Criterios, especificaciones recomendadas y control de calidad del diseo del rompeolas

ndice c

Pautas para el diseo y especificaciones para la instalacin de un rompeolas de piedra1 Introduccin, C-22 revestimientos del rompeolas, C-23 rompeolas en el Puente de un muelle, C-74 rompeolas en pilares de puentes y guas de barcos, C-95 rompeolas para espuelas, C-196 rompeolas para el desbordamiento de flujo, C-217requisitos de filtro, C-258 Materiales, C-319 Referencias, C-35

1Introduccion

Cuando se disea y se utiliza correctamente la proteccin de la erosin, el rompeolas tiene una ventaja sobre estructuras rgidas porque es flexible cuando est bajo el ataque de las corrientes del ro, puede seguir funcionando incluso si algunas piedras individuales se pierden estas pueden ser reparado con relativa facilidad. Adecuadamente construido, el rompeolas puede proporcionar proteccin a largo plazo si se inspecciona y mantiene en forma peridica, as como despus de las inundaciones. Esta gua proporciona enfoques recomendados para el diseo y la especificacin de escollera para las siguientes aplicaciones: Seccin 2: revestimiento para rompeolas (proteccin de taludes) Seccin 3: rompeolas en el puente de Muelles Seccin 4: Rompeolas en el puente de pilares y la orilla gua. Seccin 5: rompeolas para espuelas. Seccin 6: rompeolas para el flujo de desbordamiento

El diseo de la instalacin del rompeolas requiere el conocimiento del lecho del ro y el material de base; condiciones de flujo, incluyendo la velocidad, profundidad y orientacin; caractersticas del rompeolas; tamao, la densidad, la durabilidad, y la disponibilidad; y el tipo de material de interfaz entre el rompeolas y fundamento subyacente. En los puentes, el tamao, la forma, y el ngulo de inclinacin de muelles con respecto a la direccin del flujo debe ser conocido, y la ubicacin y el tipo de pilares. (Derrame a travs de o en la pared vertical) deben ser determinados. El sistema incluye tpicamente una capa de filtro, ya sea una tela de geo textil o un filtro de arena y / o grava, seleccionado especficamente para la compatibilidad con el subsuelo. El filtro permite la infiltracin y la ex filtracin que ocurran mientras que proporciona retencin de partculas. El diseo del filtro se aborda en la Seccin 7.

Seccin 8 proporciona orientacin sobre el tamao del rompeolas, la forma y la gradacin. Se proponen diez clases de gradacin estandarizados. Especificaciones recomendadas para las propiedades fsicas de la roca de escollera, y de geo textiles para filtros usados en conjuncin con escollera, se proporcionan junto con los procedimientos de prueba recomendados para la determinacin de estas propiedades.

Los documentos de referencia que sirven de base para la orientacin en el presente documento se citan en la Seccin 9.

La orientacin proporcionada en este documento se ha desarrollado principalmente a partir de los resultados del Proyecto NCHRP 24-23 (Lagasse et al., 2006a) y la Administracin Federal de Carreteras (FHWA) Ingeniera Hidrulica Circular N 23 (HEC-23) (Lagasse et al., 2001). Las directrices deben ser examinadas y modificadas, en su caso, por las prcticas locales de diseo, pruebas de especificacin, los valores de especificacin, y los procedimientos de ensayo de materiales, inspeccin de la construccin, y la inspeccin de mantenimiento peridico.

