Geosinteticos en Aplicaciones Viales

8/18/2019 Geosinteticos en Aplicaciones Viales

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GEOSINTETICOS EN APLICACIONES VIALES

Como bien se ha expuesto por nuestros compañeros y es sabido por todos aquí presentes que el objetivo de realizar una

estabilización es mejorar ciertas características en los materiales dispuestos para la ejecución de obras viales que es lo queen materia ahora mismo nos interesa. Sin embargo no siempre se trata de reparar, corregir o mejorar las malas propiedades

de los materiales, muchas veces y con ms !recuencia se utilizan estabilizaciones para preservar las características de los

mismos, traduci"ndose esto en una mayor durabilidad de la calidad de las estructuras de pavimentos o carreteras, es decir,menor deterioro dentro de su vida #til, menor mantenimiento y por lo tanto mayores bene!icios económicos.

$n este sentido en la presentación expuesta a ustedes por mi persona se trataran los siguientes temas desarrollados,

pertenecientes y extraídos de los manuales de diseño de %eosint"ticos de &'(C)* los temas son+

1. SEPARACION DE SUELOS DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARESCON GEOTEXTIL:

$n general los geotextiles tienen un amplio rango de aplicación dentro de las obras civiles, dentro de las cuales para elcampo vial cumplen !unciones esenciales como+ la de re!uerzo y la de separación, di!erencindose entre sí por la magnitudde los es!uerzos a los que se sometern, es decir, la magnitud de los es!uerzos a los que va a estar sometido un geotextildiseñado para separar capas de materiales-en este caso subrasantes de capas granulares sern di!erentes a los diseñados

para re!orzar las mismas, de la misma manera di!iere la !orma en que se eval#an estos es!uerzos.

$n este sentido para que un geotextil cumpla correctamente la !unción de separación entre un suelo subrasante y unacapa de material granular, el C/0 de la subrasante debe ser mayor o igual al 12. Con esto se asume que lasde!ormaciones en la subrasante sern mínimas y no producirn grandes es!uerzos de tensión en el geotextil por lo que laestructura se diseña como separación y no como es!uerzo que se daría en caso de tener C/0 menores a 12.

&or otro lado para tener claro cul es el !uncionamiento del geotextil entre la inter!az subrasante y capa granular hay quetener en cuenta que cuando se coloca una capa granular directamente sobre la subrasante se desarrollan dos procesossimultneamente que a!ectas las propiedades de los mismos, estos son+

3a migración de suelos !inos hacia la capa granular, disminuyendo principalmente la capacidad de drenaje comola capacidad portante y la resistencia al cortante de la capa granular.

4ntrusión del suelo granular en el suelo !ino, disminuyendo la capacidad portante de la subrasante.

$n este sentido el geotextil se traduce en una barrera que retiene las partículas del suelo granular e impide la migraciónhacia la capa de !inos y viceversa* adems por su permeabilidad !acilita la transmisión de agua, no a!ectando lascaracterísticas de ninguno de los suelos de la inter!az. $n este sentido se requiere diseñar un geotextil que permitacumplir con estas especi!icaciones y adems cumpla con los requisitos de resistencia a la tensión, al punzonamiento y al

estallido.

Sin embargo, en la realidad no se diseña determinado geotextil, lo que se hace es la elección del que mejor se acomode alas propiedades presentes. 5e explico+

&ara tener en cuenta dentro de una obra civil la utilización de un geotextil se debe hacer una evaluación de los es!uerzos alos que va a estar sometido. 6&or qu"7 3os geotextiles se !abrican se !abrican por lotes o por rojos y bajo ciertas normasde calidad tanto en los procesos como en la materia prima, cada uno de esos lotes o rollos cuentan con varias propiedades,mecnicas, hidrulicas y !ísicas por medio de las cuales se caracterizan y clasi!ican.



$n este sentido en el mercado se pueden encontrar diversos tipos de geotextiles que varían no en su !unción pero si en suscaracterísticas t"cnicas.



