m 1.00 m 1.00 m

1.00m 1.00 m 1.00 m 1.00 m 0.50 m 0.50 m 0.50 m 0.50 m 0.30 m 0.30 m 0.30 m 0.30 m

1.50m3 2.00 m3 3.00 m3 4.00 m3 0.75 m3 1.00 m3 1.50 m3 2.00 m3 0.45 m3 0.60 m3 0.90 m3 1.20 m3

 GAVIÓN RENO Parecidos a los gaviones caja pero más achatados tenemos los gaviones reno o colchón, que se utilizan como revestimiento flexible por su permeabilidad, flexibilidad y economía. Los revestimientos de gaviones reno se apoyan directamente sobre el terreno que tendrán que proteger, es necesario, por lo tanto, que el terreno sea suficientemente estable y su inclinación adecuada para prevenir el deslizamiento de la obra. En los taludes suelen ir colocados en sentido transversal al curso del agua, es decir, en la dirección de la máxima inclinación de las orillas, aunque es más conveniente colocarlos longitudinalmente sobre toda la sección del curso de agua cuando esta presenta una gran velocidad. Por la menor dimensión de la piedra utilizada en los colchones reno, la velocidad del agua que afecta significativamente al material del fondo es menor, por lo tanto, aumenta la protección utilizando este sistema. Los gaviones tipo cajá fuerte de Maccaferri se diferencian de las soluciones convencionales por tener su paramento frontal y uno de sus laterales reforzados por el uso de malla hexagonal confeccionada con alambres de mayor diámetro que los utilizados en La solución tipo caja, transmitiéndole a esa solución una mayor resistencia a la abrasión, tornándolas especialmente indicadas para obras hidráulicas próximas a taludes acentuados y cursos de agua con gran cantidad de material en suspensión y altas velocidades de flujo.

ESTRUCTURAS 4

Además del revestimiento con liga Galfan®, los gaviones tipo caja fuerte de Maccaferri son confeccionados con alambres recubiertos por revestimiento plástico en PVC, resultando en elementos de mayor resistencia a la corrección y con mayor resistencia mecánica contra materiales en suspensiones siendo especialmente indicados para obras hidráulicas y ambientes marítimos

contaminados o químicamente agresivos.

DIMENSIONES DEL GAVÓN EN RENO LONGITU D EN METROS

ANCHO EN METROS

4.00 5.00 6.00 4.00 5.00 6.00

2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00

m m m m m m

m m m m m m

ALTURA EN METRO S 0.17 m 0.17 m 0.17 m 0.23 m 0.23 m 0.23 m

VOLUMEN EN METROS CÚBICOS 1.36 0.17 0.17 1.84 2.30 2.76

m3 m3 m3 m3 m3 m3

ESTRUCTURAS 4 4.00 m 5.00 m 6.00 m

2.00 m 2.00 m 2.00 m

0.30 m 0.30 m 0.30 m

2.40 m3 3.00 m3 3.60 m3

 GAVIÓN SACO Estos gaviones son formados a partir de un único panel de malla hexagonal de doble torsión producida con alambres de bajo tenor de carbono revestidos con Galfan® y adicionalmente protegidos por una camada continua de material plástico (aplicada por extrusión). Para los cerramientos de las extremidades del gavión tipo saco, cada unidad es fabricada con alambres de acero insertados alternamente entre las penúltimas mallas de los bordes libres. Tales alambres refuerzan cada elemento y confiere más rapidez durante la instalación. Debido al contacto constante con agua cuya calidad, en general es desconocida, los gaviones tipo saco son producidos con malla hexagonal de doble torsión fabricado con alambres protegidos con liga Zinc/Aluminio y revestidos con material plástico, tornándolos eficientes para uso en marinas, ambientes contaminados y/o químicamente agresivos. El llenado de los gaviones tipo saco puede ser hecho por sus extremidades o por los laterales, después de esta operación, ellos son aplicados utilizándose equipos mecánicos (grúas) Los gaviones tipo saco son usados principalmente en obras de emergencias, en obras hidráulicas donde las condiciones locales requieren de una rápida intervención o cuando el agua no permite fácil acceso al lugar (instalaciones subacuáticas) o cuando el suelo de apoyo presenta baja capacidad de soporte.

4.-P R O C E S O

CONSTRUCTIVO

En la obra los gaviones son montados de forma individual por medio de costuras continuas con alambres de las mismas características de la red de los gaviones. Las costuras son muy simples, pero es necesaria que sean realizadas con cuidado para garantizar el perfecto funcionamiento de la estructura. Las mismas costuras son utilizadas a lo largo de las aristas en contacto, para la unión de los diferentes módulos, sea lado a lado o sea sobrepuesto. En el primer caso, el amarre es más simple si es realizado antes del llenado, en el

