Geosintéticos | Octubre de 2014 Por Paul O'Malley
Introducción
El recién inaugurado Terminus Wake Park está ubicado dentro del complejo LakePoint Sporting Community y Town Center en Emerson, Georgia, justo al lado de la Interestatal 75, a unas 30 millas al noroeste de Atlanta. Este parque representa uno de los ejemplos más recientes de una tendencia creciente en los deportes extremos, el wakeboard con cable, donde los ciclistas de wakeboard son arrastrados, no por un bote, sino por un sistema de cable móvil suspendido por torres que rodean un lago.
Si bien los parques de wakeboard son un concepto relativamente nuevo, enfrentan un desafío de ingeniería civil familiar: controlar la erosión de las orillas del lago específicamente por los ataques de olas creados tanto por el viento como por los ciclistas de wakeboard. El Terminus Wake Park decidió abordar este desafío con un sistema de revestimiento de césped geosintético / sintético. Esta tecnología utiliza césped sintético diseñado con una geomembrana de polietileno termosoldada integrada que luego se rellena con un material cementoso de alta resistencia.
Antecedentes del proyecto
El Terminus Wake Park incluye tres pequeños lagos y costas circundantes que cubren aproximadamente 20 acres.
El primer lago, de aproximadamente 1 acre, es un estanque para "principiantes" diseñado para introducir a los recién llegados al wakeboard. El segundo lago tiene aproximadamente 5 acres y está diseñado para desarrollar las habilidades de un practicante de wakeboard mediante una mayor experiencia y exposición a saltos, rieles y otras acrobacias. El tercer lago, de aproximadamente 7 acres, es para participantes avanzados y servirá como sitio para competencias nacionales e internacionales de wakeboard.
El parque de wakeboard está ubicado dentro de LakePoint Sporting Community, un destino turístico para actividades deportivas que incluyen béisbol, fútbol, lacrosse, voleibol, sóftbol y otros, repartidos en más de 1,300 acres.
El complejo LakePoint espera albergar a miles de atletas y sus familias en múltiples deportes. Además del entrenamiento y las competencias, los atletas y sus familias pueden disfrutar de la hospitalidad en los hoteles, restaurantes y opciones de entretenimiento adyacentes, incluido, por supuesto, el Terminus Wake Park.
La naturaleza del diseño de los tres estanques del parque de wake park planteó varios desafíos. El control de la erosión en las orillas y la prevención de la turbidez de la arcilla roja de Georgia eran las principales prioridades, pero otros temas requerían atención. Por ejemplo, los ciclistas de wakeboard que entran y salen del agua necesitaban navegar por las orillas de manera cómoda y segura. Además, la ubicación de alto perfil del parque dentro de las instalaciones de LakePoint significaba que la estética sería importante. Finalmente, se tuvo que minimizar el mantenimiento del sistema de protección. Después de todo, un lago que está cerrado mientras se mantienen los bancos significa que nadie puede hacer wakeboard, malas noticias para Terminus y sus clientes.
Solución, evaluación, selección
El potencial de erosión en las orillas de los tres estanques de wakeboard fue significativo. La realidad de los practicantes de wakeboard dando vueltas en las aguas continuamente durante 8-12 horas por día, durante todo el año, más el potencial de olas impulsadas por el viento, significaba que los ataques de olas en las orillas serían una ocurrencia casi diaria.
Tradicionalmente, las aplicaciones de erosión por ataque de olas se tratan con algún tipo de armadura dura, como escollera de rocas, revestimiento de hormigón o bloques de hormigón articulados (ACB). Cada uno de estos métodos tiene sus fortalezas y debilidades relativas, y cada uno fue considerado para proteger los bancos de estanques en Terminus. Si bien cada uno podría funcionar, hubo algunas advertencias indeseables o inaceptables: mantenimiento, estética, financiera o alguna combinación de estas.
Pero la opción de césped sintético que se presentó a las partes interesadas del proyecto pareció proporcionar todos los atributos positivos de los métodos tradicionales sin ninguna limitación. Esta tecnología es un sistema de revestimiento de hormigón integrado, reforzado con fibra y con respaldo de geomembrana. Incluye césped sintético diseñado, integrado con una geomembrana de polietileno para eliminar la intrusión de agua en la subrasante y aumentar la fricción de la interfaz de la subrasante.
Una vez en su lugar, el césped se rellena con una mezcla cementosa seca que incluye una tecnología de concreto de capa delgada de 5,000 PSI, un supresor de polvo y un aditivo de color que se puede personalizar para adaptarse a las condiciones existentes del suelo. Cuando el relleno está en su lugar, está hidratado y
comienza a curar inmediatamente. La geomembrana de polietileno integrada mantiene el agua fuera de la subrasante. El relleno de aglutinante de 5,000 PSI sirve como lastre y como protección contra impactos y socavación para el sistema.
