warco

1

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

VI JORNADAS DE PAVIMENTOS Y MANTENIMIENTO VIAL

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 Subsidiaria GB R+D Oficinas Oficinas GB Socios GB

Geobrugg AG – Geohazard Solutions

Presencia global (9 empresas, 5 continentes) Seguro de responsabilidad de 50 millones de USD

4

Barreras contra caída de rocas

Sistemas flexibles de estabilización de taludes

Prevención contra avalanchas

Barreras contra flujos de detritos (“Debris Flow”)

Sistemas de cortina de alto rendimiento (“Drape Systems”)

Sistema estabilización en

roca

Especialización: Acero de alta resistencia

5

1. Estabilización de taludes

Sistema TECCO®

Sistema flexible estabilizador de alta resistencia en combinación con pernos de anclaje („soil-nailing / rock-bolts“)

6

Inestabilidad de taludes

Ej. Mecanismos de falla y riesgos asociados Condicionantes Detonantes

7

Caso de falla en Vía Bogota – Villavicencio

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… con afectación de transitabilidad vial …

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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… mezcla de productos genéricos…

Idoneidad / Dimensionado? Falta solución integral o sistema Comportamiento de la medida?

< 30 cm

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… resistencia contra corrosión…?

Idoneidad / Sostenibilidad? Ej. Vía Bogota – Villavic. Corrosión reduciendo capacidad y durabilidad (medio año)

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… resistencia contra la corrosión…?

Idoneidad / Sostenibilidad? Ej. Vía Bogota – Villavic. Corrosión reduciendo capacidad y durabilidad

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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???

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.

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… impacto visual !

Sostenibilidad / Impacto ambiental? Ej. Medellín

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… durabilidad …?

Sostenibilidad / Impacto ambiental? Ej. México

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… costos totales, visto a largo plazo …?

Sostenibilidad / Impacto ambiental?

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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

Ej. Brasil

Video: Caso de emergencia

CCR Brasil

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

‹Nr.›

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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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Sistema TECCO® es desarrollado y maduro Ensayos a escala real para

determinar resistencia y evaluar el comportamiento del sistema

Todos los componentes fueron optimizados y probados = “Sistema”

Reportes de Instituto LGA, acreditado por ILAC www.ilac.org

Optimización de sistema antiguo (redes de cables anclados) y utilizar esta experiencia > 1960

Teoría verificado por ensayos de modelo

180 kN

150 kN/m 30 kN

90 kN

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Diseño y dimensionado del sistema TECCO®

Sistema TECCO® + Método de Diseño = Solución integral

+ Metodos convencionales

Concepto de dimensionado

(en base de normas EUROCODE 7,

DIN, SIA)

RUVOLUM®

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Solución combinada TECCO + vigas de concreto con anclajes activos

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Solución combinada TECCO + vigas de concreto con anclajes activos

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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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Ej. Caso Túnel Morro Agudo, Brasil

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TECCO® permite una solución verde

Combinación con re-vegetación (acelerada o natural)

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Ej. Caso Monte Rosa / Cali, Colombia

Mecanismos de falla y riesgos asociados

Video: Falla de talud

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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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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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Fallas planares / de cuñas en roca

Rodovia RJ-SP, Brasil Video: Rockslide EEUU

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El sistema de protección SPIDER®

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Resistencia a tracción de la red SPIDER® S4

Resistencia a tracción de red SPIDER® S4: 220 kN/m

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Resistencia a transmisión local de esfuerzos

Resistencia a transmisión local de esfuerzos: ZR = 60 kN

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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

37 37

Aplicación de sistema SPIDER®

38

Aplicación de sistema SPIDER®

Proyecto Ballobar, España

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Protección contra impactos de rocas

Barreras dinámicas contra caídas de rocas

Sistemas dinámicos con aprobación conforme a Normativa reconocida

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Fallas de vallas “genéricas”…

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Ej. CAIQUERO: „Barrera copiada“ oxidada…

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Ej. CAIQUERO: Falla estructural, riesgos…

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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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Ej. CAIQUERO: Falla de „barrera copiada“…

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Ej. CAIQUERO: Falla de „barrera copiada“…

Túneles falsos

Costos: Barreras aprobadas: 30 - 90% más económicas Tiempo construcción: Barreras son 3 – 10 veces más

rápidas de implementar

Proyecto Axenstrasse

Túneles falsos

Criterio técnico: Túneles falsos / de concreto armado tienen una capacidad muy limitada para absorción de energía

Axenstrasse 11.02.2003 Chüebalmtunnel 4.01.2003

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.

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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

História y experiencia especial de Suiza

(Geobrugg, 2007)

Ensayos de aprobación en caída libre en Walenstadt, Suiza, a partir del año 2001,

con publicación de Normativa SAEFL/WSL

História y experiencia especial de Suiza

(Geobrugg, 2007)

Ensayos de aprobación en teleférico inclinado en Beckenried, Suiza, desde

año 1985 hasta 2000

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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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Pruebas VERTICALES a escala real

Reproducibles y lógicas, caso de mayor exigencia Confiabilidad y seguridad !

‹Nr.›

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Prueba vertical de 5‘000 kJ

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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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Aplicación en proyectos viales

Minimización, reducción o mitigación de riesgos por desprendimiento de rocas / impactos dinámicos / impactos múltiples

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Aplicación en proyectos viales

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Proyecto CAMINO MONSERRATE, Bogotá

Protección de sendero peatonal de monumento nacional

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Estado actual:

Parque Nacional

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Estado actual:

Parque Nacional

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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

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


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)


Diseño detallado con 3D CAD software:


66


Parque Nacional

67

Las barreras Geobrugg funcionan como deben

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Y esto gracias a aprobación y calidad

Protección contra “debris flow”

Barreras dinámicas contra flujo de detritos (“debris flow”)

Sistemas dinámicos de alta eficiencia aprobados a escala real y con dimensionado

Ejemplos de amenaza y consecuencias

Destrucción y obstrucción de vías:


Val Schluein (GR / Suiza), 2004: Destrucción de puente y fundación

Distintos casos de carga

Ilustración de distintos casos de carga entre «Masa distribuida / Flujo» y «Masa concentrada / Caído»:

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‹Nr.›

Retención de volúmenes: …1‘000…2‘000… m3, depende del diseño, espacio disponible, altura de barrera

Caso con 1 Barrera individual

Proyecto ALPAMARCA:

Caso con 1 Barrera individual, Perú: 18’000 m3

Proyecto Hasliberg, Suiza: 13 barreras (Lmax. 25 m, Amax. 7 m)

Caso con varias barreras “escalonadas”

2 barreras dinámicas tipo VX-spec

Proyecto CASA TEJA, Colombia

9 barreras implementadas en concepto multi-nivel, protegiendo una vía de montaña hacia un resort turístico, han retenido ya 2 eventos mayores

Proyecto PORTAINE, España

Proyecto OSORIO, Venezuela

50% de costo total comparado a dique masivo de concreto armado

Integración perfecta al medio ambiente

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5. Protección contra corrosión

SUPERCOATING® (95%Zn / 5%Al)

ULTRACOATING®

(94.5%Zn / 5%Al / 0.5% aditivos especiales)

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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 y 3 mm)

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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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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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Protección contra corrosión

GEOBRUGG ULTRACOATING

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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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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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GEOBRUGG AG – Sistemas de Protección

Muchas gracias !

warco

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