Patologia de pavimentos_articulados noviembre de 2011
Warco
1. VI JORNADAS DE PAVIMENTOS Y MANTENIMIENTO VIAL
Importancia de tecnología avanzada,
fiable y costo-eficiente para la
protección de personas y vías,
contra riesgos naturales
José Manuel Naranjo,
Ing. Geólogo-Geotecnista
GEOBRUGG AG – WARCO S.A.S.
www.geobrugg.com 1
2. AGENDA
1. Introducción Video NEAT
2. Estabilización de taludes con
sistemas flexibles
3. Barreras flexibles contra
desprendimientos de rocas
4. Barreras flexibles contra flujos de
detritos / lodos
5. Protección contra corrosión
6. Conclusiones
3. Geobrugg AG – Geohazard Solutions
Presencia global (9 empresas, 5 continentes)
Seguro de responsabilidad de 50 millones de USD
Subsidiaria GB R+D Oficinas Oficinas GB Socios GB 3
4. Especialización: Acero de alta resistencia
Sistemas flexibles
Sistemas de cortina de estabilización
de alto rendimiento de taludes
(“Drape Systems”)
Barreras contra
caída de rocas
Barreras contra
Sistema
Prevención contra flujos de detritos
estabilización en
avalanchas (“Debris Flow”)
roca
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5. 1. Estabilización de taludes
Sistema TECCO ®
Sistema flexible estabilizador de alta
resistencia en combinación con
pernos de anclaje („soil-nailing / rock-bolts“)
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9. … idoneidad de medida de intervención…?
Malla de gavión con cables: responde con alta deformación
al no ser tensionable y por el tipo de acero (pasivo, ver
cables marcados) y posiblemente con falla por baja
capacidad de transmisión de esfuerzos (sismos etc.)
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10. … mezcla de productos genéricos…
Idoneidad / Dimensionado?
Falta solución integral o sistema
Comportamiento de la medida?
< 30 cm
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12. … resistencia contra la corrosión…?
Idoneidad / Sostenibilidad? Ej. Vía Bogota – Villavic.
Corrosión reduciendo capacidad y durabilidad
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13. Resumen
Dimensionado / Inversión ?
Ejemplo Vía Bogota – Villavicencio
La medida falló por insuficiente capacidad (malla triple-
torsión ), instalada empíricamente y sin un
dimensionamiento previo sin tensionamiento. Eficiencia?
Fiabilidad?
De hecho fue un mecanismo de falla muy superficial
después de solamente medio año de instalación y todavía
sin ser sometido a cargas sísmicas (supuestamente
“solamente” influencia por agua)… Durabilidad?
Interrogante: Costo-beneficio de esta inversión.
Mantenimiento, repetición obras, continua la amenaza
Que pasaría en casos de sismos???
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14. Caso de concreto lanzado („Shotcrete“)
Criterio ambiental: Estética / impacto visual
Criterios técnicos: Geohidrología / durabilidad / acceso /
sismicidad / mantenimiento / inclinación +/- vertical y
casos especiales / susceptibilidades.
Costos: Costos mayores por reparaciones y repetición de
obra a mayor plazo / patrón anclaje 1.5m x 1.5m máx.
17. … costos totales, visto a largo plazo …?
Sostenibilidad / Impacto ambiental?