El césped sintético diseñado también tiene un doble propósito: un valor estético con césped de aspecto realista, así como un valor funcional con refuerzo continuo de fibra y anclaje de sustrato para el relleno cementoso. El equipo de Terminus seleccionó un césped 100% de fibra verde.
Tras la introducción de este nuevo sistema, el equipo de Terminus lo evaluó. De acuerdo con el enfoque adoptado con las soluciones de blindaje duro más tradicionales, el primer análisis fue evaluar la idoneidad del sistema para controlar la erosión de los bancos por ataques de olas.
Las pruebas hidráulicas se llevaron a cabo en el Laboratorio Hidráulico / Centro de Investigación de Ingeniería de la Universidad Estatal de Colorado (CSU) en Fort Collins, Colorado. Estas pruebas se realizaron: pruebas hidráulicas en estado estable, que incluyen rebasamiento en estado estable, salto hidráulico, carga de escombros pesados (impacto y abrasión ) y daño intencional. Además, se llevaron a cabo pruebas de superación de olas para la protección de taludes hacia tierra del dique y, nuevamente, daños intencionales, pero en una condición de superación de olas. En todas las pruebas, el canal a gran escala y el canal de desbordamiento de olas se llevaron a su máxima capacidad y no se alcanzó el umbral de rendimiento del sistema. Específicamente, no se observó erosión o inestabilidad del sistema en ningún momento durante o al finalizar cualquiera de las pruebas.
De interés específico para el equipo de Terminus fue el rendimiento del sistema en las pruebas de salto hidráulico en estado estacionario y sobretensión de olas. CSU calculó los resultados de disipación de energía del sistema en la prueba de salto hidráulico a 120 caballos de fuerza. La Figura 1 ilustra la relación entre la disipación de potencia del sistema en función de la energía específica a la entrada del salto hidráulico. Dado que no hubo inestabilidad ni erosión de la subrasante, este valor y curva no son límites máximos de disipación de energía para el sistema; simplemente representan la capacidad máxima de la instalación de prueba. Además, el sistema se probó durante 13 horas en el simulador de desbordamiento de olas de CSU, hasta los flujos máximos de desbordamiento de 4 pies3 por segundo por pie para un volumen total acumulado de 165,600 pies3 por pie. Dado el hecho de que este volumen de prueba maximizado equivale a un evento de huracán genérico de 500 años en Nueva Orleans, Luisiana, el equipo determinó que el sistema era totalmente capaz de brindar la protección necesaria a los bancos contra el ataque de las olas.
Con la pregunta de la idoneidad técnica respondida a su satisfacción, el equipo de Terminus abordó a continuación la accesibilidad y la seguridad, particularmente caminar en la superficie al entrar y salir de los estanques de wakeboard. Se plantearon dos inquietudes: (1) ¿La superficie del césped sintético sería demasiado resbaladiza para un acceso seguro, especialmente porque se estimó que las pendientes terminadas oscilan entre 4: 1 y 6: 1? (2) ¿El relleno cementoso sería demasiado duro o abrasivo, o ambos, para los pies descalzos?
Para evaluar estas preocupaciones, se instaló una sección de prueba de 20 pies × 30 pies en el sitio de Terminus. La instalación se colocó directamente en la orilla del lago 3. A continuación, se elevó el nivel del agua para simular las condiciones del mundo real lo más fielmente posible (Foto 3). Se resolvieron los problemas de accesibilidad y seguridad: la superficie sintética no era ni demasiado resbaladiza ni demasiado abrasiva.
Además, la parcela muestral brindó al equipo de Terminus la oportunidad de evaluar la estética del sistema, un criterio de selección antes mencionado. El resultado: el sistema de césped sintético no solo superó la estética de las otras soluciones tradicionales de blindaje duro, sino que serviría de manera más eficaz en la ubicación prominente dentro del complejo LakePoint.
Diseño y construcción
Ahora que se seleccionó el material de protección del banco final, se pudo actualizar el diseño y se insertó la instalación en el cronograma de construcción.
Con tres estanques, se organizó un enfoque por fases para el programa de construcción. El lago 2, el lago de nivel intermedio que estaba en el lado más al sur del sitio Terminus, fue el primero. Una vez que se deshidrató el lago y se dejó secar la subrasante, las orillas se graduaron hasta la elevación final.
Había pequeñas islas en el centro de los lagos 2 y 3. La instalación del sistema de césped incluía las orillas exteriores de estos dos estanques, así como las orillas de las islas en cada uno (ver Foto 2).