8.8 5$9):)3)%4' :$ :4S$;)

3os es!uerzos a los que va estar expuesto el geotextil el cual debemos evaluar son+

8.8.8 0esistencia al estallido -5ullen /urst

$ntre las partículas del suelo gr anular que se colocan sobre el geotextil existen vacíos que permiten que el geotextil seintr oduzca entr e ellas por la acción simultanea de las cargas de tr!ico que son transmitidas hasta las capas granulares, algeotextil y al suelo de subr asante. <na vez sometido a es!uerzos, el suelo trata de empujar el geotextil por los vacíos dela capa granular. $4 ensayo de resistencia al estallido esta descrito en la =orma 4=( >$?@A.

8.8.B 0esistencia a la tensin -%0'/

)tro !actor que act#a sobre el geotextil es el es!uerzo de tracción que se genera en el geotextil en su plano dede!ormación. $sto ocurre cuando una partícula superior es !orzada contra dos partículas in!eriores que estn en contactocon el geotextil se genera un es!uerzo de tracción en su plano. $4 ensayo de tensión registrado en la norma 4=( $?@8simula este proceso en el laboratorio, determinando la carga de rotura y elongación correspondiente del geotextil.

8.8.1 0esistencia al punzonamiento

'dems de cumplir la !unción de separación, el geotextil de separación debe resistir el proceso de instalación, sin que sus propiedades iniciales su!ran modi!icaciones importantes. 'sí se garantiza el buen !uncionamiento del geotextil durante lavida #til de la vía. 5ateriales punzonantes, piedras angulares, ramas de rboles, desechos de construcción y otro tipo deobjetos que se encuentren sobre el suelo -subyacente que quede en contacto con el geotextil, pueden r omperlo ydesgastarlo cuando se coloque la capa granular y se apliquen las cargas de tra!ico sobre la estructura.

Se debe calcular la !uerza vertical que actuara sobre el geotextil bajo estas condiciones, y veri!icar que el geotextil quese coloque resista el punzonamiento que se genere. $4 ensayo de r esistencia al punzonamiento 4=( $?@B simula esta



condición en laborator io y permite calcular la mxima resistencia que tiene un geotextil bajo la acción del punzonamiento.

Criterio de retencin -9''

$4 criterio de retención por 9amaño de 'bertura 'parente -9'' permite determinar el tamaño de las aberturas del geotextil para evitar la migración de suelo !ino hacia las capas granulares.

TAA

D:EFG/

:ónde+

9'' H 9amaño de abertura aparente, dato suministrado por el !abricante. Corresponde a la abertura de los espacios libr es -enmilímetros./ H Coe!iciente que varía entre 8 y 1. :epende del tipo de suelo a !iltrar, de las condiciones de !lujo y del tipo del geotextil.

&ara arenas, arenas gravosas, arenas limosas y arenas arcillosas -con menos del F@2 pasa tamiz IB@@, / es

!unción del coe!iciente de uni!ormidad Cu.

2<Cu≤8→ B=1

2<Cu≤4→B=0.5Cu

4<Cu≤8→ B=8/Cu

&ara suelos arenosos mal gradados+ / entre 8.F y B &ara suelos ! inos -ms del F@2 pasa tamiz IB@@ / es !unción del tipo de geotextil.

&ara 9ejidos+ /H8&ara =o 9ejidos+ /H8.E

Jinalmente para aplicaciones de separación, 3a ''SK9) 5BEE@F recomienda que los geotextiles deban cumplir+

TAA D@.@ mmCriterio de permeabilidad

$4 coe!iciente de permeabilidad L , se de!ine como la propiedad hidrulica que tiene un geotextil, para permitir unadecuado paso de !lujo, perpendicular a su plano.

