1

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

6

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

9

Estabilización de taludes

Sistema TECCO®

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

10

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

13

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)

14

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

16

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

17

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

19

Estabilización de taludes

Requisito técnico 2:

Resistencia frente a solicitaciones de esfuerzos Valores garantizados en todos los

interfases del sistema

20

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

21

Reflexiones…

Idoneidad / Sostenibilidad? Costos totales de la obra y tiempo de ejecución? Fiabilidad y factores de seguridad?

22

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

26

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 !

29

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

35

Sistema TECCO® sustituye “shotcrete”

Sustitución de concreto proyectado (ejemplo después 10 años) por solución sostenible y duradera

Re-vegetación / respeta aspectos visuales y ecológicos

36

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

37

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

38

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®

39

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

41

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

42

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

43

Estabilización TECCO en Colombia

Fotos del 2007:

Fotos del 2008:

44

Estabilización TECCO en Colombia

Video del Febrero 2009 y Fotos del Abril 2009

45

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

49

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

51

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

52

TECCO sustituye Shotcrete

53

TECCO sustituye Shotcrete

54

Solución combinada

55

56

59

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

62

El sistema de protección de roca SPIDER®

63

Plano principio “Sistema SPIDER”Retícula a x b

usualmente entre 1.5 m a 3.5 m

64

Resistencia a tracción de la red SPIDER® S4

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

65

Resistencia a transmisión local de fuerzas en red SPIDER® S4

Resistencia a transmisión local de fuerzas: ZR = 60 kN

66

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

75

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:

77

Proyecto con TECCO como „cortina“

Bayamon, Puerto Rico

Área: 8’400 m2

Altura del talud: entre 50 a 70 m

78

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

79

Control de caídas de rocas con SPIDER

Protección de faja transportadora

80

Control de caídas de rocas con SPIDER