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18. Sistema TECCO ® (acero min. 1770 N/mm2)
Criterios técnicos: Acceso para perforacion / anclaje /
instalación / dimensionamiento de sistema flexible
Inversión: Depende del mécanismo de falla y altura de
talud o corte Video: Caso
de emergencia
CCR Brasil
Ej. Brasil
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19. Sistema flexible estabilizador TECCO®
Características técnicas:
Sistema flexible estabilizador de alambre de acero de alta resistencia:
Límite elástico mínimo 1770 N/mm2 (EN 10264-2)
Resistencia de todas las interfaces del sistema garantizadas
(www.ilac.org Instituto LGA, Alemánia)
Permite mayor separación entre pernos comparado a concreto lanzado
Protección contra la corrosión tipo Zn/Al (+ aditivos especiales)
Ventajas:
Concepto de dimensionamiento (metodos convencionales + RUVOLUM)
Permite pre-tensión parcial al cabezal del perno, evita deformaciones
Libre de mantenimiento usualmente
Integración con el medio ambiente / Re-vegetación
Alta capacidad de soporte que permite sustituir el concreto lanzado
Beneficio:
Intervención minima, fiable y sustentable, evitando impacto visual
Menor tiempo de instalación
Menor costo total evaluado a largo plazo costo-eficiente
21. Universalidad del sistema TECCO®
Estabilización en roca y en suelo
Dependiendo del caso con control erosión (geomantos
naturales o sintéticos) y re-vegetación
Resistencia garantizada de interfaces
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22. Sistema TECCO® es desarrollado y maduro
Optimización de sistema antiguo Ensayos a escala real para
(redes de cables anclados) y utilizar determinar resistencia y evaluar
esta experiencia > 1960 el comportamiento del sistema
Teoría verificado por ensayos de modelo Todos los componentes fueron
optimizados y probados
= “Sistema”
Reportes de Instituto LGA,
acreditado por ILAC www.ilac.org
150 kN/m 30 kN
90 kN
180 kN
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23. Diseño y dimensionado del sistema TECCO®
Sistema TECCO® + Método de Diseño = Solución integral
RUVOLUM®
Concepto de
dimensionado
(en base de normas
EUROCODE 7,
DIN, SIA)
+ Metodos convencionales 23
26. TECCO® sustituye al concreto lanzado
Sustitución de concreto lanzado (caso después solo 10
años) por solución sustentable y duradera TECCO
Re-vegetación / respeta aspectos visuales y ambientales
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28. TECCO® permite una solución verde
Combinación con re-vegetación (acelerada o natural)
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29. Ej. Caso Monte Rosa / Cali, Colombia
Mecanismos de falla y riesgos asociados
Video:
Falla de talud
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30. Ej. Caso Monte Rosa / Cali, Colombia
Estabilización con Sistema TECCO® (sin mantenimiento)
Varias alternativas fueron evaluadas
Sustitución de concreto lanzado / Shotcrete)
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31. Estabilización o contención de bloques
Sistema SPIDER ®
Sistema flexible de alta resistencia de protección
contra mecanismos de falla en roca en
combinación con pernos de anclaje („rock-bolts“)
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32. Fallas planares / de cuñas en roca
Video:
Rodovia RJ-SP, Brasil Rockslide EEUU
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34. Resistencia a tracción de la red SPIDER® S4
Resistencia a tracción de red SPIDER® S4: 220 kN/m
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35. Resistencia a transmisión local de esfuerzos
Resistencia a transmisión local de esfuerzos: ZR = 60 kN
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36. Aceptación del concepto RUVOLUM® ROCK
Concepto de dimensionado RUVOLUM® ROCK
Para dimensionado del sistema SPIDER®
Publicado, reconocido y aprobado en nivel internacional
Base: Ensayos de laboratorio y a escala real
Cálculo Equilibrio limite / Block-Slide-Method
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43. Retro-Análisis de caídas de bloques
Retro-Análisis para “Barrera Pirata” en zona CAIQUERO:
Método observacional + Programa Rockfall 6.1 (bi-dim.)
Diámetro de bloque 0.3 a 0.5 m
Energía aprox. < 3 kJ (impacto 2010)
Conclusiones:
Impacto muy pequeño, aún letal
Barrera sin garantía, capacidad desconocida
Daños estructurales, corrosión
Capacidad restante no fiable
Ya requiere mantenimiento
Mala inversión Falla total ocurrió en 2011
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46. Túneles falsos
Costos: Barreras aprobadas: 30 - 90% más económicas
Tiempo construcción: Barreras son 3 – 10 veces más
rápidas de implementar
Proyecto
Axenstrasse
47. Túneles falsos
Criterio técnico:
Túneles falsos / de concreto armado tienen una capacidad
muy limitada para absorción de energía
Chüebalmtunnel 4.01.2003 Axenstrasse 11.02.2003
48. Túneles convencionales
Criterio técnico:
No siempre es la única solución hacer un túnel, existen
alternativas tipo “open cut” o excavaciones adecuadas,
además los túneles representan usualmente obras de alta
complejidad con incertidumbres considerables
Criterio económico:
Túneles convencionales representan obras de mayor
inversión tanto relacionado a la obra inicial (incertidum-
bres) como al mantenimiento / operación y seguridad,
Criterio de seguridad:
Túneles convencionales (apropriadamente diseñados, ver
normas internacionales) requieren medidas e inversiones
considerables relacionado a ventilación, señalización,
observación, medidas de emergencia y de seguridad etc.
