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Sistemas de protección contra amenazas de naturaleza
Patrick Schwizer, MSc. Ing. ETH
www.geobrugg.com
GEOBRUGG AG
4
Organization BRUGG GroupKabelwerke BRUGG AG Holding
BRUGG Group
Sistemas de Tubería
BRUGG Piping Systems
Sistemas de Cables
BRUGG Cables
Technología de Cables
BRUGG Rope Technology
Techn. de Control de Procesos
Prozess Control Technology
Grupo BRUGG (Suiza)
• 1900 empleados
• Ampliamente diversificado, organizado en 4 divisiones
• Empresa partenece a familia Suiza, es independiente
• es parte de BRUGG Rope Technology
5
Grupo BRUGG y GEOBRUGG AG todos como líderes mundiales en su campo de acción con máxima dedicación y esfuerzos para innovación y proveer soluciones seguras mediante sistemas integrales de última tecnología de ingeniería desde 1951
GEOBRUGG AG tiene seguro de responsabilidad civil de USD 50 millones contra daños a terceros
GEOBRUGG AG – Sistemas de Protección
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Subsidiaria GB R+D Oficinas Oficinas GB Socios GB
Geobrugg AG – presencia global
PAN, COL, BRA, (VEN), ECU, PER, CHL
7
Barreras contra caídas de rocas
Sistemas flexibles de estabilización de taludes
Prevención contra avalanchas
Barreras contra flujos de detritus (“Debris Flow”)
Cortinas de guiado de alto rendimiento (“Drape Systems”)
Sistema protectiva contra rocas
GEOBRUGG – Sistemas de Protección
8
Soluciones GEOBRUGG® contra amenazas de naturaleza
(Introducción)
Estabilización de taludes y sostenimientoProtección contra caídas de rocas
Protección contra flujos de detritos
Patrick Schwizer, MSc. Ing. ETHwww.geobrugg.com
GEOBRUGG AG – Sistemas de Protección
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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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Inestabilidades de taludes
Ejemplos mecanismos de falla y riesgos asociados Fallas rotacionales, planares, en cuñas, por toppling Caídas de rocas Flujos
Concreto lanzado („Shotcrete“)
Criterio ambiental: Estética / impacto visual Criterios técnicos: Geohidrología / durabilidad / acceso /
sismicidad / mantenimiento / para inclinación +/- vertical y casos especiales / susceptibilides
Costos: Costos mayores para reparaciones y repetición de obra a mayor plazo / patrón anclaje 1.5m x 1.5m máx.
Sistemas flexibles (acero min. 1770 N/mm2)
Criterios técnicos: Acceso para perforacion / anclaje / instalar / dimensionamiento de sistema flexible
Inversión: Depende de mécanismo de falla y altura de talud o corte
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Concepto de solución con “facing” flexible
Objetivo: Impedir deslizamientos etc. con sistema flexible estabilizador de alta resistencia en combinación con pernos de anclaje (“soil-nails / rock-bolts”)
“Parcialmente activo”
Pre-tensión parcial en cabezal del perno
(30…50 kN)
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Plano principio “Sistema TECCO”
Clips T3
Retícula a x b usualmente entre
1.5 m a 3.5 m
15
Estabilización de taludes
Requisito técnico 1:
Resistencia frente a solicitaciones de esfuerzos Alta resistencia (acero 1770 N/mm2) Deformaciones minimizadas Tensión del sistema
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TECCO G65 / 3 mm and Hexagonal wire mesh 80 x 100 / 3.0 with wire rope 8 mmTensile tests in longitudinal direction
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
Deformation [mm]
Te
nsi
le fo
rce
[kN
]
TECCO: Test 1
TECCO: Test 2
Hex: Test 1
Hex: Test 2
Hex: Test 3
Comparición de materiales
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Reflexiones…
Idoneidad / Dimensionado? Medida inadecuada con insuficiente capacidad y Falta de metodología de diseño / dimensionamiento
18
Reflexiones…
Idoneidad / Dimensionado? Falta de solución integral / sistema Comportamiento de medida?
< 30 cm
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Estabilización de taludes
Requisito técnico 2:
Resistencia frente a solicitaciones de esfuerzos Valores garantizados en todos los
interfases del sistema
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Sistema TECCO® es desarrollado y maduro
Ensayos a escala real para determinar resistencia y ver 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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Reflexiones…
Idoneidad / Sostenibilidad? Costos totales de la obra y tiempo de ejecución? Fiabilidad y factores de seguridad?