2. Revestimiento del rompeolas:2.1. Dimensiones del rompeolas:Para determinar el tamao requerido de la piedra para revestimiento del rompeolas, NCHRP Proyecto 24-23 recomienda usar el mtodo desarrollado por Maynord et al. (1989) y Maynord (1990) y publicado por la US Army Cuerpo of Engineers (USACE) como Manual de ingeniera No. 1110-2-1601 (EM 1601) (USACE, 1991). Los valores de los coeficientes utilizados en la siguiente ecuacin se proporcionan en las ecuaciones con las definiciones de las variables (abajo) y se les da forma grfica en el Apndice B de 1601 (USACE, 1991). Se recomienda que las personas que solicitan esta ecuacin se refieren a EM 1601 (descargar del USACE sitios web) para gua adicional. La ecuacin EM 1601 es:(C2,1)

Dnde:d30= Tamao de las partculas de los cuales el 30% es ms fino en peso, ft (m)y = flujo de profundidad local por encima de las partculas, ft (m)Sf = Factor de seguridad (debe ser> 1,0)Cs = Coeficiente de Estabilidad (para espesor manta = 1.5d50 d100or, lo que sea mayor, y la uniformidad relacin d85/d15 = 1,7 a 5,2)= 0,30 para el roca angular= 0.375 para la roca redonda CV = coeficiente de distribucin de velocidad =1,0 para los canales rectos o el interior de las curvas. = 1.283 - 0.2log (RCW) para el exterior de los lmites (1 de Rc / W> 26) =1,25 aguas abajo de los canales de hormign = 1,25 en el extremo de diquesCT = coeficiente de espesor del Manto dado como una funcin de la relacin de uniformidad d85/d15. CT = 1,0 se recomienda porque se basa en datos muy limitados.Vdes = velocidad caracterstica para el diseo, definida como la velocidad de la profundidad promediada en un punto. 20% de pendiente ascendente desde la punta del revestimiento, ft / s (m / s) Para los canales naturales, Vdes = Vmed (1,74 - 0.52log (Rc / W)) Para los canales trapezoidales Vdes = Vmed (1,71-0,78 log (RCW))Vavg = La velocidad de la seccin media transversal del canal, ft / s (m / s)= Factor de correccin de la pendiente lateral.

Dnde: es el ngulo de inclinacin en gradosRc= el radio de la lnea central de la curvatura del canal, ft (m)

W = Anchura de la superficie del agua en el extremo de aguas arriba de la curva del canal, ft (m)

Sg = Gravedad especfica del enroscamiento (generalmente tomado como 2,65)g = aceleracin debida a la gravedad, el 32,2 ft/s2 (9,81 m/s2)Usando los hallazgos de NCHRP en el Proyecto 24-23, el tamao d30 del rompeolas determinada por la ecuacin C2.1 est relacionado con la mediana recomendada (D50) por tamaod= 1.20 d(C2.2)3030

