Armourstone es un término genérico para piedra partida con masas de piedra de entre 100 y 10.000 kilogramos (220 y 22.050 lb) ( árido muy grueso ) que es adecuada para su uso en ingeniería hidráulica. Las dimensiones y características de la piedra de armadura están establecidas en la norma europea EN13383. [1] En los Estados Unidos , existen varios estándares y publicaciones diferentes que establecen diferentes metodologías para clasificar la piedra de armadura, que van desde clasificaciones basadas en el peso hasta curvas de gradación y clasificaciones basadas en el tamaño. [2]
Armourstone está disponible en clases de piedra estandarizadas, definidas por un valor tanto inferior como superior de la masa de piedra dentro de estas clases. Por ejemplo, la Clase 60-300 significa 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 menciona valores que no deben superarse en un 5% o un 3%.
Para aplicaciones particulares, como una capa superior para un rompeolas o protección de orillas, con frecuencia se requiere el tamaño medio de la masa de piedra, conocido como M 50 . Esto pertenece a una piedra de categoría A. No se relaciona con la piedra de categoría B. Hay dos grupos principales: HM y LM, que significan Pesado y Ligero respectivamente. Una clase de piedra podría definirse según EN 13383 como, por ejemplo, HM A 300-1000.
Los gráficos adjuntos ofrecen una descripción general de todas las clases de piedras. Una distribución entre las dos curvas en el gráfico cumple los criterios para la categoría B. Además, para el cumplimiento de la categoría A, el MEM debe cruzar la línea horizontal corta. MEM representa la masa promedio de piedras, es decir , la masa total de la muestra dividida por el recuento de piedras en esa muestra. Vale la pena señalar que en rangos más amplios, en particular 15-300 y 40-400, hay una diferencia considerable; para la clase 15-300, M 50 es 1,57 veces el MEM . [3] [4]
Además, existe una clase de piedra definida llamada CP ( gruesa ). A pesar de que su nombre sugiere 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]
Se identifican varias normas y directrices para clasificar la piedra de armadura utilizada en la ingeniería costera y fluvial en los Estados Unidos, algunas de las cuales se resumen en la siguiente tabla:
Estos estándares proporcionan diferentes metodologías para clasificar la piedra de armadura, que van desde clasificaciones basadas en el peso hasta curvas de gradación y clasificaciones basadas en el tamaño. En varias publicaciones del USACE, incluido el Manual de ingeniería costera, se proporciona orientación para el uso de piedras de armadura grandes. [10] [11] [12]
Para materiales de grano fino, como la arena, el tamaño suele estar representado por el diámetro medio. Esta medida se determina tamizando la arena. Sin embargo, para la piedra de armadura, no es posible producir una curva de tamiz porque las piedras son demasiado grandes para tamizar. Por lo tanto, se emplea la medición M 50 . Se calcula obteniendo una muestra de piedras, determinando la masa de cada piedra, ordenando estas masas por tamaño y luego creando una curva de masa acumulada. Dentro de esta curva se puede identificar el valor M 50 . Es esencial tener en cuenta que el término masa de piedra mediana es técnicamente inexacto, ya que la piedra con masa M 50 no necesariamente representa la piedra mediana en la muestra.
A modo de ejemplo, consideremos una muestra de 50 piedras extraídas de una cantera en Bulgaria. El rectángulo azul es de 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 piedra individual, mientras que el eje vertical indica la masa acumulada como porcentaje de la masa total de la muestra. En la marca del 50%, se considera que el valor M 50 es de 24 kg. La verdadera mediana de esta muestra es la masa media de los cálculos 25 y 26. En este caso concreto, el M 50 se acerca mucho a la masa media, que es de 26 kg. Esta muestra cumple con los criterios de LMA 5-40 . Sin embargo, es importante señalar que el tamaño de la muestra es insuficiente. Según EN13383, una muestra de este tipo debería contener al menos 200 piedras. [1]
Muchas fórmulas de diseño no tienen en cuenta la masa de la piedra sino el diámetro. Como resultado, se requiere un método de conversión. Este método se identifica como el diámetro nominal. [13] Esencialmente, representa el tamaño del borde de un cubo que pesa lo mismo que la piedra. La fórmula para esto es:
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, oscilando normalmente entre 0,7 y 0,9.
Tomando como referencia el ejemplo de Bulgaria antes mencionado, también se determinó el d n 50 . Dada la densidad de la piedra local (que es piedra caliza) de 2284 kg/m³, se calcula que el d n 50 es de 22 cm. Se puede observar que las piedras de la muestra parecen mucho más grandes a simple vista. Esta percepción visual errónea se puede atribuir a algunas piedras particularmente grandes dentro de la muestra, que distorsionan la impresión general.
La norma EN13383 detalla numerosos parámetros que definen la calidad de la piedra de armadura. 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 el estándar delinea cómo caracterizar la calidad de la piedra de armadura, no especifica la calidad requerida para una aplicación determinada. Estos detalles específicos generalmente se encuentran en manuales y pautas de diseño, incluido el Rock Manual. [14]
Para determinar el peso de la piedra requerido bajo la influencia de las olas, se puede utilizar la fórmula de Hudson (ahora anticuada) o la fórmula de Van der Meer . Para cálculos relacionados con el peso de las piedras en flujos, se recomienda la fórmula de Izbash . [14]
![{\displaystyle d_{n}={\sqrt[{3}]{M/\rho }}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/09b14a4f6a82f427d7b7dfab07cb7f82e5845394)
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