49. Impacto a sistema flexible
Deformación y elongación para disipar energía: W = F x d
Proceso de impacto
dinámico, de frenado,
absorción de energía,
y de contención 49
51. História y experiencia especial de Suiza
(Geobrugg, 2007)
Ensayos de aprobación en teleférico
inclinado en Beckenried, Suiza, desde
año 1985 hasta 2000
Ensayos de aprobación en caída libre en
Walenstadt, Suiza, a partir del año 2001,
con publicación de Normativa SAEFL/WSL
52. Evolución por tecnología de red de anillos
Absorción de energía por deformación elástica y plástica
Alambre de acero de alta resistencia: mín. 1’770 N/mm2
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53. Pruebas VERTICALES a escala real
Reproducibles y lógicas, caso de mayor exigencia
Confiabilidad y seguridad !
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56. Prueba vertical – Norma Europea
Ensayo realizado con presencia de
450 expertos de 46 países !!!
Último record mundial
el 10 OCT 2011:
Masa de 20’000 kg
Caída libre de 43 m
105 km/h (= 29 m/s)
Energía de 8’000 kJ
Max. elong. 8.5 m
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57. Aplicación en proyectos viales
Minimización, reducción o mitigación de riesgos por
desprendimiento de rocas / impactos dinámicos /
impactos múltiples
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62. Proyecto especial: “tailor-made solution”
Proyecto PONTIS, Suiza:
Sustitución de Túnel falso por Barrera Dinámica (2000 kJ)
por aprox. 1/9 de costos totales instalados
Diseño especial del sistema hecho por WSL y Geobrugg
Parque Nacional
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63. Proyecto especial: “tailor-made solution”
Ingeniería y diseño:
Finite element software FARO (PhD Thesis ETH Zürich)
Rockfall of 2000 kJ on every critical location within system
Deflection values defined the position of the system
64. Proyecto especial: “tailor-made solution”
Casos de carga de diseño:
Snow loads (4 kN/m2) taken into account (1’000 m a.s.l.)
100% of maximal snow load (left)
33% of maximal snow load and rockfall (right)
69. Protección contra “debris flow”
Barreras dinámicas
contra flujo de
detritos (“debris flow”)
Sistemas dinámicos de alta eficiencia
aprobados a escala real y con dimensionado
79. Proyecto PORTAINE, España
9 barreras implementadas en concepto multi-nivel, protegiendo
una vía de montaña hacia un resort turístico, han retenido ya
2 eventos mayores
80. Proyecto OSORIO, Venezuela
50% de costo total comparado a
dique masivo de concreto armado
Integración perfecta al medio
ambiente
82. Concepto básico
Objetivo general:
Concepto “balanceado y armonizado” para todos los
componentes de un sistema
Tecnología de punta:
Para protección de alambres de acero, en nuestro caso:
95% Zn + 5% Al = GEOBRUGG SUPERCOATING
(para diámetros 2, 3 y 4 mm)
94.5% Zn + 5% Al + 0.5% Aditivos especiales
= GEOBRUGG
ULTRACOATING (para diámetros 2
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83. Concepto básico
Alambre de acero de alta resistencia: «Netting elements»
Experiencia > 25 años con GEOBRUGG
SUPERCOATING® = 95% Zn + 5% Al con 150 g/m2
Según normas: EN 10264-2 / EN 10244-2 (Steel wire and
wire products / Metallic coatings on steel wires)
Otros componentes: «Basic steel elements»
Galvanización según DIN EN ISO 1461
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84. SUPERCOATING (Zn/Al) versus Galvanizado
GEOBRUGG SUPERCOATING
Ensayos de campo
Analizas de laboratorio
NaCl, SO2 (DIN)
Cobertura: ≥ 150 g/m2
Degradación en condiciones
“normales”:
Galvanización: 5 g/m2
95%Zn+5%Al: 2 g/m2
Zn/Al = GEOBRUGG
SUPERCOATING®:
Factor 3 a 4… mejor !
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86. Estabilización de taludes
Requisito técnico 8:
Calificación y responsabilidad del fabricante
Certificación gestión de calidad ISO 9001:2008
Certificación de conformidad de materiales EN 10204-2.1
“Certificates of Conformity”
Seguro de responsabilidad civil que es internacionalmente
vigente con USD 50 millones
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87. Importante
Objetivo de medidas de mitigación / protección
Seguridad de usuarios
Eficiencia de operación vial
Sustentabilidad de inversiones
Costo-eficiencia de sistemas
Durabilidad a largo plazo
Minimizar mantenimiento
Sustento técnico y dimensionamiento
Ética y responsabilidad
GEOBRUGG AG tiene seguro de responsabilidad civil,
internacionalmente vigente, de USD 50 millones
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88. GEOBRUGG AG – Sistemas de Protección
Muchas
gracias !
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