La profundidad de flujo utilizado en la Ecuacin C2.1 se define como la profundidad de flujo local por encima de la partcula. Se puede utilizar la profundidad de flujo en la punta de la pendiente o la profundidad del canal de la media. El valor ms pequeo produce un tamao D30 ligeramente ms grande calculado, ya que el tamao del rompeolas es inversamente proporcional a y 0,25.El coeficiente de espesor de la manta (CT) es 1,0 para aplicaciones de rompeolas estndar donde el espesor es igual a 1.5d50or D100, lo que sea mayor. Debido a que estn disponibles para la seleccin de los valores ms bajos de CT cuando se utilizan mayores espesores de rompeolas, slo datos limitados, un valor de 1.0 razonable para todas las aplicaciones.El factor de seguridad estndar es de 1.1. Los valores ms grandes se deben considerar cuando existe un potencial significativo para el hielo o el impacto de los residuos de gran tamao, de congelacin-descongelacin que disminuira significativamente.Una limitacin de la ecuacin C2.1 es que la longitudinal de la pendiente del canal no debe ser superior al 2%. Para los canales empinados el enfoque dimensional del rompeolas para rebases flujos deben ser considerado y los resultados se compararon con la ecuacin C2.1 (vase la Seccin 6).Una vez que se estableci un tamao de diseo, una clase de gradacin estndar se puede seleccionar, si los criterios de diseo y consideraciones econmicas lo permitan. Uso de la graduacin de los tamaos estndar apropiado se puede lograr mediante la seleccin de la clase siguiente tamao ms grande, creando de este modo una estructura ligeramente ms de diseo, pero econmicamente uno menos caro.2.2 DisposicinCon base en la informacin derivada principalmente de HEC-23 (Lagasse et al., 2001) para el diseo de escollera revestimiento, se desarrollaron las siguientes directrices.El revestimiento del rompeolas en canales de la orilla debe ser instalado con un espesor mayor d100 permisible al tamao de la piedra, o 1.5 veces el tamao de la piedra d50, lo que ser mayor. Cuando la colocacin se debe producir bajo el agua, el espesor debe ser aumentado en un 50%.Normalmente se requiere Una capa de filtro para revestir el rompeolas. Se debe extender completamente por debajo de toda la zona. Cuando se utiliza un filtro de piedra granular, la capa debe tener un espesor mnimo de 4 veces la DL50 de la piedra del filtro o 6 pulgadas, lo que sea mayor. Al igual que con el rompeolas, el espesor de la capa de filtro se debe aumentar en un 50% cuando se lo coloca bajo el agua.El revestimiento del rompeolas debe estar atado debajo de la punta de la pendiente de la orilla a una profundidad por lo menos tan grande como la profundidad de la degradacin del lecho a largo plazo esperado ms de socavacin la punta. Las instalaciones en las proximidades de los puentes tambin deben considerar el potencial de erosin por contraccin. En los sistemas fluviales que presentan fondo de dunas en los flujos de inundacin, la profundidad de la cubeta debajo de la elevacin del lecho ambiental debe ser estimada utilizando los mtodos de van Rijn (1984) y Karim (1999). En general, un lmite superior a la altura de cresta a valle es proporcionada por Bennett (1997), 0,25, por lo que vaya a Paso 11.Paso 11: Aumentar el tamao de la escollera a la siguiente clase de gradacin.Paso 12: Seleccione la escollera de la Clase IV con d50of15 en la Tabla C8.1 y vuelva al paso 4.Paso 4 (proceso 2): Calcular la velocidad intersticial y la velocidad promedio:Paso 5 (proceso 2): Calcular el espesor como si todo el flujo fuese pasara a travs de la escollera:=2.0/0.91 =2.2pies (0.67m)Nota: Si la profundidad promedio es de menos de 2d50 entonces el diseo se completa con un espesor de escollera de 2d50. Si la profundidad es mayor que 2d50 y la pendiente es mayor que 0,25, vaya al paso 11. de otro modo, vaya al paso 6 del ejemplo anterior. 2.2 ft 10kPaBajo estas condiciones de suelo no hay suficiente cohesin para evitar la prdida de suelo a travs del geotextil. Un geotextil con un Tamao de abertura aparente menor de un tamiz # 70 (aproximadamente 0,2 mm) se puede utilizar en los suelos que satisfacen estas condiciones, y las funciones esenciales ms como una capa de separacin de un filtro.Paso 3. Determinar el criterio de Permeabilidad. El criterio de la permeabilidad requiere que la exposicin del filtro tenga una permeabilidad de al menos 4 veces mayor que la del suelo (Koerner, 1998) y para las aplicaciones crticas o graves, por lo menos 10 veces mayor (Holtz et al., 1995). Figura C7.2 seleccin del Geo textil basado en la retencin del suelo.