Una vez que los bancos estuvieron en la calificación final, se completó el alisado y acabado de la subrasante. El tamaño del rollo del material utilizado en este proyecto fue de 12 pies x 300 pies. En la parte inferior de los bancos, el sistema estaba anclado en una zanja de terminación de ancla que medía 1 pie × 1 pie. La ubicación de la zanja inferior estaba por debajo de la profundidad de agua mínima de diseño para evitar la erosión del fondo del lago sin revestimiento debido a posibles cortes de cabeza debajo de la capa de blindaje de césped sintético. En la parte superior de los bancos, el sistema estaba anclado en un 6 pulgadas. × 6 pulg. zanja de ancla.
Tanto las trincheras de anclaje inferiores como superiores se rellenaron con lechada. Las uniones entre los anchos de rollo de 12 pies adyacentes se superpusieron entre 4 y 6 pulgadas. y sellado con termosoldadores y sopladores de aire caliente. Tanto el material de césped sintético diseñado como el revestimiento en la parte posterior del sistema son de polietileno, lo que hace que sea relativamente fácil lograr una soldadura termoadhesiva eficaz y resistente al agua entre los materiales.
La instalación se ordenó para que todo el césped instalado cada día también se rellenara con el material cementoso el mismo día. Las trincheras de anclaje correspondientes se rellenaron con lechada, minimizando los problemas potenciales por cambios climáticos o tormentas repentinas. Las tasas de instalación promedio variaron según el clima y la mano de obra, pero por lo general se ubicaron dentro del rango de 10,000-20,000 pies cuadrados por día (vea las fotos de instalación 1, 4-7).
Una vez que la tripulación completó el trabajo en el lago 2, cambió al lago 1, el lago de entrenamiento para principiantes. La configuración de este lago era diferente a los otros dos. En lugar de tener una forma ovalada con una isla en el centro, este lago era largo y delgado, con dimensiones aproximadas de 90 pies x 350 pies.
Cuando el movimiento del cable de los otros dos lagos implicaba una rotación continua en el sentido de las agujas del reloj, este lago permitía el movimiento de sur a norte o de norte a sur, pero no ambos al mismo tiempo. El tratamiento del banco para los tres lagos fue en gran parte el mismo, aunque la profundidad del lago 1 fue algo menos profunda que la de los lagos 2 y 3 debido a las actividades menos agresivas planeadas para este lago.
La instalación total de material fue de aproximadamente 200,000 pies cuadrados - Lago 2, 1 pies cuadrados; Lago 20,000 e isla, 2 pies cuadrados; Lago 2 e isla, 60,000 pies cuadrados; y 2 pies cuadrados para los dos istmos artificiales entre los lagos 3 y 70,000 y entre los lagos 2 y 50,000. El resultado fue un sistema de blindaje atractivo, duradero y prácticamente libre de mantenimiento que soporta cómodamente el tráfico descalzo.
Conclusiones
Si bien los parques de wakeboard tirados por cables pueden ser un fenómeno relativamente nuevo, la protección de los bancos contra el ataque de las olas ha sido un desafío de ingeniería civil durante mucho tiempo. Históricamente, se han realizado compensaciones entre rendimiento, economía, estética y mantenimiento al seleccionar una solución para tratar este desafío de aplicación común. Terminus Wake Park muestra un proyecto en una nueva era donde estas compensaciones ya no son necesarias.
Paul O'Malley es vicepresidente de ventas de Watershed Geosintéticos.
FOTO 1 Instalación del sistema de césped sintético: subrasante preparada (primer plano), césped sintético diseñado con geomembrana de polietileno integrada (fondo).
FOTO 2 Terminus Wake Park antes de la preparación de la subrasante y el desagüe, mirando hacia el este. El lago 2 está a la derecha, el lago 3 a la izquierda y el lago 1 está un poco más allá del lago 3.
FOTO 3 Sección de prueba de césped sintético, Terminus Wake Park.
FOTO 4 Relleno de la zanja de anclaje de pendiente ascendente con lechada.
FOTO 5 Preparación del relleno de material aglutinante en el césped.
FIGURA 1 Disipación de potencia en función de la energía específica a la entrada del salto hidráulico para HydroTurf (Laboratorio de Hidráulica / Centro de Investigación de Ingeniería, Universidad Estatal de Colorado).
FOTO 6 Proyecto terminado: orientación este, istmo, ribera y entrada entre los lagos 2 y 3
FOTO 7 Terminus Wake Park: vista elevada, mirando al norte.
Aspectos destacados del proyecto
PARQUE TERMINUS WAKE
Emerson, Georgia.
Tecnología de revestimiento
HydroTurf®
Relleno
HidroBinder®
(ambos de Watershed GeoSynthetics LLC) Pruebas
Universidad del Estado de Colorado
Premios y galardones
HydroTurf recibió una Mención de Honor en la competencia del Premio a la Innovación de la Industrial Fabrics Foundation 2014 presentada en la Specialty Fabrics Expo el 14 de octubre en Minneapolis.
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