1. VI JORNADAS DE PAVIMENTOS Y MANTENIMIENTO VIAL
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 1

2. 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. Geobrugg AG – Geohazard Solutions
Presencia global (9 empresas, 5 continentes)
Seguro de responsabilidad de 50 millones de USD
Subsidiaria GB R+D Oficinas Oficinas GB Socios GB 3

4. Especialización: Acero de alta resistencia
Sistemas flexibles
Sistemas de cortina de estabilización
de alto rendimiento de taludes
(“Drape Systems”)
Barreras contra
caída de rocas
Barreras contra
Sistema
Prevención contra flujos de detritos
estabilización en
avalanchas (“Debris Flow”)
roca
4

5. 1. Estabilización de taludes
Sistema TECCO ®
Sistema flexible estabilizador de alta
resistencia en combinación con
pernos de anclaje („soil-nailing / rock-bolts“)
5

6. Inestabilidad de taludes
Ej. Mecanismos de falla y riesgos asociados
 Condicionantes
 Detonantes
6

7. Caso de falla en Vía Bogota – Villavicencio
7

8. … con afectación de transitabilidad vial …
8

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.)
9

10. … mezcla de productos genéricos…
Idoneidad / Dimensionado?
 Falta solución integral o sistema
 Comportamiento de la medida?
< 30 cm
10

11. … resistencia contra corrosión…?
Idoneidad / Sostenibilidad?  Ej. Vía Bogota – Villavic.
 Corrosión reduciendo capacidad y durabilidad (medio año)
11

12. … resistencia contra la corrosión…?
Idoneidad / Sostenibilidad?  Ej. Vía Bogota – Villavic.
 Corrosión reduciendo capacidad y durabilidad
12

13. 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???
13

14. 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.

15. … impacto visual !
Sostenibilidad / Impacto ambiental? Ej. Medellín
15

16. … durabilidad …?
Sostenibilidad / Impacto ambiental? Ej. México
16

17. … costos totales, visto a largo plazo …?
Sostenibilidad / Impacto ambiental?
17

18. 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  Video: Caso
de emergencia
CCR Brasil
 Ej. Brasil
18

19. 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

20. ‹Nr.›

21. 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
21

22. Sistema TECCO® es desarrollado y maduro
 Optimización de sistema antiguo  Ensayos a escala real para
(redes de cables anclados) y utilizar determinar resistencia y evaluar
esta experiencia > 1960 el comportamiento del sistema
 Teoría verificado por ensayos de modelo  Todos los componentes fueron
optimizados y probados
 = “Sistema”
 Reportes de Instituto LGA,
acreditado por ILAC www.ilac.org
150 kN/m 30 kN
90 kN
180 kN
22

23. Diseño y dimensionado del sistema TECCO®
Sistema TECCO® + Método de Diseño = Solución integral
RUVOLUM®
Concepto de
dimensionado
(en base de normas
EUROCODE 7,
DIN, SIA)
+ Metodos convencionales 23

24. Solución combinada TECCO + vigas de
concreto con anclajes activos
24

25. Solución combinada TECCO + vigas de
concreto con anclajes activos
25

26. 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
26

27. Ej. Caso Túnel Morro Agudo, Brasil
27

28. TECCO® permite una solución verde
Combinación con re-vegetación (acelerada o natural)
28

29. Ej. Caso Monte Rosa / Cali, Colombia
Mecanismos de falla y riesgos asociados
 Video:
Falla de talud
29

30. Ej. Caso Monte Rosa / Cali, Colombia
Estabilización con Sistema TECCO® (sin mantenimiento)
 Varias alternativas fueron evaluadas
 Sustitución de concreto lanzado / Shotcrete)
30

31. 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“)
31

32. Fallas planares / de cuñas en roca
 Video:
Rodovia RJ-SP, Brasil Rockslide EEUU
32

33. El sistema de protección SPIDER®
33

34. Resistencia a tracción de la red SPIDER® S4
Resistencia a tracción de red SPIDER® S4: 220 kN/m
34

35. Resistencia a transmisión local de esfuerzos
Resistencia a transmisión local de esfuerzos: ZR = 60 kN
35

36. 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
36

37. Aplicación de sistema SPIDER®
37

38. Aplicación de sistema SPIDER®
Proyecto Ballobar, España
38

39. Protección contra impactos de rocas
Barreras dinámicas
contra caídas
de rocas
Sistemas dinámicos con aprobación conforme a
Normativa reconocida
39

