PROTECCIÓN FRENTE A DESPRENDIMIENTOS 70 3.- Dimensionamiento basado en ábacos El término ábaco se refiere a un tipo de gráfico ampliamente utilizado en la ingeniería y la arquitectura para el análisis y diseño de diversas estructuras y componentes de estas. Se trata de una técnica ampliamente difundida en los años 70-80 del siglo XX, principalmente encaminada al diseño de estructuras tanto de hormigón como metálicas, así como firmes de carreteras y aeropuertos o canales. Suelen ser extremadamente útiles debido a que proporcionan información normalmente crucial sobre el dimensionamiento a partir de una metodología esencial, que describe de forma muy efectiva un proceso, su enfoque y razonamiento. En este sentido el ábaco es también una herramienta que permite simplificar el proceso analítico de compresión de un fenómeno, en tanto que visualiza la relación entre variables o parámetros que lo caracterizan. En los últimos años, el desarrollo tecnológico ha puesto en desuso esta fantástica herramienta. Sin embargo, suele seguir siendo muy efectiva para la compresión de las citadas relaciones paramétricas y ayudar al dimensionado preliminar de forma muy rápida y eficiente. Entre otras aplicaciones, en Geotécnia los ábacos se suelen emplear para hacer cálculos de estabilidad de taludes, cálculos de capacidad de carga en las cimentaciones, diseño de estructuras de contención y análisis de riesgos, pasando por la planificación de excavaciones, terraplenes, túneles y presas. Esta herramienta permite evaluar, con muy poco grado de incertidumbre, el comportamiento de estructuras bajo diversos supuestos, combinaciones de carga, hipótesis de partida y/o condiciones de borde. La ventaja principal de un ábaco es su simplicidad, y facilidad de utilización. Los ábacos representan de forma gráfica la expresión analítica o solución numérica simplificada a problemas de ingeniería, evaluados de una forma muy intuitiva. Permite a partir de unos breves pasos, llegar a resultados preliminares, que la experiencia demuestra al final que están muy cerca de la solución definitiva, lo cual representa una optimización del tiempo de ingeniería que deviene en una contribución económica tangible. Sin embargo, como es de suponer, estas herramientas tienen una gran de limitación, y por lo general no son muy precisas. Aunque algunos problemas de ingeniería no se caracterizan por requerir una excesiva precisión, es cierto que hay otros en los que un altísimo nivel precisión en los resultados es más que indispensable. Por supuesto, dependiendo del grado de exactitud que se requiera, se debería usar solamente de forma preliminar. La gran pregunta es ¿por qué no hacer algunas aproximaciones iniciales y estimaciones de un proceso de cálculo complejo usando ábacos, antes de tratar en profundidad y de forma compleja el problema? No se trata de rechazar la tecnología, por supuesto, pero si se pueden tener previstos predimensionados antes de abordar los cálculos detallados, es de la mayor lógica no renunciar a esa excelente oportunidad. La lógica indica que, debido a su simplicidad y efectividad demostrada, los ábacos seguirán siendo en muchos años un aliado en la ingeniería. En este epígrafe se aborda una propuesta de dimensionado de soluciones flexibles de protección o estabilización contra flujos de detritos, a partir de combinaciones gráficas, que consigue en tres etapas básicas una secuencia de diseño racional [6]. 3.1.- Determinación gráfica del valor de la presión cuasi-estática El primero de los pasos del procedimiento de dimensionado es la determinación gráfica del valor de la presión cuasi estática Ps [kPa] en el trasdós de la barrera completamente llena, excluyendo el sobrepaso [6]. Para ello se definen dos conjuntos de gráficos en función del tipo de flujo de detritos del que se trate, granular o lodoso, de acuerdo con las expresiones empíricas [3, 5]. Para la estimación empírica de las velocidades presentes, primero se deben estimar los caudales máximos posibles Qmax durante un evento de flujo de detritos. Dos enfoques según [3] se pueden utilizar para esto: una expresión para flujos de tipo lodoso Qlod (3) y otra para flujos granulares Qgra (4). donde V es el volumen decisivo del flujo de detritos [m3]. Para conocer otras formas de obtener el caudal máximo consultar [5]. Según [5], la velocidad de desarrollo de un flujo de tipo granular se puede estimar mediante (5) (fig. 9). En el caso del flujo de lodos se debe emplear la aproximación de ManningStrickler (6) [4]. Fig. 9 Comparación de las velocidades medias observadas para flujos granulares y flujos de agua con las velocidades calculadas en función del caudal máximo y la pendiente del lecho [5, 9].
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