Defensa costera y fluvial

La erosión marina puede producirse cuando el mar recibe la energía del viento y la gravedad para producir olas, mareas y corrientes: está causada por la corrosión, la abrasión y los procesos hidráulicos. Cuando éstos inciden en la línea de costa, provocan un ataque costero a través del proceso de erosión de las playas y de los dedos de los pies, lo que lleva a un sobre-empinamiento de las laderas del suelo o de las rocas. Un fenómeno similar puede producirse en los ríos, donde los agentes son la corrosión, el levantamiento hidráulico, la socavación, la cavitación y la erosión mecánica por el viento o el agua corriente cargada de detritus.

Póngase en contacto con nosotros

Suministramos geosintéticos desde 1990

Para más información, consulte nuestra página web downloads

Downloads

HPS-C para aplicaciones costeras y marinas

Nuestra gama de productos para el control de la erosión costera y fluvial

A menudo se infravaloran las ventajas del uso de geosintéticos en cuanto a su impacto en la estabilidad de una estructura de defensa hidráulica, en parte porque el coste unitario es muy pequeño comparado con el de la piedra de armadura. Las consecuencias de no diseñarlos y especificarlos correctamente pueden ser catastróficas, amenazando potencialmente la estabilidad de toda la estructura.

Cuando se especifica e instala correctamente, el uso de un geotextil puede suponer un gran ahorro en un proyecto y aumentar la vida útil de la estructura de forma significativa.

Geofabrics HPS -C geotextiles están diseñadas para ser utilizadas como filtros/separadores en estructuras de defensa hidráulica: se colocan sobre materiales de playa de baja permeabilidad para evitar el escape de partículas finas y permitir al mismo tiempo el libre paso del agua, y proporcionan una capa de lecho estable y consistente, renunciando a menudo a la necesidad de una o más capas de piedra de armadura, lo que supone un enorme ahorro de costes.

Geofabrics HPS -C Geotextiles se utilizan como alternativa rentable a las capas inferiores tradicionales y aportan ventajas para el diseño de las punteras. Nuestra gama HPS-C ha sido diseñada específicamente para resistir las cargas críticas de la construcción con una alta resistencia y una gran elongación para evitar daños y, a menudo, puede instalarse sin necesidad de una capa granular más pequeña.

Ventajas:

Geofabrics HPS -C puede utilizarse como un eficaz sustituto de las capas de base, ahorrando en materiales, transporte y colocación.
La cantidad de material "perdido" en la punta se minimiza al evitar que las piedras se entierren en un subsuelo blando.
Se reduce el asentamiento diferencial, lo que ayuda a mantener a largo plazo la alineación de un revestimiento o un rompeolas.

Filtración y separación Supervivencia Durabilidad El mecanismo de diseño

Filtración y separación

La inclusión de un geotextil adecuadamente especificado en la interfaz con el medio externo contendrá las partículas finas e impedirá que sean arrastradas, permitiendo al mismo tiempo la libre circulación del agua. En una aplicación geotécnica, un sistema de filtración debe funcionar durante toda su vida útil sin obstruirse, y a diferencia de otras aplicaciones de filtración, el sistema no puede ser simplemente sustituido.

En lugar de atrapar todas las partículas en el filtro, el sistema debe impedir que toda la estructura del suelo se mueva. El filtro geotextil debe retener toda la estructura del suelo permitiendo el paso de algunas partículas más pequeñas. Así, la estructura puede estabilizarse manteniendo las partículas más grandes en un marco que, al entrar en contacto, retiene las partículas más pequeñas.

Un geotextil correctamente especificado e instalado:

Mantener la estructura completa del suelo
Permitir el paso de partículas finas inestables para evitar atascos
Mantener la permeabilidad a corto y largo plazo

Hay dos mecanismos potenciales de fallo que deben ser considerados cuando se especifica un filtro geotextil en una aplicación de flujo inverso:

Retención inadecuada del suelo: puede deberse a un fallo en la retención del esqueleto del suelo, posiblemente debido a un tamaño de poro mal especificado o a un contacto inadecuado entre el suelo y el filtro. También puede deberse a daños en el filtro que se hayan producido durante la instalación o a la abrasión en servicio.
Permeabilidad inadecuada: puede desestabilizar toda la estructura al crear presiones de agua de poro excesivas. Esto puede deberse a una permeabilidad inicial deficiente, a una suciedad excesiva durante la instalación o a una obstrucción.

Hay dos propiedades principales que son críticas en cualquier especificación de un filtro:

1. Tamaño de apertura del geotextil - El tamaño de apertura de un geotextil se mide utilizando la norma EN 12956, determinando la distribución del tamaño de las partículas de un material granular graduado que se arrastra a través del filtro del geotextil.

