Guia de Diseño e Instalación. De GeoCeldas 3D EnviroGrid para Control de Erosión. 1 P a g e Geo Products,

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1 Guia de Diseño e Instalación 1 P a g e De GeoCeldas 3D EnviroGrid para Control de Erosión Geo Products, LLC 8615 Golden Spike Lane 2011 Geo Products, Houston, LLC TX Phone: Fax:

2 Descripción De Aplicación en Control De Erosión 3 Aplicaciones en Taludes y Canales 4-7 Técnica de Anclajes y Herramienta 8-12 Geotextiles 13 Material de Relleno 14 2 P a g e Instalación 15

3 DESCRIPCIÓN DE APLICACIÓN EN CONTROL DE EROSIÓN Muchas variables afectan A la instalación y desempeño del sistema de confinamiento EnviroGrid, incluyendo la inclinación de la pendiente, la estabilidad de la sub-base, el material de relleno, las condiciones de lluvia y riego artificial, las características hidráulicas de aguas subterráneas y la calidad de anclaje de la sub-base. Debido a un gran número de factores es difícil aplicar parámetros exactos a las aplicaciones individuales sin depender de profesionales de ingeniería, diseño y medio ambiente que recojan esta información en el sitio. FORMA BASICA DE LA PROTECCIÓN DE CONTROL DE EROSIÓN 1. Granular 2. Vegetación Reduce la energía hidráulica, limitando las fuerzas contra y dentro de las celdas. Dirige el flujo hacia la superficie de la celda, eliminando el flanqueado y el socavado. Controla el movimiento individual de las partículas causadas por la gravedad y el flujo de aguas. Resulta ser un sistema flexible y duradero. Reduce la energía hidráulica, limitando las fuerzas contra y dentro de las celdas. Incrementa la resistencia natural y protege las raíces de las plantas. Dirige el flujo de agua sobre la parte superior, en lugar de guiarlo por dentro del sistema. Previene la formación de arietes y barrancos. Ayuda a reducir la pérdida de humedad de la capa vegetal 3. Concreto Controla el entubado y el socavado permitiendo a las celdas conformar la sub-base. Actúa como una serie de juntas de expansión, dándole una gran flexibilidad. Desarrolla estructuras de ventilación cuando son necesarias. Provee estabilidad a pendientes muy empinados y a canales de flujo continuo. 3 P a g e

4 Aplicaciónes TALUDES / PENDIENTES El diseño del sistema de confinamiento celular EnviroGrid para pendientes (taludes) requiere un análisis de muchas características del sitio. El largo, el alto y el ángulo del pendiente (talud) y el ángulo del reposo del material en el pendiente (talud), son factores importantes para determinar apropiadamente la profundidad de la celda y el sistema de anclaje durante su diseño. EnviroGrid mejora el desempeño de pendientes revegetados reforzando su sistema de raíces y dirige los flujos de aguas superficialmente sobre las celdas, con las celdas actuando a manera de un juego de damas; previniendo la formación de arietes y barrancos. EnviroGrid mejora el desempeño del material de relleno granular en pendientes, controlando la migración de material de relleno que de otra manera se causarían por fuerzas hidráulicas y gravitacionales. Esto se cumple por la disipación de la energía hidráulica interna y bajo las celdas, y por la capacidad de confinamiento del material de relleno dentro de estas. CANALES El sistema de confinamiento celular EnviroGrid ofrece una amplia gama y métodos para resolver situaciones difíciles con el fondo y taludes laterales de los canales, donde flujos intermitentes o continuos de mínimas a severas fuerzas erosivas hacen su trabajo. El sistema de confinamiento celular EnviroGrid permite el uso de diversos materiales de relleno, incluyendo el suelo con material vegetal, agregados, concreto o una combinación de estos, para aplicaciones únicas y estéticas. 4 P a g e

