Analisis Comparativo Entre Sistemas de Drenajes Para Muros de Contencion

7/26/2019 Analisis Comparativo Entre Sistemas de Drenajes Para Muros de Contencion

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Universidad Austral de ChileFacultad de Ciencias de la IngenieraEscuela de Construccin Civil

ANLISIS COMPARATIVO ENTRE SISTEMAS DEDRENAJES CON GEOSINTTICOS VERSUS SISTEMAS DEDRENAJES NATURALES PARA MUROS DE CONTENCIN

Tesis para optar al titulo de:Ingeniero Constructor

Profesor Patrocinante:Sr. Adolfo Montiel MansillaIngeniero Constructor.

CSAR CRISTIAN AGUILAR YAEZVALDIVIA CHILE

2008


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DEDIC TORI

Para una Mujer, quien:

En todos estos aos de estudio me entreg su apoyo incondicional.

A pesar de su esfuerzo en el trabajo y como duea de casa, me entreg todo

lo que estaba a su alcance para que pudiera ser un profesional.

Me ense que para alcanzar las metas hay que trabajar duro y ser

perseverante.

Mi Madre: Bernardita Yaez.

A mi Abuela:

Que cuando comenc este camino estaba a mi lado, hoy da tambin esta a mi

lado pero ya no fsicamente, sino desde el cielo me sigue ahora protegiendo.

A todas la personas:

Que me ayudaron y motivaron para que pudiera alcanzar esta meta.

A Dios, por estar siempre conmigo.


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RESUMEN

Esta investigacin tiene como principales objetivos comprender la importancia

que tiene un buen diseo de sistema de drenaje en un muro de contencin y

encontrar as un sistema de drenaje que cumpla con todas las expectativas.

Para esto se efecta primero un estudio para comprender el funcionamiento

de estas estructuras y posteriormente se analizan diversos sistemas de drenajes

nuevos con geosintticos, y otros tradicionales confeccionados con materialesnaturales. Tambin se efecta un anlisis del funcionamiento e instalacin en terreno

de un sistema de drenaje con geosintticos, como es el caso del sistema Geodrn

utilizado en la obra Construccin muros de contencin Pobl. Antonio Samor de

Coyhaique.

Finalmente, se efecta un anlisis tcnico-econmico comparativo entre los

sistemas de drenaje con geosintticos y materiales naturales, concluyendo los

aspectos ms relevantes a tomar en cuenta para lograr un diseo eficaz.

SUMMARY

This research is mainly designed to understand the importance of a well-

designed drainage system in a wall of containment and found a drainage system that

meets all expectations.

For this is first a study to understand the functioning of these structures and

then discusses various drainage systems with new geosynthetics, and other

traditionally made of natural materials. It also conducts an analysis of the functioning

and installation of ground in a drainage system with geosynthetics, such as Geodrn

system used in the play "Construction embankments Pobl. Antonio Samor "of

Coyhaique.


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Finally, it makes a comparative analysis between technical-economic storm

with geosynthetics and natural materials, concluding the most relevant aspects to

take into account to achieve an effective design.