Aunque el tamaño de la partícula más grande recogida en el tamiz es teóricamente el tamaño máximo de apertura, este valor no puede medirse en la práctica. Por lo tanto, la norma informa de un valor O90, definido como el diámetro medio de las partículas del suelo, el 90% del cual es retenido por el producto ensayado en el tamiz.

To facilitate filtration, a geotextile must have an opening size that is smaller than d50, which is defined as the median diameter of the particle size distribution. Established design rules for reversing flow applications and a non-cohesive (granular) soil state that the geotextiles O90 should be less than the d50 of the soil being filtered. For a cohesive soil O90 < 10 x d50.

2. Permeabilidad - Para asegurar la libre circulación del agua y evitar un aumento de la presión interna, las reglas clásicas de los filtros son que cada capa de un sistema de filtrado debe ser más permeable que la capa que está debajo.

Sistema de filtración Kn >> Suelo Kn

Reglas similares a las desarrolladas para geotextiles sugieren un coeficiente de permeabilidad de 10 a 100 veces mayor que el del suelo filtrado: es importante que el geotextil mantenga o supere su índice de permeabilidad mientras está bajo carga, es decir, que cualquier reorientación de las fibras no debe aumentar/disminuir la permeabilidad. Otras propiedades que influyen en la capacidad de geotextiles para funcionar como un filtro eficaz están relacionadas con la capacidad de los materiales para mantener un contacto íntimo con la superficie subyacente sin extenderse; la extensibilidad (elongación) y el grosor de los materiales bajo carga son fundamentales para ello.

Supervivencia

Resistencia a la perforación

Un geotextil debe ser capaz de soportar las cargas de perforación impuestas durante la instalación y el servicio. El peso de la roca, su angulosidad y la altura de caída contribuyen a la carga de perforación. Esto puede intensificarse aún más si no se tiene el debido cuidado durante la instalación. Lo ideal es que también posea propiedades de tracción isotrópicas (cuadradas) para repartir la carga de forma consistente en todas las direcciones.

Extensibilidad

La armadura de roca funciona en virtud de que su peso muerto se transmite sobre un área lo más amplia posible para consolidar el suelo subyacente y minimizar el movimiento de las partículas. La carga impuesta a un geotextil por una roca de gran tamaño no se distribuye uniformemente. La mayor concentración de tensiones se producirá en el punto de contacto íntimo, lo que a su vez impondrá elevadas tensiones localizadas. El geotextil debe ser lo suficientemente extensible como para permitirle adaptarse a las cargas puntuales sin perforarse y sin perder sus propiedades hidráulicas.

Pruebas de daños en la instalación del sitio

Geofabrics llevó a cabo una serie de pruebas en el emplazamiento de la presa de la bahía de Cardiff, en las que se probaron varios tamaños de roca y HPS geotextiles : esto nos permitió elaborar las curvas de diseño de caída de rocas costeras, lo que permitió a los ingenieros seleccionar diferentes grados en función de los daños previstos en la instalación de su emplazamiento concreto.

Por ejemplo, una roca de 3,5 toneladas que se deja caer desde una altura de 1,5 m tiene una energía de 3500 x 1,5 = 5250kgm.

El gráfico que se muestra fue desarrollado a partir de estas pruebas, lo que permite al ingeniero una guía basada en la experimentación para seleccionar un grado adecuado de geotextil HPS . El gráfico sugiere que un geotextil resistente a la perforación de 14.000 N (HPS14C) ofrece suficiente resistencia a los daños.

Si no se dispone de estos datos para otros tipos de geotextil o el emplazamiento presenta unas condiciones únicas, es aconsejable que los ingenieros exijan una prueba de caída de rocas específica del emplazamiento para tratar de simular las condiciones reales de colocación del mismo como parte del proceso de especificación y selección del geotextil. Una vez establecida la verdadera naturaleza del geotextil elegido, esto deja al instalador libre para explotar al máximo las características del textil en el método de instalación elegido.

Durabilidad

Geotextiles utilizados en ingeniería hidráulica se espera que desempeñen una o varias funciones a lo largo de una vida útil determinada. Hay una serie de factores que ayudarán a determinar la durabilidad de un geotextil; la estructura física del tejido, la naturaleza del polímero utilizado, la calidad y consistencia del proceso de fabricación, el entorno físico y químico en el que se coloca el producto, el estado en el que se almacena e instala y las diferentes cargas que soporta el geotextil.

Es esencial que un geotextil funcione eficazmente durante la duración requerida del diseño (siendo muchos de ellos más de 100 años), y no sólo en las pruebas de conformidad iniciales.

Selección de la materia prima - Fibra de polipropileno de alta tenacidad

Geotextiles se fabrican normalmente mediante técnicas de tejido o no tejido, los polímeros utilizados son generalmente materiales termoplásticos que contienen variaciones de regiones amorfas y semicristalinas.

