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La piedra de protección es un término genérico para la piedra triturada con masas comprendidas entre 100 y 10 000 kilogramos (220 y 22 050 lb) ( árido muy grueso ) apta para su uso en ingeniería hidráulica. Las dimensiones y características de la piedra de protección se establecen en la norma europea EN13383. [ 1 ] En Estados Unidos , existen diversas normas y publicaciones que establecen diferentes metodologías para clasificar la piedra de protección, desde clasificaciones basadas en el peso hasta curvas de granulometría y clasificaciones basadas en el tamaño. [ 2 ]
Clases de piedra
Práctica europea según EN13383
Armourstone está disponible en clases de piedra estandarizadas, definidas por un valor mínimo y máximo de la masa de la piedra dentro de cada clase. Por ejemplo, la Clase 60-300 indica que hasta el 10 % de las piedras pesan menos de 60 kg (130 lb) y hasta el 30 % pesan más de 300 kg (660 lb) . La norma también especifica valores que no deben superarse en un 5 % o un 3 %.
Para aplicaciones específicas, como la capa superior de un rompeolas o la protección de riberas, se suele requerir el tamaño medio de la masa de piedra, conocido como M 50. Esto corresponde a la categoría A de piedra y no a la categoría B. Existen dos grupos principales: HM y LM, que significan Pesado y Ligero, respectivamente. Una clase de piedra podría definirse según la norma EN 13383 como, por ejemplo, HM A 300-1000.
Los gráficos adjuntos ofrecen una visión general de todas las clases de cálculos. Una distribución entre las dos curvas del gráfico cumple los criterios de la categoría B. Además, para cumplir con la categoría A, la M EM debe intersecar la línea horizontal corta. La M EM representa la masa promedio de los cálculos, es decir, la masa total de la muestra dividida por el número de cálculos en esa muestra. Cabe destacar que en rangos más amplios, especialmente entre 15 y 300 y entre 40 y 400, existe una diferencia considerable; para la clase de 15 a 300, la M 50 es 1,57 veces la M EM . [ 3 ] [ 4 ]
Además, existe una clase de piedra definida llamada CP ( gruesa ). A pesar de que su nombre sugiera lo contrario, la clase CP es más pequeña que LM. Esta convención de nomenclatura existe porque esta clase corresponde a la categoría gruesa en la norma para piedra fraccionada utilizada como material suplementario (agregado). Para la clase de piedra CP, el tamaño no se indica en kg, sino en mm. Con base en los datos primarios de la norma EN13383, se presenta la siguiente tabla: [ 3 ]
Ejercer la abogacía en los Estados Unidos
En Estados Unidos se han identificado varias normas y directrices para clasificar la piedra de protección utilizada en la ingeniería costera y fluvial , algunas de las cuales se resumen en la siguiente tabla:
Estas normas proporcionan diferentes metodologías para clasificar la piedra de protección, desde clasificaciones basadas en el peso hasta curvas de granulometría y clasificaciones basadas en el tamaño. En varias publicaciones del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (USACE), incluido el Manual de Ingeniería Costera, se ofrece orientación sobre el uso de grandes bloques de piedra de protección. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
Masa de cálculos mediana M 50
Para materiales de grano fino, como la arena, el tamaño se suele representar mediante el diámetro medio. Esta medida se obtiene tamizando la arena. Sin embargo, para la piedra de armadura, no es factible generar una curva de tamizado, ya que las piedras son demasiado grandes para tamizarlas. Por lo tanto, se utiliza la medida M 50. Esta se calcula tomando una muestra de piedras, determinando la masa de cada una, ordenándolas por tamaño y creando una curva de masa acumulada. Dentro de esta curva, se puede identificar el valor M 50. Es importante señalar que el término " masa mediana de la piedra" es técnicamente impreciso, ya que la piedra con masa M 50 no representa necesariamente la piedra mediana de la muestra.
