Empleo de gaviones para la protección de taludes
Use of Gabions for the Protection of Slopes
Ailed PEREZ
1MV Ingeniería, Proyecto y Construcción Geotécnica S.A. de C.V.
RESUMEN: Se realiza en este artículo la presentación general del uso de gaviones para la protección y estabilización de taludes colocados en escalón. Se aplicó para un caso práctico, en la Ciudad de México, Delegación Iztapalapa; ya que existen fenómenos de origen natural que afectan el funcionamiento urbano de la demarcación. Se presentaron desprendimientos de cuerpos rocosos de gran tamaño que ponen en riesgo a la comunidad, ya que se encuentra asentada en dicho sitio.
ABSTRACT: This article presents the general presentation of the use of gabions for the protection and stabilization of slopes placed in steps. It was applied to a practical case, in Mexico City, Iztapalapa Delegation; since there are phenomena of natural origin that affect the urban functioning of the demarcation. Detachments of large rocky bodies which put at risk to the Community, since it is located in the site.
1. INTRODUCCIÓN
En la periferia de la Ciudad de México se han generado asentamientos humanos irregulares en las últimas décadas, dichos asentamientos se presentan en zonas de riesgo, donde se observan desconchamientos importantes de roca y suelo. La falta de recursos económicos ha sido el factor para voltear al pasado y echar mano de contenciones que han sido dejadas de lado.
Con el paso del tiempo el uso de los gaviones se ha olvidado, sin embargo, los gaviones fueron fabricados por los egipcios hace más de 2000 años, estaban conformados por caña y rellenos de piedra. Con este artículo se pretende retomar el uso de los gaviones.
Figura 1. Vista del uso de gaviones en la conformación de un muro de contención escalonado.
Las estructuras de contención de gavión son cajas de formas prismáticas, de mallas de alambre que presentan la forma de un hexágono entrelazado con triple torsión llenas de rocas, que se colocan unas encima de las otras formando muros. Los cuales resultan en una estructura monolítica flexible y permeable.
Estos muros trabajan como muros de gravedad, es decir, son estructuras capaces de retener empujes importantes gracias a su peso propio. Presentan una elevada resistencia puesto que, al ser totalmente permeables, alivian las tensiones generadas por el agua. Debido a su gran flexibilidad, soportan movimientos y asentamientos diferenciales sin pérdida de eficiencia. Además, son muros que se construyen de forma sencilla y económica.
2. ANTECEDENTES
La delegación Iztapalapa se encuentra dentro del Valle de México, el cual forma parte del Eje Neovolcánico o Faja Volcánica Transmexicana extendiéndose en dirección este‐oeste, atravesando la República Mexicana.
En cuanto al relieve, plano en su mayoría y correspondiente a una fosa o depresión tectónica, que fue el resultado de dos fallas montañosas; quedaron dos alineamientos volcánicos; al primero corresponden: el Cerro Peñón del Marqués (2,400 msnm) donde se encuentra la zona de estudio.
El predio se localiza en la Zona I, de acuerdo con la zonificación estratigráfica indicada en las Normas Técnicas Complementarias para el Diseño y Construcción de Cimentaciones (N.T.C.D.C.C.), del Reglamento de Construcciones del D.F. (R.C.D.F.), esta zona denominada también como “Zona de Lomas”, la cual está caracterizada por contar con materiales firmes a poca profundidad y por no contar con materia-les finos deformables sobre los basamentos existentes.
No fue posible obtener muestras del suelo, debido a la dureza del material. Por lo tanto, se realizaron correlaciones para obtener el ángulo de fricción interna, cohesión, y peso volumétrico. El material con el cual se llenarán las cajas que conformarán el muro gavión deberá ser de buena calidad (granular), con ángulo de fricción y permeabilidad elevadas. Por lo tanto, se utilizaron los siguientes valores para la realización de los análisis geotécnicos, consistentes en la revisión de la estabilidad del muro gavión por volteo y deslizamiento.
Tabla 1. Material natural del sitio
Tabla 2. Material de relleno de cajas para la conformación
de la contención
Para determinar la estabilidad y seguridad del muro de contención, se realizó la revisión por volteo y deslizamiento
2.1 Revisión por volteo
El factor de seguridad contra volteo respecto a la punta, se expresa como:
(1) Mo MR FSvolteo =
Dónde: Mo= Suma de los momentos que tienden a voltear el muro; MR= Suma de los momentos que tienden a resistir el volteo.
El valor usual mínimo deseable para el factor de seguridad con respecto al volteo es de 2.
Figura 2. Vista del material encontrado en el sitio
Iztapalapa, Cerro Peñón del Marqués.
En la siguiente tabla se indican los factores de seguridad obtenidos por volteo, así como las dimensiones de los gaviones y las distintas alturas de los muros.
Tabla 3. Factores de seguridad obtenidos por volteo.
2.2 Revisión por deslizamiento a lo largo de la base
El factor de seguridad contra deslizamiento se expresa por la ecuación:
(2) MR FR iento FSdeslizam =
Dónde: FR= Suma de las fuerzas horizontales resistentes; MR= Suma de las fuerzas horizontales de empuje.
En general, se requiere un factor de seguridad de 1.5 contra deslizamiento.
En la siguiente tabla se indican los factores de seguridad obtenidos por deslizamiento, así como las dimensiones de los gaviones y las distintas alturas de los muros
Tabla 4. Factores de seguridad obtenidos por deslizamiento.
Figura 3. Vista en planta de curvas de nivel del sitio en estudio.