Geofabrics HPS -C geotextiles se fabrican con fibra de polipropileno de súper alta tenacidad. Hay varios factores relacionados con la selección de la fibra que deben tenerse en cuenta en relación con la durabilidad del producto: el polímero básico con el que se fabrica el producto, cualquier aditivo compuesto con él y la morfología de la fibra.

Geofabrics La gamaHPS-C se fabrica con fibra de polipropileno virgen de alta tenacidad, estirada mecánicamente para formar fibras con mayores propiedades de tracción y mayor durabilidad. El mayor estiramiento dentro del proceso de fabricación reorienta las moléculas dentro de la fibra haciéndola más fuerte. La mayor orientación molecular y la mayor densidad asociada conducen a una mayor resistencia al medio ambiente. Esto se debe a que el nivel de cristalinidad dentro de la fibra tiene un gran efecto en las propiedades relacionadas con la durabilidad. Las moléculas fuertemente empaquetadas dan lugar a regiones densas con mayor cohesión intermolecular y resistencia a la penetración de productos químicos. Un aumento del grado de cristalinidad conduce directamente a un aumento de la rigidez y del límite elástico o de la resistencia a la tracción, de la dureza y del punto de reblandecimiento, y a una disminución de la permeabilidad química.

Alternativas de bajo coste

La selección del tipo de polímero adecuado para la fabricación de textiles destinados a aplicaciones de ingeniería civil es esencial. La gama Geofabrics HPS -C se fabrica a partir de fibras vírgenes de polipropileno que tienen una gran resistencia a los ácidos, álcalis y la mayoría de los disolventes. El polipropileno puede considerarse inerte al ataque de ácidos y álcalis y es adecuado para la mayoría de las aplicaciones geotextiles.

El poliéster (PET) se promociona a menudo en aplicaciones hidráulicas y a veces se promociona como geotextil de hundimiento debido a su gravedad específica. Esto es engañoso, ya que todos los polímeros de base oleosa tienen una gravedad específica inferior a 1. El agua pura, por supuesto, tiene una S.G. de 1 y el agua salada tiene una S.G. de alrededor de 1,03 dependiendo del contenido de sal. Esto significa que, por su naturaleza, geotextiles flota y, por lo tanto, plantea al instalador el reto básico de mantener este material en posición horizontal en el fondo del mar.

Hay algunas excepciones con polímeros como el poliéster que tienen un G.S. > 1, lo que sugiere que este material se hundirá de forma natural, lo que implica una mayor facilidad para el instalador. El beneficio es marginal por varias razones. En primer lugar, en el agua salada la capacidad de hundirse puede reducirse a cero y el tejido, si no se coloca con un sistema de hundimiento, se "revolcará" justo debajo de la superficie y no se hundirá ni flotará, lo que dificulta aún más la tarea. Los no tejidos punzonados más gruesos tienden a tener aire atrapado en ellos, lo que les da una flotabilidad extra al principio y requiere algo de tiempo y agitación para eliminar las burbujas de aire. Por lo tanto, la recomendación para los instaladores es tratar todos los polímeros como flotantes, especialmente en agua de mar.

El PET puede ofrecer buenas propiedades mecánicas y es adecuado para algunas aplicaciones; sin embargo, el grupo éster puede hidrolizarse en presencia de agua, lo que se acelera en condiciones alcalinas. El poliéster también puede ser susceptible de sufrir una mayor degradación en presencia de suelos tratados con cal, hormigón o cemento.

Hydrolysis in polyester takes two forms. The first form of hydrolysis is alkaline or external hydrolysis which occurs more rapidly in soils above pH 10, and particularly in the presence of calcium, and takes place in the form of surface attack, or etching. Increased caution should be taken with polyester in soils with pH 9 or above. The second type is internal hydrolysis which takes place across the entire cross section of the fibre, this occurs in aqueous solutions or humid soil at all pH levels. This process is slow in mean soil temperatures of <15°C or neutral soils, however this is accelerated in acids and increased soil temperatures.

Aunque el poliéster puede tener ventajas sobre otros polímeros, la sensibilidad alcalina de este polímero bajo cargas de larga duración debería ser una preocupación importante en muchas aplicaciones de geotextiles, el poliéster puede ser susceptible de dañarse en aplicaciones de alto pH. Un estudio independiente realizado por la Universidad de Leeds demostró que "si las condiciones son ligeramente alcalinas, la acción combinada de la carga y el álcali podría ser catastrófica, y habría que restringir el uso del poliéster".

UV Resistencia - Intemperie

Los productos geosintéticos pueden estar expuestos a la intemperie y el efecto resultante en el rendimiento de los productos es importante. El envejecimiento de geotextiles se pone en marcha predominantemente por los efectos climáticos a través de la presencia de la radiación solar, el calor, la humectación y la humedad.