&ara la !unción de separación los geotextiles deben cumplir lo siguiente+

k del geotextil > k del suelo

Criterio de supervivencia



Sin embargo los geotextiles a utilizar debern cumplir con los mínimos requisitos de seguridad, para asegurar su!uncionamiento en el tiempo, estos son+

'dems, debido a que las especi!icaciones de los geotextiles se eval#an bajo condiciones ideales de laborator io, lo que enalgunos casos representa altos valores num"ricos para el diseño* los valores obtenidos en el laborator io se deben modi!icar

para aplicarlos bajo las condiciones in situ de cada proyecto. &ara tener en cuenta estos !actores, se asume un !actor deseguridad parcial JSp que permite ajustar el valor #ltimo de laboratorio a las condiciones particulares del terreno,obteniendo un valor admisible que se aplicara en el diseño. Solo en el caso de las propiedades mecnicas.

T adm=T utm

F S p

FS p= F R ID × F R DQS

8.B $M$5&3) :$ :4S$;)

&ara la construccin de una vía nueva se requier e colocar un geotextil de separacin en la inter!az subrasante subbasegr anular. 3a presin de in!lado es de 8@@ psi = ?@L&a.

$4 suelo de subrasante est compuesto por limos arcillosos -53, con una permea bilidad L H B.F$-@ cmNs. Seestableci un C/0 de diseño de 1.F2, para una estructura de pavimento !lexi ble compuesta por subbase y base granularcon! ormados por materiales angulares y ca pa as!ltica.

:eterminar el ti po de geotextil para usar como se paracin en la inter!az subrasante > subbase granular , para lossiguientes casos+

&ara un geotextil =o 9e jido teniendo una Subbase granular+ tamaño mximo+ B,FO

&ara un geotextil 9e jido teniendo una Subbase granular+ tamaño mximo+ AO



8.1

$S&$C4J4C'C4)=$S :$ C)=S90<CC4)=

&ara la correcta instalación y !uncionamiento de los elementos intervenidos adems de cumplir con los mínimosrequerimientos con respecto a las normas de calidad de los materiales granulares, el uso adecuado de los equiposnecesarios, la debida preparación del rea y terreno a intervenir, etc., se deber veri!icar las siguientes condiciones conrespecto a la calidad de la subrasante, geosint"ticos y la !orma adecuada para su colocación y extendido.

Colocación del geotextil

$4 geotextil se deber extender en la dirección de avance de la construcción, directamente sobre la super!icie preparada,sin arrugas o dobleces. Si es necesario colocar rollos adyacentes de geotextil, estos se debern traslapar o unir mediantela realización de una costura. $4 mínimo traslapo permitido para las aplicaciones que se re!ieren a la separación demateriales que trata esta especi!icación, es de @.1@ m y para todo !inal de rollo el traslapo mínimo ser de 8.@@ m. $n lascurvas, el geotextil puede ser cortado con sus correspondientes traslapos o costuras, o doblado, para desarrollar lageometría de la curva propuesta.



2. ESTABILIZACION DE SUB-RASANTES Y CAPAS GRANULARES CONGEOSINTETICOS:

' di!erencia del caso anteriormente tratado, el geotextil para estabilización cumple la !unción de re!uerzo. &or lo quesoportara di!erentes y mayores es!uerzos* y su !orma de determinarlos es di!erente. $n este caso se busca mejorar lacapacidad portante de la subrasante con lo que se consigue una reducción en los espesores de las capas granulares o unaumento en el n#mero de ejes equivalentes de diseño, traduci"ndose !inalmente en ahorros económicos a corto y largo

plazo.

&ara que un geotextil se diseñe para re!uerzo la subrasante debe contar con un C/0 menor a 12. Cuando esto ocurre lasubrasante no tiene capacidad para soportar los es!uerzos de tensión que se le transmiten desde cargas concentradas en lasuper!icie del pavimento lo que produce grandes de!ormaciones y ahuellamiento considerables.

B.8 J<=C4)=$S :$ 3 %$)9$P943

Con la presencia del geotextil los es!uerzos normales de la !ibra in!erior de esa capa -parte cóncava son soportados por la !uerza de tensión de la membrana de geotextil, reduciendo así los es!uerzos aplicados en el suelo que se encuentra bajoel geotextil -parte convexa. $n este caso particular la acción de membrana permite contr olar y disminuir elahuellamiento y el colapso de un relleno en un hueco o cavidad que se pr esente en el suelo de !undación.