Para ilustrarlo, consideremos una muestra de 50 piedras procedentes de una cantera en Bulgaria. El rectángulo azul tiene tamaño A4. El peso de cada piedra se registra individualmente y sus masas se ilustran en el gráfico adjunto. El eje horizontal representa la masa de cada piedra, mientras que el eje vertical indica la masa acumulada como porcentaje de la masa total de la muestra. En el 50%, el valor M 50 se determina en 24 kg. La mediana real para esta muestra es la masa media de las piedras 25 y 26. En este caso concreto, el valor M 50 coincide estrechamente con la mediana, que es de 26 kg. Esta muestra cumple los criterios de LM A 5-40. Sin embargo, es importante señalar que el tamaño de la muestra es insuficiente. Según la norma EN13383, una muestra de este tipo debería constar de al menos 200 piedras. [ 1 ]
Diámetro nominal
Muchas fórmulas de diseño no tienen en cuenta la masa de la piedra, sino su diámetro. Por lo tanto, se requiere un método de conversión. Este método se denomina diámetro nominal. [ 13 ] En esencia, representa el tamaño de la arista de un cubo que pesa lo mismo que la piedra. La fórmula para esto es:
![{\displaystyle d_{n}={\sqrt[{3}]{M/\rho }}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/09b14a4f6a82f427d7b7dfab07cb7f82e5845394)
A menudo, se utiliza el valor mediano para este propósito, representado como d n 50. Normalmente, se puede utilizar la siguiente relación para la conversión:
Aquí, F s representa el factor de forma. El factor de forma puede variar sustancialmente, generalmente entre 0,7 y 0,9.
En referencia al ejemplo búlgaro mencionado anteriormente, también se determinó el d n 50. Dado que la densidad de la piedra local ( caliza ) es de 2284 kg/m³ , el d n 50 se calcula en 22 cm. Se observa que las piedras de la muestra parecen mucho más grandes a simple vista. Esta percepción errónea puede atribuirse a algunas piedras particularmente grandes dentro de la muestra, que distorsionan la impresión general.
Parámetros adicionales
La norma EN13383 detalla numerosos parámetros que definen la calidad de la piedra de protección. Esto incluye atributos como el parámetro de forma (medido como longitud/espesor), la resistencia a la fractura y la capacidad de absorción de agua. [ 16 ] Es fundamental comprender que, si bien la norma describe cómo caracterizar la calidad de la piedra de protección, no especifica la calidad requerida para una aplicación determinada. Dichas especificaciones se encuentran generalmente en manuales y guías de diseño, incluido el Manual de Rocas. [ 14 ]
Determinación del peso necesario de la piedra
Para determinar el peso de la piedra necesaria bajo la influencia de las olas, se puede utilizar la fórmula de Hudson (actualmente obsoleta) o la fórmula de Van der Meer . Para cálculos relacionados con el peso de la piedra en flujos, se recomienda la fórmula de Izbash . [ 14 ]
Referencias
- 1 2 EN 13383 Armourstone . Varios institutos nacionales de normalización (como BSI , NNI, DIN ). 2002. pág. 73.
- ↑ Lagasse, PF; Clopper, PE; Zevenbergen, LW; Ruff, JF (2006). Criterios de diseño de escolleras, especificaciones recomendadas y control de calidad . Informe NCHRP. Washington (DC): National Academy Press. ISBN 978-0-309-09866-3.
- 1 2 Schiereck, GJ; Verhagen, HJ (2016). Introducción a la protección de lechos, riberas y costas . Delft, Países Bajos: VSSD. ISBN 978-90-6562-306-5Consultado el 3 de octubre de 2023 .
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- ↑ Hudec, Peter P. (1989). "Durabilidad de la roca en función del tamaño del grano, el tamaño del poro y la tasa de absorción capilar de agua" . Journal of Materials in Civil Engineering . 1 (1): 3– 9. doi : 10.1061/(ASCE)0899-1561(1989)1:1(3) .
- Ingeniería hidráulica