5 REVEGETACIÓN Los suelos vegetados confinados se desempeñan excepcionalmente bien en las aplicaciones con flujos de bajos a moderados. El sistema de confinamiento celular EnviroGrid mejora el desempeño de crecimiento de la capa vegetal al reforzar la zona de los raíces y dirigiendo las corrientes de aguas a la parte alta de las celdas; donde se incrementa la distribución de resistencia del relleno y da un acabado estéticamente superior al sitio, comparado con el método tradicional Relleno de suelo con cobertura de pastos: AGREGADOS Picos de flujo menores a 6 m/s (20 fps) y una duración del pico de flujo menor a 24 horas. Picos de flujo menores a 4.5 m/s (15 fps) y una duración del pico de flujo menor a 48 horas. Taludes laterales de canales que se encuentran por encima del nivel más alto del agua. Los agregados se desempeñan bien, permitiendo el uso de diferentes tamaños para variaciones de velocidades de flujo encontradas de sitio en sitio. Esto provee un agradable aspecto y una alternativa de costo más ventajosa que un gran relleno de piedras o blindado fuerte, confinando y permitiendo un mejor desempeño por los diámetros menores y un menor costo de agregados LIMITES DE VELOCIDADES PARA RELLENO CON GRAVILLA GRANULADA RECOMENDADA: <1 m/s (3.3 pies/s) GRAVILLA GRANULADA 1-2 m/s ( pies/s) 2-3 m/s ( pies/s) > 3.5 m/s (11.5 pies/s) 38mm (1.5") tamaño mediano de piedra 125mm (5") tamaño mediano de piedra NO SE RECOMIENDA RELLENO CON GRAVA GRANULADA 5 P a g e

6 CONCRETO El relleno del sistema de confinamiento celular con concreto es una alternativa eficiente y de costo mínimo al concreto instalado tradicionalmente para el revestimiento de canales. La naturaleza flexible del sistema de confinamiento celular relleno de concreto permite confortablemente movimientos de la sub-base sin potenciales agrietamientos y excavaciones asociados con el vertido de las losas de concreto en el sitio. Los costos de instalación se reducen dramáticamente mediante la eliminación de formaletas costosas y otras técnicas de construcción para revestimiento de canales en concreto. En áreas con servidumbres limitadas, estacando el sistema de confinamiento celular a lo largo de taludes del canal, permite el relleno con material vegetal, granular o concreto de las celdas superiores para crear taludes más pendientes y para incrementar la resistencia de medidas de los flujos mayores. Concrete Infill Peak Flow Velocities and recommended EnviroGrid Section depths: VELOCIDADES MAXIMAS m/s (6-20 pies/s) 6-7 m/s (20-23 pies/s) > 7 m/s (23 pies/s) 75 mm (3") Secciones de EnviroGrid 100 mm (4") Secciones de EnviroGrid 150 mm (6") and 200 mm (8") Secciones EnviroGrid NOTA: La necesidad de anclajes está en función de la profundidad del pico de la corriente, gradiente de la pendiente del fondo y el peso propio del sistema de revestimiento. El ingeniero del proyecto deberá basar el diseño en la información específica del proyecto. 6 P a g e

7 PROFUNDIDADES APROPIADOS DE CELDAS En la mayoría de las aplicaciones de control de erosión, la presencia de carga no es una consideración importante. Por lo tanto, la profundidad de la célula es determinada generalmente por Tamaño y peso del relleno Grado de Pendiente Factores ambientales externos Económicos 7 P a g e

8 ANCLAJES El anclaje apropiado del EnviroGrid a la pendiente es crítico ya que determina el buen desempeño del producto. Los anclajes deberán dejarse en el sitio después de la instalación. La cantidad y tipo de anclajes está determinado por los siguientes factores: Densidad de la sub-base Peso y tipo de material de relleno Largo de la Pendiente Grado del Pendiente Condiciones ambientales o externas, como por ejemplo nieve. Angulo interno de fricción del material de relleno y del suelo del pendiente (solamente el menor de los dos deberá ser el utilizado) Altura de EnviroGrid Presencia de geotextil o de geomebrana en el diseño. Antes de seleccionar un método de anclaje, es prioritariamente necesario calcular la fuerza neta de deslizamiento (NSF) o la fuerza que tendría que vencer el EnviroGrid para no deslizar abajo por el pendiente. Si la NSF es negativa, entonces las fuerzas de fricción entre el EnviroGrid y el pendiente son suficientes para mantener el sistema en su sitio. La siguiente tabla muestra algunos ejemplos de cálculo de NSF: Net Sliding Force = [(H x L x Y) + (L x SL)] x [sin w (cos w tan Ø)] NSF kn/m * H mm L m γ kn/m 3 SL kn/ m 2 W SLOPE ɸ DEGREES to 1 (29.7 ) 28 (silty sand) to 1 (29.7 ) 28 (silty sand) ** to 1 (26.6 ) 32 (crushed stone) NSF = fuerza neta de deslizamiento H = Altura de la celda Y = Peso unitario del material de relleno SL = Carga de Nieve Ø = Angulo de fricción interna del material (ángulo de reposo del material) * Libras pie medidas paralelamente a la corona de la pendiente ** Indica que no se requiere anclaje especial 8 P a g e