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INDICE GENERAL

Captulo I

INTRODUCCIN Y ANTECEDENTES GENERALES 1

1.1 INTRODUCCIN 1

1.2 OBJETIVOS 3

1.3 ANTECEDENTES GENERALES 4

1.4 GEOSINTTICOS EN CHILE 8

Capitulo II MUROS DE CONTENCIN Y NIVEL FRETICO 11

2.1 INTRODUCCIN 11

2.2 TIPOS DE MUROS DE CONTENCIN 12

2.3 EMPUJES DE TIERRA EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIN 15

2.3.1 PRESION DE TIERRA EN REPOSO 16

2.3.2 PRESIN ACTIVA Y PASIVA SEGN TEORIA DE RANKINE 17

2.3.3 PRESIN ACTIVA Y PASIVA SEGN TEORIA DE COULOMB 19

2.3.4 EMPUJES DEBIDO A SOBRECARGAS 22

2.4 AGUAS FRETICAS 25

2.5 CONGELAMIENTO DE AGUAS EN EL SUELO 26

2.5.1 EFECTOS DEL CONGELAMIENTO 272.6 CAPILARIDAD DE LAS AGUAS FRETICAS 28

2.7 INFILTRACIONES 30

2.8 ESFUERZOS TRANSMITIDOS A CAUSA DE AGUAS FRETICAS 32

2.9 FALLAS EN LOS MUROS 34

2.9.1 ESTABILIDAD GLOBAL Y FALLO COMBINADO DEL 35

TERRENO Y DEL ELEMENTO ESTRUCTURAL

2.9.2 HUNDIMIENTO 36

2.9.3 DESLIZAMIENTO 37


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2.9.4 VUELCO 38

2.10 SISTEMAS DE DRENAJE 40

Captulo III GEOSINTTICOS 42

3.1 DEFINICIN 42

3.2 FUNCIONES PRINCIPALES 43

3.3 CLASIFICACION GENERAL 45

3.4 GEOTEXTIL 463.4.1 CLASIFICACIN DE LOS GEOTEXTILES 46

3.4.2 PROPIEDADES DE UN GEOTEXTIL TEJIDO Y NO TEJIDO 49

3.4.3 FUNCIONES DE UN GEOTEXTIL 49

3.4.4 APLICACIONES 52

3.5 GEOGRILLA O GEOMALLA 55

3.5.1 FUNCIONES Y APLICACIONES 58

3.6 GEONET O GEORED 60

3.7 GEOMEMBRANA 61


3.8 GEODREN 63


3.9 GEOCELDA 65

3.9.1 FUNCIONES Y APLICACIONES 66

3.10 GEOMANTA 68

3.11 GEOCOMPUESTO 69



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Captulo IV SISTEMAS DE DRENAJES CON GEOSINTTICOS 73

Y MATERIALES NATURALES

4.1 SISTEMA GEODREN 73

4.1.1 CARACTERISTICAS 74

4.1.2 FUNCIONAMIENTO 75

4.2 SISTEMA TERADRAIN 76


4.2.2 FUNCIONAMIENTO 784.3 SISTEMA MACDRAIN 80



4.4 SISTEMA EN BASE A MATERIALES GRANULARES 83



4.5 SISTEMA EN BASE A MATERIALES GRANULARES CON 87

BARBACANAS



Captulo V DISEO DE SISTEMAS DE DRENAJE CON 91

GEOSINTTICOS

5.1 ANTECEDENTES PRELIMINARES 91

5.2 ESTIMACION DEL CAUDAL TOTAL DE DISEO 92

5.3 SELECCIN DEL GEOTEXTIL 94

5.4 EVALUACIN DEL GEOTEXTIL A USAR 95

5.5 SELECCIN DEL GEODREN 101

5.6 ELECCIN DEL SISTEMA DE CONDUCCIN DE LQUIDOS 102


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Captulo VI INSTALACIN Y FUNCIONAMIENTO EN TERRENO 105

DEL SISTEMA GEODREN EN OBRA: CONSTRUCCIN

MUROS DE CONTENCIN POBL. ANTONIO SAMOR

EN COYHAIQUE

6.1 ANTECEDENTES PRELIMINARES 105

6.2 DETALLES DEL SISTEMA ELEGIDO 109

6.3 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO 112

6.3.1 PREPARACIN DE LA FUNDACIN 1126.3.2 CONSTRUCCIN SISTEMA DE DRENAJE 114

6.3.3 COLOCACIN DEL GEODREN 115

6.3.4 COLOCACIN TUBERIAS DE EVACUACIN 116

6.3.5 COLOCACIN DEL MATERIAL DE RELLENO 117

6.4 FUNCIONAMIENTO SISTEMA DE DRENAJE 118

6.4.1 SISTEMA EVACUACIN DE LIQUIDOS 119

Captulo VII ESTUDIO TCNICO CONOMICO COMPARATIVO 131

ENTRE SISTEMAS DE DRENAJE CON GEOSINTTICO

Y MATERIAL NATURAL

7.1 SISTEMA DE DRENAJE CON GEODREN 131

7.2 SISTEMA DE DRENAJE CON MATERIAL NATURAL 132

7.3 GRFICO COMPARACIN DE COSTOS 134

7.4 COMPARACIN SISTEMAS DE DRENAJES EN BASE A: 135

GEOSINTTICOS CON MATERIALES NATURALES

Captu lo VIII CONCLUSIONES 138

8.1 CONLUSIONES 138


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Anexo A PROPIEDADES DE GEOTEXTILES Y TUBERA DRENANTE 142