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Estabilización de taludes
Requisito técnico 3:
Costo-eficiencia de la medida Minimización costos totales para protección Optimización de separación entre pernos en tresbolillo de
2.0 x 2.0 m hasta 3.5 x 3.5 m para sistema integral
Comparativo: Concreto lanzado: 1.5 x 1.5 m máximo Mallas gallineras: permite aún menor separación En conclusión requieren mayor cantidad de pernos y
costos para anclaje en caso de mismo mecanismo de falla
24
Reflexiones…
Idoneidad / Sostenibilidad? Corrosión reduciendo capacidad y durabilidad
25
Reflexiones…
Idoneidad / Sostenibilidad? Corrosión reduciendo capacidad y durabilidad
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Estabilización de taludes
Requisito técnico 4:
Protección optima contra la corrosión Concepto “balanceado y armonizado” para todos los
componentes de un sistema
95% Zn + 5% Al = GEOBRUGG SUPERCOATING
94.5% Zn + 5% Al + 0.5% Aditivos especiales = GEOBRUGG ULTRACOATING
27
Protección contra corrosión
Alambre de acero de alta resistencia: Mallas, red, cables GEOBRUGG SUPERCOATING® = 95% Zn + 5% Al con
150 g/m2 (= “Galfan” o “Bezinal”), experiencia > 25 años Según normas: EN 10264-2 y EN 10244-2 (Steel wire and
wire products / Metallic coatings on steel wires)
Otros componentes: Placas, postes, grapas, grilletes Galvanización según DIN EN ISO 1461
28
Protección contra corrosión
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 corrosiónSalt spray performance
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Zinc coating Supercoating,Galfan, Bezinal
Ultracoating
Ho
urs
exp
osu
re b
efo
re a
pp
eara
nce
of
5% D
ark
Bro
wn
Ru
st
According to DIN 50021-SS / ASTM B117 / EN ISO 9227
150 g/m2
Required coat weight to reach 2900 hours salt spray test (5% dark brown rust)
1500
150
450
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Zinc coating Supercoating,Galfan, Bezinal
Ultracoating
Req
uir
ed c
oat
wei
gh
t [g
/m2]
GEOBRUGG ULTRACOATING
30
Reflexiones…
Idoneidad? Acceso? Instalación? Tiempo? Costo total? Alternativas?
Cargas externas
31
Reflexiones…
Sostenibilidad / Impacto ambiental?
32
Reflexiones…
Sostenibilidad / Impacto ambiental?
33
Reflexiones…
Sostenibilidad / Impacto ambiental?
34
Estabilización de taludes
Requisito técnico 5:
Idoneidad a aspectos ambientales y visuales Sistema “invisible” Posibilidad para reforestación / revegetación Compatibilidad con aspectos socio-económicos Sistema TECCO Sistema SPIDER
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Sistema TECCO® sustituye “shotcrete”
Sustitución de concreto proyectado (ejemplo después 10 años) por solución sostenible y duradera
Re-vegetación / respeta aspectos visuales y ecológicos
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Estabilización de taludes
Requisito técnico 6:
Idoneidad a aceleraciones sísmicas y terremotos,
Alta durabilidad a largo plazo Sistema flexible estabilizador Preferiblemente sin necesidad de mantenimiento Sistema TECCO Sistema SPIDER
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Estabilización de taludes
Requisito técnico 7:
Dimensionamiento del sistema
Concepto publicado, reconocido y de fiabilidad, aprobada a escala real
Sistema flexible estabilizador Métodos convencionales (bi-dimensionales, EF) Concepto de dimensionamiento RUVOLUM Concepto de dimensionamiento RUVOLUM ROCK Sistema TECCO Sistema SPIDER
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Diseño y dimensionado de 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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Concepto publicado,
reconocido y aceptado
en nivel internacional
Aceptación del concepto RUVOLUM®
4040
Objetivo: Aumenar factor seguridad
Problema: Inestabilidad de taludes por excavaciones y cortes, pérdida de base del talud, condiciones críticas
Solución: Aumentar el factor de seguridad en taludes
Falla del talud, no estabilizado
Estabilizado con sistema TECCO
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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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Estabilización TECCO en Colombia
Proyecto „Monte Rosa“ / Juanambú, Cali Fallas rotacionales en suelo residual (parte alta talud) Fallas planares y volcamiento en areniscas aflorando (con