9 ZANJA DE ANCLAJE El Borde superior del EnviroGrid deberá ser enterrado en una zanja de anclaje que evitaría el flujo de aguas pendiente abajo. Esto también sirve para anclar el EnviroGrid a la corona o a la cima del pendiente. Este método aprovecha el peso del suelo sobre las celdas enterradas. La siguiente ecuación puede usarse para calcular la altura y longitud requeridas en la zanja de anclaje para resistir las fuerzas de deslizamiento: L x H = Fuerza Neta De Deslizamiento x Factor de Seguridad Peso Unitario del Suelo x tan Ø Donde Ø es el ángulo interno de fricción del material de relleno (ángulo de reposo del material) o ángulo de la superficie del suelo, el que sea más bajo. Si la longitud de la pendiente es mayor a la del panel, los paneles inferiores deberán pegarse al superior utilizando algún método, o anclarlos con un método adecuado. CANCHOS DE ANCLAJES Estacando o enterrando el EnviroGrid a la pendiente es el método más común usado si no hay una geo membrana presente en el diseño y si el suelo tiene una resistencia de retención adecuada para sostener los pines de anclaje. Las barras de acero reforzado dobladas con forma de J son los ganchos o anclajes preferidos. Como una regla general, la longitud de los ganchos de anclaje debe ser el triple de la altura de las celdas. Dibujos típicos detallados de los ganchos de anclaje están disponibles. GRAPAS Si las condiciones requiere que las secciones adyacentes de EnviroGrid estén unidas, que simplemente queden a tope una con otras, un sistema de grapado puede ser utilizado. Las grapas son normalmente puestas usando una grapadora neumática, dotada con grapas tipo industrial. Las secciones son unidas entre celdas adyacentes. Los paneles adyacentes pueden ser unidos entre si utilizando para esto los tendones 9 P a g e

10 TENDONES Y GANCHOS DE ANCLAJE DE ALIVIO Los ganchos de anclaje de alivio y los tendones son utilizados en pendientes donde se requiere un soporte adicional o donde la utilización de los ganchos de anclaje no se puedan utilizar (base de roca, manto de geo membrana). Ellos también deberán utilizarse cuando más de una sección de EnviroGrid deberá ser instalada para cubrir el pendiente de arriba hasta abajo. Las tres características importantes de los tendones de poliéster son fortaleza, durabilidad, y resistencia al desgaste. Los tendones usualmente consisten en unos hilos de poliéster trenzados o acordonados. El diseño de cargas o el espaciamiento de tendones están determinados por la fuerza a ser soportada. Un mayor número de tendones delgados es mejor que uno menor de tendones más gruesos. Listón las tiras o arandelas grandes en el fondo de la sección más baja de EnviroGrid son esenciales para evitar concentraciones de la tensión. INSTALACIÓN USANDO TENDONES Si el EnviroGrid no tiene agujeros para los tendones, perfore los agujeros antes de extender las secciones de EnviroGrid. Mida y corte a la longitud deseada (agregue un 10% para atar alrededor de los ganchos de anclaje). Asegure los tendones a una estructura de soporte o anclaje (ver Zanja de anclaje) en la parte superior del pendiente. Esta estructura de soporte puede ser de la longitud del tubo de alta resistencia del PVC, una viga de concreto, o un juego de bloques de concreto puestos en una zanja de anclaje. Un sistema alternativo puede consistir en el arpón como anclajes de tierra (mostrados a continuación). Anclaje usando el sistema de MUERTO Anclaje usando el sistema de ARPON 10 P a g e