Figura 4. Acomodo en perfil de gaviones.
Una vez analizada la propuesta del muro gavión y verificando que se cumplen los requisitos establecidos, es necesario establecer el procedimiento constructivo.
El relleno del muro gavión deberá ser constituido por suelo de buena calidad (granular y bien seleccionado), con ángulo de fricción y permeabilidad elevados, que no tengan óxido de hierro, excesiva alcalinidad o en cuya composición pueda existir compuestos salinos, ya que cualquiera de esos elementos podría atacar el alambre a pesar de su fuerte protección de zinc.
Se usarán rocas de diferente tamaño, para que su estabilidad por peso y facilidad de drenaje sean satisfactorios. La dimensión más adecuada de rocas está comprendida entre una y dos veces la dimensión D de la malla, para evitar la salida de las rocas.
Figura 5. Tipos de roca a utilizar para relleno de las celdas.
El alambre de la malla debe estar galvanizado y reforzado. Los tirantes deben ser del mismo calibre al de la malla y se ubican a medida que se colocan las capas de roca. Es aconsejable cada 30 cm en forma horizontal o vertical según el requerimiento, para evitar las deformaciones ocasionadas por el peso del material de relleno.
Figura 6. Armado de la malla para las celdas del muro.
Figura 7. Llenado de celda para conformación del muro.
Además de los tirantes horizontales o verticales se utilizan los diagonales que son ubicados especialmente en los extremos de cada hilada de la estructura.
Los gaviones tipo caja son suministrados doblados y agrupados en fardos. El montaje consiste, en retirar cada pieza del fardo y transportarla, aún doblada, al lugar preparado para este fin (superficie rígida y plana). Será abierta y se eliminaran todas las irregularidades de los paños.
Posteriormente se levantarán las paredes hasta que coincidan sus aristas, formando de esta manera una caja con la tapa abierta. Se deberán coser las aristas con el alambre galvanizado.
Se situará el gavión, una vez armado, en el lugar de la obra. Atar a los gaviones contiguos mediante alambre galvanizado entre mallas, formando la primera camada de la estructura. Las tapas deben ser dobladas en dirección a la cara externa y dispuestas de tal manera que sea facilitado el llenado.
Figura 8. Cierre del muro gavión.
Figura 9. Vista trasera del muro gavión.
Una vez colocado, el gavión se rellena con rocas de diferente tamaño; se puede efectuar con medios mecánicos como retroexcavadora, excavadora o cintas transportadoras.
Es necesario colocar previamente un encofrado, este puede ser un bastidor metálico o de madera, sostenidos por puntales, para mantener el enrejado en los parámetros proyectados.
Una vez completado el llenado de cada celda se verificará que no exceda la altura del gavión, ya que podría generar dificultades la hora del cierre del mismo.
Por último, se deberá cerrar el gavión cosiéndolo con alambre galvanizado, mediante el empleo de un atador de armazón de estribos.
Debido a la topografía del sitio y el espacio, resultaba complejo el ingreso de maquinaria, por lo que el trabajo se realizó manualmente. Además, la conformación es económica comparada con algún otro método de contención rígido; la elaboración es simple, no se necesita una preparación preliminar de cimientos, con una superficie bien nivelada y suavizada inicialmente es suficiente.
Algunas de las características más importantes de los gaviones son las siguientes: Estas estructuras son de alta resistencia, ya que, al no permitir la acumulación de presiones hidrostáticas, (es decir permeables) alivian las importantes presiones que se acumulan y disipan la mayoría de la energía donde otras estructuras rígidas normalmente fallan. Asimismo, debido a su gran flexibilidad, soportan movimientos y asentamientos diferenciales sin pérdida de eficiencia. Son de alta durabilidad.
Por lo que, para la protección, se propuso el uso de muros escalonados formados por gaviones. Para determinar la estabilidad y seguridad del muro de contención, se realizó la revisión por volteo y deslizamiento.
Los gaviones que conformaron el muro consistieron en: una caja de forma prismática rectangular rellena de roca, de enrejado metálico de malla. Se colocó a pie del corte existente, el muro gavión conto con una altura de 5 a 8 m.
Figura 10. Conformación de gavión.
Figura 11. Armado de celdas para el llenado y conformación del muro gavión.
Figura 12. Colocación de celdas y cierre del muro.
3. CONCLUSIONES
Finalmente, se muestra que el uso de gaviones para la protección de taludes en una solución eficaz y económica para realizar una contención. El comportamiento actual del muro es el que se esperaba, ya que se han presentado desconchamientos en el talud recientemente, y el muro ha soportado.
4. AGRADECIMIENTOS
Se agradece al Ing. Jesús Martínez Vara por la atención y asesoría brindada para concluir este trabajo.
Se agradece también la asesoría en temas de ortografía y redacción, así como de traducción a la Lic. Daniela Iñigo P. y su infinita paciencia.
5. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍAS
Jaime Camargo Hernández (2001). “Manual de Gaviones”, Instituto de ingeniería de la UNAM, México, Serie 624.
GODF (2016). “Reglamento de Construcciones del Distrito Federal”, México.
GODF (2004). “Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Cimentaciones”, México.
Enrique Tamez González (2001). “Ingeniería de Cimentaciones”, México, D.F.
CFE (1986). “Manual de Diseño de Obras Civiles”, Instituto de Investigaciones Eléctricas, Geotécnica, Mecánica de Rocas, B.3.3 Cimentaciones en Roca, México, D.F.