intercalaciones de conglomerados, arcillolitas, limolitas y mantos de carbon (formación Guachinte)
Proceso retrogresivo (14 m en 2 meses en 2009)
60 m
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Estabilización TECCO en Colombia
Fotos del 2007:
Fotos del 2008:
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Estabilización TECCO en Colombia
Video del Febrero 2009 y Fotos del Abril 2009
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Estabilización TECCO en Colombia
Solución: Sistema TECCO G65-3mm + TECMAT Pernos de anclaje tipo GEWI D32mm Longitudes de pernos: 10 m / 6 m / 4 m Perforación D75mm, A/C aprox. 0.5 Hidrosiembra
Rendimiento implementación: 7‘900 m2 instalado Perforación: 360 m/día (3 equipos) Montaje Sistema: 250 m2/día
46
Estabilización TECCO en Colombia
Fotos de Septiembre 2010: Trabajos de estabilización en transcurso
47
Estabilización TECCO en Colombia
48
Estabilización TECCO en Colombia
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Control de erosión superficial
Prevenir erosión superficial (lluvias) en caso de subsuelo susceptible a erosión:
Geomanta TECMAT®
Re-vegetación
50
TECCO sustituye Shotcrete
Proyecto “Túnel Morro Agudo” / SC, Brasil:
Inestabilidades en suelo y roca de origen granítico
Fallas rotacionales con superficie de falla en orden de 4 m de profundidad
Fallas traslacionales con superficie de falla en orden de 1 m de profundidad (diaclasas con dirección desfavorable y llenadas de material arcilloso de baja resistencia a corte)
Caídos de bloques individuales embebidos en suelo
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TECCO sustituye Shotcrete
Diseño: Diseño inicial conceptual con concreto lanzado Diseño final adaptado y cambiado a sistema flexible estabilizador
TECCO (solución verde y sostenible, ahorro de 20% de costos totales instalados, ahorro tiempo 45%)
Solución: Sistema TECCO G65-3mm + geomanta TECMAT Pernos de anclaje tipo ROCSOLO D32mm (grado 75) Retícula: a x b = 2…3 m x 2…3 m respectivamente Longitudes de pernos: 8 m / 4 m / 3 m Perforación D75mm, A/C aprox. 0.5 Re-vegetación natural
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TECCO sustituye Shotcrete
53
TECCO sustituye Shotcrete
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Solución combinada
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56
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Estabilización de taludes
Sistema SPIDER®
Sistema flexible de alta resistencia de protección contra rocas en combinación con pernos de anclaje („rock-bolts“)
6060
Fallas planares / de cuñas en roca
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El sistema de protección de roca SPIDER®
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Plano principio “Sistema SPIDER”Retícula a x b
usualmente entre 1.5 m a 3.5 m
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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 fuerzas en red SPIDER® S4
Resistencia a transmisión local de fuerzas: 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 Implementado con éxito
7070
Aplicación de sistema SPIDER® – Tipo B
74
Protección contra impactos de rocas
Sistemas “Drape” Geobrugg®
Mallas o redes de alambres de acero de altaresistencia (fy min. 1770 N/mm2) para caídas controladas de rocas
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Utilización de TECCO como „cortina“
Función e instalación: Sistema de „cortina“ con
malla de alta resistencia No para estabilizar, pero
para controlar eventos de caídas de rocas (dirigir las trayectorías) – Rollar la malla abajo del talud
Fijación de la malla solamente al tope (con cable de acero y anclaje espiral)
Películas de ensayos:
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Proyecto con TECCO como „cortina“
Bayamon, Puerto Rico
Área: 8’400 m2
Altura del talud: entre 50 a 70 m
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Proyecto Karahnjukur, Islandia: Protección de la ruta de acceso a la presa principal de una planta hidroeléctrica mediante cortina TECCO® para controlara trayectorias de caídos
Control de caídas de rocas con TECCO
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Control de caídas de rocas con SPIDER
Protección de faja transportadora
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Control de caídas de rocas con SPIDER