ESTRUCTURAS 4 segundo, con los gaviones superiores vacíos. El contacto entre los paños de la red garantiza que, una vez llenados los gaviones, se produzca el roce en toda la superficie de la malla. De esta manera la estructura se comporta de forma monolítica manteniéndose constante la fricción interna de las piedras. a) GAVIÓN TIPO CAJA O RENO 1.- Desempacar y desplegar cada uno de los gaviones 2.-Utilizando los alambres de refuerzo de las aristas, unirlos para formar el paralelepípedo, así como para fijar los diafragmas o separadores interiores, cuidando que el diafragma quede en la misma escuadra de la malla en que está colocado. 3.-Se procede a coser las aristas, para esto utilizamos alambre galvanizado. La forma de coser es haciendo un hilván sencillo, y a cada 10 o 15 cm hacer uno doble, con una vuelta ahorcando el alambre. Para unir los diafragmas al cuerpo de la malla se usa un amarre sencillo, solamente fijando el diafragma al cuerpo del gavión. 4.-Una vez tenemos el gavión armado en vacío, procedemos a colocarlo en su sitio, se recomienda hacer tendidos de los gaviones que se calculen llenar en ese mismo día, en este momento se unen todos entre sí, primero con puntos de amarre y posteriormente se efectúa un cosido igual al de las aristas, esto es muy importante, ya que de esta manera tendremos la unión requerida para hacer una obra monolítica. 5.-Procedemos al llenado del gavión. La piedra debe ir acomodada de tal forma que se evite al máximo el número de huecos, para dar el mayor peso específico posible a la obra en cuestión. Se recomienda respetar la capacidad del gavión, ya que una de las fallas habituales consiste en sobrellenar los gaviones, motivando la malformación de los mismos y además utilizando material de relleno de más. 6.-En gaviones de un metro de sección es aconsejable utilizar tensores que se hacen con el mismo alambre que el del cocido. Se colocan dos tensores por metro lineal, pasando el alambre de una cara del gavión a la opuesta, cuidando que el tensor pase, por lo menos, por dos escuadrillas de la malla. Se utilizan dos capas de tensores, una a un tercio del llenado y la otra a dos tercios. 7.-Para cerrar las tapas se auxilia con una barra de línea para hacer palanca y que la tapa llegue a la cara del gavión, se hacen puntos de amarre cada 30 cm, aproximadamente y en seguida se cose a todo lo largo del gavión. 8.-Los siguientes niveles de gavión se unen al anterior cosiéndose con el alambre que se utiliza en los pasos anteriores.

ESTRUCTURAS 4 b) GAVIÓN TIPO SACO 1.-Se abre el fardo y se desdobla el gavión sobre una superficie plana y rígida. Se pisa la red hasta eliminar las irregularidades. 2.-Enrollar la red hasta formar un tubo. Cortar dos pedazos de alambre de 50 cm y amarrar los bordes en contacto a partir de las extremidades con vueltas simples y dobles alternadas a cada malla. 3.-Amarrar en un punto fijo una de las extremidades de alambre grueso que salen de la red. Halar la otra extremidad del alambre hasta cerrar el tubo como un caramelo. 4.-Enrollar las dos extremidades del alambre grueso entrelazándolas. Repetir las dos últimas operaciones en la otra extremidad. 5.-Colocar a cada metro un tirante en sentido transversal para impedir que el gavión se abra durante el llenado. Empezar el llenado, mecánico o manual, de las extremidades hacia dentro. 6.-Al terminar el llenado, cerrar el gavión saco con el mismo tipo de amarre descrito anteriormente. 7.-Colocar los gaviones con el auxilio de un equipo adecuado y los gaviones saco pueden ser enganchados a lo largo de la costura o por las extremidades.

5.- P R U E B A S

Y

ENSAYOS

Las soluciones Maccaferri son constantemente probadas en laboratorios de renombre internacional. Investigaciones sobre el comportamiento de los gaviones y productos en malla hexagonal a doble torsión han sido realizadas a través de ensayos sobre modelos y en escala real en varios países (Francia, Holanda, EE.UU. , Reino Unido, Argentina y otros) Entre las pruebas, se puede destacar: -

Pruebas para la comprobación de la eficacia de los colchones reno y gaviones como elementos para la protección y revestimiento de taludes frente la acción de las olas

ESTRUCTURAS 4

-

Pruebas sobre prototipo, escala real, para análisis del comportamiento de las estructuras de suelo reforzado con elementos Terramesh

-

Pruebas de resistencia sobre modelos y en escala real para la obtención de las características mecánicas de los gaviones

ESTRUCTURAS 4 -

Pruebas sobre modelos y en escala real para el estudio del comportamiento de los colchones reno para la protección y revestimiento de márgenes de cursos del agua

-

Pruebas en escala real para la determinación del comportamiento de los colchones Reno frente a flujo turbulento en canales

6.- O B R A S

LONGITUDINALES

Son estructuras para la defensa y conservación de márgenes contra la acción erosiva de las aguas: -

OBRAS LEVES

En las cuales los colchones de Reno actúan como un revestimiento.

ESTRUCTURAS 4

-

OBRAS MACIZAS

En las cuales los gaviones actúan también como una obra de contención.

7. - O B R A S

TRANSVERSALES

Los gaviones son ampliamente utilizados en la sistematización y corrección de los cauces fluviales, en la regularización del transporte de sólidos y en la creación de reservorios artificiales, con la construcción de diques, soleras, presas, etc.

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