11 Úsense o no los tendones, el EnviroGrid se debe colocar más allá de la cresta del pendiente para evitar que el agua superficial se cuele por debajo del EnviroGrid. En la parte alta del pendiente inserte los tendones a través de los agujeros en las secciones de EnviroGrid sin extenderlas. Mida y marque el perímetro del área a ser cubierta por la primera sección a ser instalada. Si es permisible, coloque los ganchos de anclaje alrededor del perímetro para llevar a cabo las extensión de la sección. Extienda y coloque la sección en su sitio, teniendo cuidado que los tendones no se salgan de los agujeros. Repita este procedimiento para la instalación de las secciones restantes. Los tendones deberán ser atados y tensionados entre los ganchos de anclaje en el sentido del pendiente. El uso de placas de apoyo ayuden a transferir las cargas del EnviroGrid a los tendones. Los ganchos de anclaje, arandelas, pasadores y placas, deberán ser fabricados en materiales resistentes a la corrosión tales como acero galvanizado, plástico de alta resistencia, etc. 11 P a g e

12 INSTALACIÓN DE GANCHOS DE ANCLAJES CON CON TENDONES PASO 1: Haga dos argollas en el tendon PASO 2: Pase la argolla 1 por entre de la 2 PASO 3: Pase el gancho por la argolla 1 y entierre el gancho hasta quedar a ras con el borde de geocelda EnviroGrid PASO 4: Temple los extremos del tendon hasta ajustar el nudo al gancho y proceda a enterrar el gancho hasta el fondo de la celda METODO DE ANCLAJE Obtenido el resultado del cálculo de la NSF para los dos casos de la tabla anterior, el paso siguiente es decidir cómo se anclará el EnviroGrid. Para la situación en la cual la NSF= 0.8 kn/m, dos métodos comunes de anclaje del EnviroGrid son definidos para fijar o estacar éste al pendiente. Para la situación en la cual el NSF = 5.1 kn/m, el EnviroGrid puede ser fijado por ganchos de anclaje y tendones. ZANJA DE ANCLAJE Usando la ecuación apropiada: Una práctica combinación podría ser para enterrar el borde superior del EnviroGrid a 0.3 m de profundidad y 0.5 m hacia atrás. Otra combinación práctica sería dejar L de 0.75 m y una H de 0.2 m. ESTACAS O GANCHOS DE ANCLAJES 0.8 kn/m es equivalente a 0.8 x 2.56 = 2.0 kn para los 2.56 m de ancho del panel. Usando un factor de seguridad de 2.0 y una capacidad al arranque del gancho de anclaje de 0.27 kn *: 2.0 x = 14.9, es decir que se requerirían 15 ganchos para el ancho de 2,56m 12 P a g e

13 TENDONES 5.5 kn/m es equivalente a 5.5 x 2.56 = 14.1 kn para los 2.56 m de ancho del panel. Usando un factor de seguridad de 3.0 y un tendón con una capacidad de tensión de 13.0 kn: 14.1 x 3.0 =3.25 tendones, usar 4 tendones por cada 2,56 m de ancho de panel 13.0 Si los tendones están sujetos a anclajes enterrados, usando el mismo número de anclajes y tendones, un factor de seguridad adicional de 1.25 deberá ser tenido en cuenta, para subsanar cualquier incertidumbre en la capa de subsuelo: La capacidad de fijación del gancho de anclaje dependerá de varios factores, incluyendo las condiciones de debilidad del suelo del sitio y el cuidado con el cual se hayan introducido los ganchos o el anclaje en el suelo. Así el ingeniero residente debe evaluar y hacer un juicio en cuanto a qué valor debe ser utilizado. Geotextiles La utilización de un geotextil bajo el EnviroGrid, depende de las condiciones del subsuelo y del material de relleno a utilizar. Cuando el material de relleno y el subsuelo son diferentes, o el subsuelo es muy blando o húmedo, un manto de geotextil puede representar un medio de separación para mantener el material de relleno evitando su migración (perdida) por debajo de la geocelda. Sin embargo, el uso de geotextil puede reducir significativamente la fricción a lo largo del plano de fondo del sistema de EnviroGrid, aumentando la NSF. Por lo anterior, la utilización o no de un geotextil deberá ser evaluada cuidadosamente, después de evaluar los beneficios y los costos 13 P a g e