B.B J<=C4)=$S :$ 3' %$)5'33' /4'P4'3 C)$P90<4:'

3as dos !unciones principales de la utilización de este material en las capas granulares son+

B.B.8 Con!inamiento later al de la base o subbase

Se logra a trav"s de la !ricción y trabazón de la geomalla con el agregado. $sto se presenta debido a que los módulos delos materiales granulares son dependientes del estado de es!uerzos, al aumentar el con!inamiento lateral, aumenta elmódulo de la capa granular sobre la geomalla.

<n mayor estado de con!inamiento se traduce en un mayor estado de compactación. Como sabemos la compactación deun suelo se logra mediante la aplicación de es!uerzos dinmicos o cíclicos. 3a compactación implica una reducción devolumen, que podemos interpretar como una de!ormación. $n este sentido mientras ms compactado este el materialmenor de!ormación va a su!rir por lo tanto la relación entre en es!uerzo y la de!ormación aumenta, es a esto a lo que se leconoce como módulo resiliente. Q es el e!ecto que causan las geomallas sobre las capas granulares, esto tambi"n setraduce en menores espesores o mayores ejes equivalentes de diseño.



B.B.B 5ejoramiento de la capacidad portante

Se logra desplazando la super!icie de !alla del sistema de la subrasante blanda hacia la capa granular que es de mayor resistencia. $ste mecanismo tiende a tener mayor validez en vías sin pavimentar @ cuando el estado de es!uerzos sobre lasubr asante es alto.

B.1 $M$5&3) :$ :4S$;)

&ara la construcción de una vía en la Sabana de /ogot y dadas las pobres condiciones de sopor te de la subrasantenatural, los diseñadores han contemplado la estabilización mecnica del suelo de soporte. $4 C/0 promedio y de!inidocomo de diseño es de 8.F2. 3a estructura se diseñara para soportar un tr!ico de diseño de 8.Fx8@ e jes equivalentes deE.B@9on.

$4 material disponible para el reemplazo consiste en un material granular tipo subbase granular que, considerando que seapoyara sobr e un suelo blando, se estima que el -/0 seaR, 1@2 -(alor menor al registrado en laborator io y que tiene encuenta las di!icultades de compactación sobre un suelo blando.



&ara la evaluación del espesor necesario para estabilizar la subrasante y que permita la construcción de las capas de pavimento se debe estimar el n#mero de repeticiones de carga que esta soportar a, asumiendo que cir cular an alrededor de@ vehículos de 1 ejes durante la construcción de la vía, se estima un numero de repeticiones =+B@@@. 3a presión dein!lado de los vehículos es de E@psi -FF@ &a.

Se realizara la estimación del espesor r equer ido en las siguientes condiciones+

Sin re!uerzo. Con geotextil de re!uerzo. Con geomalla biaxial de re!uerzo.

:atos de entrada+M+ Se asume como @ en el caso sin r e!uerzo y con geotextil* @.F para geomalla &/P8B

=+ B@@@&+ A@L= -$ je de E@L=S+ Se asume un valor de A@mm.

'dems de servir como re!uerzo para la subrasante las geomallas se utilizan para brindar con!inamiento y aumentar laresistencia a tensión en las bases granulares de los pavimentos !lexibles.

&ara sistemas estrati!icados las geomalla reducen al aumentar el módulo resiliente en las bases granulares provocan unadistribución de es!uerzos verticales ms amplia sobre la subrasante. $n t"rminos generales, el es!uerzo vertical sobre lasubbase @ subrasante directamente por debajo de la geomalla debe disminuir a medida que aumenta la rigidez de la base.'dems de que se consigue la reducción de los espesores de las capas granulares.