Para aplicaciones de escollera, se recomienda que el mayor de estos valores (es decir, / > 10) se utilizarn para el diseo de un filtro. Si la permeabilidad del suelo se ha determinado a partir de las pruebas de laboratorio, se debe utilizar ese valor. Si no se llev a cabo pruebas de laboratorio, entonces, se debe utilizar una estimacin de la permeabilidad sobre la base de la distribucin del tamao de la partcula. Tenga en cuenta que el subndice "s" se utiliza para representar la base (ms fina) del suelo, y "f" se utiliza para representar la capa del filtro (grueso).Para obtener la permeabilidad del geotextil en cms, se debe multiplicar el espesor del geotextil en cm por su permisividad en . Tpicamente el diseador tendr que ponerse en contacto con el fabricante del geotextil para obtener valores de la permeabilidad, la permisividad y el grosor.Paso 4. Seleccionar un geotextil que cumpla los criterios de resistencia requeridos. Requisitos de resistencia y durabilidad dependen del entorno de la instalacin y el equipo de construccin que se utiliza. Ver Tabla C8.4 para los valores recomendados en base a la norma AASHTO M288, " Especificaciones para Geotextiles en Construccin de Carreteras", que proporciona orientacin sobre resistencia admisible y valores de elongacin durante tres categoras severas de instalacin. Para obtener instrucciones adicionales con respecto a la seleccin de mtodos de ensayo de durabilidad, se cita a la norma ASTM D 5819, "Gua estndar para la seleccin de mtodos de prueba para la evaluacin experimental de Geosintticos de Durabilidad."Pao 5. Minimizar a largo plazo de obstruccin potencial. Cuando se utiliza un geotextil tejido, su porcentaje de Zona abierta debe ser mayor que 4% por rea. De ser utilizado un geotextil no tejido su porosidad debe ser mayor que 30% en volumen. Una buena regla general sugiere que el geotextil debe tener el mayor Tamao de abertura aparente que satisfaga los criterios de retencin de partculas deben usarse (por supuesto siempre que todos los dems valores mnimos admisibles descritos en esta seccin se cumplen tambin).7.4 procedimientos para el diseo del Filtro Granular Numerosos textos y manuales proporcionan detalles sobre el enfoque Terzaghi que muy b conocido para el diseo de un filtro granular. Este enfoque fue desarrollado para subsuelos que consisten en arena muy graduada y puede que no sea ampliamente aplicable a tipos otros suelos. Un enfoque alternativo que se considera ms slido en este sentido es el mtodo Cistin-Ziems. Los pasos sugeridos para el diseo adecuado de un filtro granular, utilizando este mtodo se describen a continuacin.Paso 1. Obtener Informacin de los Suelos.Tpicamente, la informacin requerida del suelo base consiste simplemente OFA curva de distribucin de tamao de grano, una medicin (o estimacin) de la permeabilidad, y el ndice de plasticidad (se requiere PI slo si el suelo base con ms de 30% de arcilla).Paso 2. Determinar ndices clave para el suelo.La informacin del tamao del grano, determina el tamao medio del grano d50 y el Coeficiente de uniformidad ( = /) del suelo base.Paso 3. Determinar los ndices claves para el filtro granular.Uno o ms agregados disponibles localmente deben ser identificados como potenciales candidatos para su uso como un material .El filtro y el Coeficiente de Uniformidad (= /) se determinar, para cada candidato para el material de filtro.Paso 4. Determinar la mxima permitida para el filtro.Introduzca la tabla de diseo Cistin-Ziems (Figura C7.1) con el Coeficiente de Uniformidad, para el suelo base sobre el eje x- axis. Encontrar la curva que corresponde al coeficiente de uniformidad, del brazo, para el filtro en el cuerpo de la tabla y, desde ese punto, determine el tiempo mximo permitido de la desde el eje y-. Calcular el mximo admisible del filtro utilizando igual a las veces .Check para ver si el material de filtro candidato cumple con este requisito. Si no es as, contine comprobando candidatos alternativos hasta que se identifique un material adecuadoPaso 5 Compruebe la compatibilidad con el rompeolas.Repita los pasos 1 al 4, teniendo en cuenta que el material del filtro es ahora el suelo "ms fino" y la escollera de roca es el material "grueso". Si no se cumple el criterio Cistin-Ziems, entonces, se deben considerar mltiples capas de materiales granulares para el filtro.Paso 6. Capa espesa del filtro.Por razones prcticas de la colocacin, el espesor nominal de una sola capa de filtro no debe ser inferior a 6 en (15 cm). Una sola capa un grosor de hasta 15 pulgadas (38 cm) pueden tener una garanta donde se utilizan grandes tamaos de partculas de escollera.Cuando se requieren mltiples capas de filtro, cada capa individual debe oscilar entre 4 a 8 (en 10 a 20 cm) de espesor como se recomienda en HEC-11 (Brown y Clyde, 1989).7.5 Ejemplos de aplicacin.El revestimiento de escollera utilizando la gradacin de Clase II debe ser colocada en los canales de la orilla. La tierra natal, a orillas del canal es una arena limosa. Una arena de produccin local se propone como un material de filtro granular para la escollera. La distribucin del tamao del grano del suelo y el material nativo son candidatos de filtro y se muestran en la Figura C7.3. Otras caractersticas del diseo se enumeran en la Tabla C7.1.