Geofabrics HPS -C contiene un aditivo de negro de humo de grado fino para la estabilización de la luz ultravioleta. Se mezcla en el polímero antes del punto de extrusión para permitir una dispersión homogénea en el producto. El negro de humo actúa como un fuerte absorbente de UV .

Para zonas con una alta exposición a la radiación (UV) o cuando el producto vaya a estar expuesto durante mucho tiempo, podemos ofrecer paquetes específicos de UV para proteger aún más el material.

Para más información sobre la durabilidad, consulte nuestro informe.

Diseñar para durar

1 archivo(s) 3,01 MB

Descargar

El mecanismo de diseño

El tipo y la fibra, junto con el proceso de fabricación, definen las propiedades inherentes de un filtro geotextil. Geofabrics HPS -C needlepunched nonwoven geotextiles se fabrican con fibras de alta tenacidad especialmente diseñadas y unidas por enredo mecánico. Esto significa que el equilibrio entre las propiedades hidráulicas y mecánicas está optimizado para:

Alta permeabilidad con filtración fina
Alta resistencia a la perforación isotrópica con altas tensiones hasta el fallo
Buena capacidad de amortiguación y resistencia al impacto
Gran capacidad de flujo en el plano

La metodología de diseño tendrá en cuenta si la armadura primaria debe colocarse directa o indirectamente sobre el filtro/separador. La armadura puede colocarse directamente sobre los productos de HPS-C, por lo que no es necesaria una capa intermedia de piedra.

Proceso de selección del filtro geotextil

1. Establecer el peso de la armadura primaria a partir de las predicciones de la altura de las olas

2. 2. Establecer el tipo y la permeabilidad del suelo subyacente (véase el cuadro para las cifras típicas en ausencia de datos específicos)

3. Seleccione provisionalmente un grado HPS-C basado en su permeabilidad, por ejemplo, si la permeabilidad del suelo es de 10-5 m/s, el grado debe tener una permeabilidad de >10-4 m/s

4. Check the grade’s O90<d50 of the subsoil. This requirement is satisfied by most of the HPS-C range.

5. Compruebe que el grado seleccionado puede soportar las cargas de la instalación sin pincharse.

For armour <100kg: Our standard HPS4 can normally be used.
For armour <1000kg: HPS5, with a bedding layer of stone, may be considered at the discretion of the engineer.
Para evaluar los daños de las armaduras >1000kg colocadas directamente sobre el geotextil, por favor continúe en 5.1.

5.1 Elija un Factor de Seguridad (FOS) para los daños. Por ejemplo, 3 para una inundación donde las consecuencias de la falla son costosas.

5.2 Establecer el peso máximo de la roca que puede estar en contacto con el geotextil, por ejemplo, 4000 kg.

5.3 Estimar la altura máxima de caída en función de las condiciones de trabajo del lugar, por ejemplo, 1,5 m

5.4 Calcular el nivel de energía de la caída de la roca (peso de la roca x altura de la caída) utilizando el documento adjunto

Curvas de diseño Coastal Rock Drop

1 archivo(s) 40.59 KB

Descargar

5.5 Traza el BDC seleccionado (5.1) y el nivel de energía en el gráfico de daños de la instalación.

5.6 Comprobar que el geotextil seleccionado está sobre o encima del punto trazado. Si no es así, aumente a un grado que lo haga y compruebe que aún cumple con los requisitos de permeabilidad.

5.7 Comprobar que hay suficiente alargamiento de diseño para que los tejidos funcionen sin desgarrarse. El diámetro de la roca es probable que sea de aproximadamente 1,5 m: suponiendo que la depresión de la roca en el subsuelo se encuentre a un tercio de su profundidad, es decir, 0,5 m, la elongación localizada en el geotextil debido a la fricción superficial entre el subsuelo y los bordes rugosos de la roca podría llegar a ser de hasta un 20%. Por lo tanto, para permitir un FOS=3, la extensión mínima de la tensión sería del 60%.

Especificación

Una especificación bien redactada para un filtro/separador es de suma importancia, ya que hay muchos tipos de geotextiles disponibles con características físicas y calidades de producción muy variadas. Las pruebas y la garantía de calidad son tan importantes para geotextiles como para los demás materiales incorporados a las obras.

Existen pruebas de índice europeas (EN) e internacionales (ISO) que permiten a los ingenieros comparar un geotextil con otro: estas pruebas y los esquemas de control de calidad deben estar referenciados en la especificación.

Las pruebas deben servir para evaluar la idoneidad del geotextil propuesto para las obras. Los procedimientos de control de calidad del fabricante también deben estar disponibles.

Antes de la instalación, el producto debe probarse en un laboratorio acreditado por ISO 17025 (UKAS en el Reino Unido) para garantizar su conformidad.

Se puede descargar una especificación del modelo, donde se pueden añadir las propiedades pertinentes de acuerdo con los requisitos.