3. REFUERZOS DE ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS CON NEOWEB:

3a tecnología =eoTeb, U =eoloyO es un sistema de con!inamiento celular el cual mediante la inclusión de materialgranular dentro de celdas de dimensiones especí!icas, garantiza una mejora en los módulos de las capas.

<no de sus bene!icios es la distribución de los es!uerzos en reas entre 8,F y B veces ms grandes en comparación con lasestructuras sin re!orzar. $sto es posible gracias al con!inamiento que brinda esta estructura al material granular creando asiuna estructura semirígida con mayor capacidad de absorber y distribuir es!uerzos a la vez que disminuyen losasentamientos de la estructura, como se observa en la !igura.



'l igual que los anteriores casos para su diseño se tiene en cuenta la modi!icación en el módulo y la rigidez de la basegranular y se deber tener en cuenta los bene!icios económicos que la implementación e instalación de este sistema generacon respecto a la construcción tradicional.

4. PAVIMENTACIÓN Y REPAVIMENTACIÓN CON GEO-TEXTILES:

&ero en general los geosint"ticos entre las capas as!lticas -geomallas de !ibra de vidrio y geotextiles derepavimentación, son usados dependiendo de la !unción del geosint"tico, como una barrera impermeable, como una

provisión de re!uerzo a la tensión y al mismo tiempo para r educir los e!ectos de la re!lexión de !isuras.

$l ultimo avance mundial en tecnología de pavimentos, para el re!uerzo de carpetas as!lticas, buscando minimizar loscostos de mantenimiento, es el uso de geomallas de !ibra de vidrio, cuya !inalidad es la de re!orzar las capas bituminosas,lo cual incrementa la resistencia a la !atiga y retarda la aparición y re!lejo de las !isuras existentes en dichos materiales

bituminosos.

A.8 J<=C4)=$S :$3 %$)9$P943

' las capas de geotextiles instaladas entre dos super!icies se les conoce como intercapas, y su !unción principal es prevenir y reducir el calcado de las grietas del tipo piel de cocodrilo y ahuellamiento. 3os geotextiles cumples dos!unciones !undamentales en la pavimentación o repavimentación+

A.8.8 4mpermeabilización

Considerando que la C.'. no es totalmente impermeable, para proteger la estructura granular del pavimento y evitar sobrees!uerzos en el mismo, es necesario la implementación de un geotextil =o tejido especiales para usos en pavimentación y



repavimentación que junto con el riego de una capa de as!alto su!iciente para sellas las aberturas del geotextil y permitir la adherencia del mismo tanto a la antigua como a la nueva estructura del pavimento.

Se debe tener especial cuidado en su implementación y en la cantidad exacta del as!alto requerido ya que la !alta de esteocasiona que se pierda el e!ecto de impermeabilizante y la p"rdida de la adhesión creando posterior al paso del tr!ico unasuper!icie de !alla potencial por deslizamientos. $n este sentido una cantidad exagerada del mismo producir la exudacióndel as!alto creando super!icies de rodaduras peligrosas.

A.8.B 5embrana amortiguadora de es!uerzos

Simplemente la !unción del geotextil es liberar la tensión existente entre el material viejo y la nueva C.'., responsable dela aparición temprana de grietas los pavimentos !lexibles.

A.B J<=C4)=$S :$3 %$)5'33'S :$ J4/0' :$ (4:04)

$stos sistemas cumplen con la !unción de incrementar la resistencia a la tracción de la capa as!ltica, y la redistribución delos es!uerzos en mayores reas horizontales. 4gualmente se evita las de!ormaciones por !atiga, las de!ormaciones plsticaso ahuellamiento, por lo que su implementación es ideal tanto en la repavimentación como en la pavimentación.$n general las di!erencias entre las geomallas y los geotextiles, es su capacidad para resistir los es!uerzos del tr!ico.

Cabe destacar sobre todos estos procesos mencionados que su !iel comportamiento depende de su correcta instalación, así

como la veri!icación del cumplimiento en la calidad de los materiales y equipos a utilizar.

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