GRAVAARENAlimoarsilla

gruesafinagruesamedianafina

Figura c7.3 ejemplo de los tamaos de las curvas y los granos y su aplicacin.Tabla c7.1 caractersticas de la densidad y ejemplos de aplicacinPropiedad del sueloSuelo nativofiltroClases de rompeolas

Conductividad hidrulica K, cm/s4.2x .2.3 x .

Coeficiente de uniformidad = .25/.015=16.61.9/.66=2.92.1

Dimetro medio , mm0.171.5230(9 in)

ndice de plasticidad3.3(np)(np)

Paso 1. Evaluar la idoneidad del material candidato filtrante para la compatibilidad con la tierra natal: Introduzca el grfico Cistin-Ziems (Figura C7.1) con = 16.6 del suelo natural sobre el eje x. Grfico verticalmente hasta una posicin correspondiente a un = 2,9 para el material candidato. Leer un valor permisible = mximo de aproximadamente 12 en el eje y.Paso 2. Calcular la mxima permitida de del material del filtro:Maximo permitido = () = 12 (0,17) = 2,0 mm Debido a que el del material real candidato es 1,5 mm, este material es adecuado como un filtro para el suelo nativo basndose en su funcin de retencin de partculas.

Paso3. Revisar la permeabilidad del radio de / =(2.3 x ) /(4.2 x )= 55Debido a que el radio es mayor que 10, entonces el filtro est bien desde un punto de vista de la permeabilidad.Paso 4. Paso 4: Evaluar la idoneidad de la escollera para la compatibilidad con el material del filtro candidato: Introduzca el grfico de Cistin-Ziems (Figura C7.1) con = 2,9 del material filtrante en el eje x. El cuadro verticalmente hasta una posicin correspondiente a de 2,1 para la escollera. Leer un A50 mximo valor admisible de aproximadamente 13 en el eje y.Paso 5. Calcule el mximo permitido de la escollera: El mximo permitido = () = 13 (1,5) = 19,5 mmDebido a que el real de la escollera es de 230 mm, las partculas de filtro se filtrarn a travs de los huecos de la escollera de Clase II. Por lo tanto, una segunda capa de filtro (gruesa) deber ser diseada para retener la primera capa de filtro, mientras que al mismo tiempo est retenido por la escollera de Clase II. Un material de piedra y grava debe ser encontrado y analizado como un material candidato para la segunda capa de filtro.Debido a que el ejemplo anterior dio lugar a un sistema de filtro granular de dos capas, se explor una opcin de geotextil. Usando las mismas caractersticas del suelo natural como en el ejemplo anterior, se describen los siguientes pasos:Paso 1. Conocer las caractersticas del suelo base, entrar en el diagrama de flujo en la Figura C7.2 con un suelo que es "menor del 50% fino y menos de 90% de grava."Paso 2. Paso 2: Siga el rbol de decisin a la caja de "flujo de canal abierto", y seleccionar la rama "muy calificado", ya que el suelo nativo tiene una Copa de 16,6, que es mayor que 5.Paso 3. Determinar los lmites permitidos en el del geotextile. es tambin conocidos como el Apostolado del Mar: es