14 SELECCIÓN DE MATERIAL DE RELLENO Capa vegetal y suelo revegetado: en pendientes empinados, suaves de bermas, diques, paredes de canales y desagües. Arena y material granular: en pendientes con grados Gravilla (diámetro máximo 760 mm): en canales, pendientes, excepto para inclinaciones fuertes, flujo laminar de aguas moderados. Piedra partida/molida: en canales, pendientes, excepto para inclinaciones fuertes, flujo laminar de aguas moderados. Concreto: Alrededor de puentes (polleras), pendientes severas de canales de alto caudal de aguas, desagües y canales inclinados. 14 P a g e

15 PROCEDIMIENTOS DE INSTALACIÓN Prepare el sitio quitando toda la capa vegetal, residuos y cualquier forma inaceptable de los suelos del área donde será colocada el sistema de confinamiento celular EnviroGrid. Substituya cualquier suelo quitado por materiales aceptables y termine todo el trabajo de movimiento de tierras, incluyendo la zanja de anclaje cuando ésta sea requerida para instalación en pendientes o revestimiento de canales, de acuerdo con las especificaciones de trabajo. Si se requiere el uso de geotextil por las especificaciones de trabajo, su instalación debe ser de acuerdo de las recomendaciones del fabricante. Instale parcialmente las estacas o los ganchos en "J", sobresaliendo una longitud sobre el borde de la celda aproximadamente 50 milímetros, a lo largo del borde superior del área en la cual el EnviroGrid va a ser instalado (o en la zanja de anclaje). Una línea de piola entizada puede ser utilizada para alinear y demarcar el área de instalación. 15 P a g e

16 Las secciones de EnviroGrid se deben estirar más allá de la longitud del diseño para después de ser extendida dejarla llegar a la longitud de instalación. Fije las celdas del extremo de las secciones de EnviroGrid sobre los ganchos de anclaje previamente instalados y complete la instalación de los ganchos de anclaje en "J" a lo largo de las paredes laterales de la sección. Las secciones colindantes de EnviroGrid deben ser niveladas y emparejadas una con otra. Traslape los lados de las secciones de EnviroGrid y empalme los extremos juntos. Asegure las secciones colindantes una con otra usando una grapadora neumática o otros medios según los requisitos del uso de trabajo. Instale equilibradamente los ganchos de anclaje en "J" según los requisitos de las especificaciones de trabajo. Cuando el EnviroGrid se ha puesto correctamente en el lugar, el sistema debe ser rellenado con los materiales especificados en las especificaciones del trabajo. Para prevenir un daño posible al sistema, limite la altura de descarga del material de relleno a no más de 1m. Sobre el sistema de EnviroGrid. La entrega del material de relleno sobre el EnviroGrid deberá hacerse desde la parte alta del pendiente o del canal hacia la parte baja usando un cargador, una retroexcavadora, un excavador del cubo o una banda transportadora. Cuando se utilice arena, material granular o tierra vegetal, sobrellene las secciones de EnviroGrid por lo menos unos 25mm - 50 mm para permitir el asentamiento y compactación del material. Los rellenos con arena y material granular deben distribuirse, nivelarse y compactarse con rastrillos planos hasta el borde superior de las celdas. Los rellenos con suelo suelto deben compactarse con los cubos del cargador o de la retroexcavadora o con la placa vibratoria. Rellenos con concretos deben ser distribuidos manualmente con rastrillos y acabados a máquina. 16 P a g e Geo Products, LLC provides this information only as an accommodation to our customers. No warranty or other representation regarding the suitability of the application procedures is made due to the fact that each installation has specific requirements that may not have been considered in this generalized procedure. Geo Products, LLC makes no warranties or representations regarding the suitability of its EnviroGrid for specific uses or applications. Our liability is limited to furnishing, without charge, a replacement for any EnviroGrid that is proven defective under normal use and service.