40. Fallas de vallas “genéricas”…
40

41. Ej. CAIQUERO: „Barrera copiada“ oxidada…
41

42. Ej. CAIQUERO: Falla estructural, riesgos…
42

43. 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
43

44. Ej. CAIQUERO: Falla de „barrera copiada“…
44

45. Ej. CAIQUERO: Falla de „barrera copiada“…
45

46. Túneles falsos
 Costos: Barreras aprobadas: 30 - 90% más económicas
 Tiempo construcción: Barreras son 3 – 10 veces más
rápidas de implementar
Proyecto
Axenstrasse

47. Túneles falsos
 Criterio técnico:
Túneles falsos / de concreto armado tienen una capacidad
muy limitada para absorción de energía
Chüebalmtunnel 4.01.2003 Axenstrasse 11.02.2003

48. 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.

49. 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 49

50. História y experiencia especial de Suiza
(Geobrugg, 2007)

51. História y experiencia especial de Suiza
(Geobrugg, 2007)
Ensayos de aprobación en teleférico
inclinado en Beckenried, Suiza, desde
año 1985 hasta 2000
Ensayos de aprobación en caída libre en
Walenstadt, Suiza, a partir del año 2001,
con publicación de Normativa SAEFL/WSL

52. 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
52

53. Pruebas VERTICALES a escala real
 Reproducibles y lógicas, caso de mayor exigencia
  Confiabilidad y seguridad !
53

54. ‹Nr.›

55. Prueba vertical de 5‘000 kJ
55

56. 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
56

57. Aplicación en proyectos viales
Minimización, reducción o mitigación de riesgos por
desprendimiento de rocas / impactos dinámicos /
impactos múltiples
57

58. Aplicación en proyectos viales
58

59. Proyecto CAMINO MONSERRATE, Bogotá
Protección de sendero peatonal de monumento nacional
59

60. Proyecto CAMINO MONSERRATE, Bogotá
Estado actual:
Parque Nacional
60

61. Proyecto CAMINO MONSERRATE, Bogotá
Estado actual:
Parque Nacional
61

62. 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
62

63. Proyecto especial: “tailor-made solution”
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

64. Proyecto especial: “tailor-made solution”
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)

65. Proyecto especial: “tailor-made solution”
Diseño detallado con 3D CAD software:

66. Proyecto especial: “tailor-made solution”
Parque Nacional
66

67. Las barreras Geobrugg funcionan como deben
67

68. Y esto gracias a aprobación y calidad
68

69. Protección contra “debris flow”
Barreras dinámicas
contra flujo de
detritos (“debris flow”)
Sistemas dinámicos de alta eficiencia
aprobados a escala real y con dimensionado

70. Ejemplos de amenaza y consecuencias
Destrucción y obstrucción de vías:

71. Ejemplos de amenaza y consecuencias

72. Ejemplos de amenaza y consecuencias
Val Schluein (GR / Suiza), 2004: Destrucción de puente y fundación

73. Distintos casos de carga
Ilustración de distintos casos de carga entre
«Masa distribuida / Flujo» y «Masa concentrada / Caído»:
73

74. ‹Nr.›

75. Caso con 1 Barrera individual
Retención de volúmenes: …1‘000…2‘000… m3, depende del
diseño, espacio disponible, altura de barrera

76. Caso con 1 Barrera individual, Perú: 18’000 m3
Proyecto ALPAMARCA:

77. Caso con varias barreras “escalonadas”
Proyecto Hasliberg, Suiza: 13 barreras (Lmax. 25 m, Amax. 7 m)

78. Proyecto CASA TEJA, Colombia
2 barreras
dinámicas
tipo VX-spec

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

80. Proyecto OSORIO, Venezuela
50% de costo total comparado a
dique masivo de concreto armado
Integración perfecta al medio
ambiente

81. 5. Protección contra corrosión
SUPERCOATING®
(95%Zn / 5%Al)
ULTRACOATING®
(94.5%Zn / 5%Al / 0.5% aditivos
especiales)
81

82. 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
82

83. 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
83

84. 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 !
84

85. GEOBRUGG ULTRACOATING
Protección contra corrosión
85

86. 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
86

87. 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
87

88. GEOBRUGG AG – Sistemas de Protección
Muchas
gracias !
88