A.1 GEOTEXTIL TIPO NO TEJIDO 142

A.2 GEOTEXTIL TIPO TEJIDO 143

A.3 TUBO CORRUGADO PERFORADO PARA EVACUACIN 144

Anexo: B DETALLES EN CONSTRUCCIN DE MUROS DE 145

CONTENCIN POBL. ANTONIO SAMOR DE

COYHAIQUE

B.1 ESTUDIO DE SUELO 145

B.1.1 SECTOR 1 145

B.1.2 SECTOR 2 146

B.1.3 SECTOR 3 147

B.2 DETALLE CMARAS DE INSPECCIN 148

REFERENCIAS 150


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Captulo I

INTRODUCCIN Y ANTECEDENTES GENERALES

1.1 INTRODUCCIN

El agua siendo un elemento fundamental para la existencia de la vida, es

tambin la principal causa de los problemas en la ingeniera de suelos y una de las

causas ms relevantes que afectan a las obras civiles y estructuras en general,

reduciendo drsticamente su vida til. Entre los efectos negativos que involucra la

presencia de agua se tienen: perdida de cohesin del suelo, reduccin de la friccin

interna del suelo, saturacin del terreno, empujes hidrostticos, subpresiones

hidrostticas, disminucin de durabilidad de los materiales, deformaciones del

terreno, asientos diferenciales, etc. Estos efectos tambin conllevan a las estructuras

a presentar una serie de problemas como son: la inestabilidad de taludes y

terraplenes, inoperatividad de las estructuras e infraestructuras, fugas en estructuras,

aparicin de grietas, presencia de humedad, encharcamientos, deformaciones,

roturas de estructuras, etc. (Eseverri, 2004 )

En el caso de los muros de contencin que son estructuras cuya funcin

principal es soportar los esfuerzos horizontales producidos por los empujes de tierra,

la presencia de agua ya sea como: aguas freticas, en forma de precipitaciones,

nieve, etc. es doblemente perjudicial ya que el material de relleno puede resultar

saturado y provocar un aumento en la presin que acta sobre el muro, pudindolo

llevar inclusive al volcamiento. Una forma de abordar este problema consiste en la

impermeabilizacin de la estructura para evitar el contacto con el agua, si bien es una

solucin a corto tiempo, tambin se presentaran problemas a futuro ya que con el

tiempo de igual forma se deterioran las impermeabilizaciones y el agua tiende a

filtrarse por los puntos dbiles (juntas, grietas, etc.). Sin embargo, se soluciona en

parte el problema, debido a que las presiones que ejerce el agua sobre la estructura


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(presin hidrosttica), se mantienen (Das, 2004). Por ello es esencial que las

estructuras de contencin dispongan de sistemas drenantes que corten rpidamente

las vas de penetracin del agua antes de que stas afecten a la estructura. Con esto

se obtienen dos consecuencias inmediatas e indispensables para toda estructura

como lo son (Pavco s.a, 2001):

- aumento de la vida til de la estructura.

- el factor de seguridad de la estructura se incrementa.

Por lo tanto, cuanto ms rpido se capten las aguas en estas estructuras, se

garantiza una mayor calidad de las mismas, sin embargo, para un correcto manejo

de las aguas se debe involucrar procesos de captacin, conduccin y evacuacin de

una manera rpida y eficiente, por tal motivo, el sistema de drenaje a disponer en el

diseo de un muro de contencin deber ser analizado minuciosamente. Sin

embargo, para la eleccin de un sistema u otro habr que tener presente adems

otras condiciones, como lo son: disminucin en el tiempo de su construccin y que

sea econmicamente conveniente.

Los sistemas de drenajes que se analizarn a continuacin para la eliminacin

de aguas en las estructuras de contencin son los elaborados con: materiales

naturales y materiales sintticos. Los sistemas elaborados con materiales naturales

corresponden a los que incorporan para su construccin materiales granulares. Este

tipo de sistema es usado ya desde tiempos antiguos en diferentes tipos de obras y en

la actualidad aun tiene aceptacin ya que es muy econmico, sin embargo, en las

ultimas dcadas se ha ido masificando el uso de sistemas confeccionados con

materiales sintticos o ms bien conocidos como geosintticos. Los geosintticos son

productos fabricados para ser utilizados en obras de geotcnicas, por lo que tienen

una buena aceptacin para su uso en las obras de este tipo. Entre los sistemas de


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drenaje con geosintticos ms utilizados en estructuras de contencin est el tipo

Geodren. Tambin existen otros sistemas que son utilizados en menor medida,

debido a que son poco conocidos, pero igualmente son eficaces, entre estos

destacan: el sistema Teradrain y el sistema Macdrain, cuyos nombres se relacionan

con las industrias que los disearon.

Hay que tener presente que el diseo de un sistema de drenaje es muy

importante para este tipo de obra, ya que de esto depender la eficacia con que

actu, por lo tanto, se necesitar analizar cada uno de estos sistemas encontrandosus ventajas y desventajas para su puesta en obra considerando adems las

diversas condiciones in situ que se presentan en terreno.

El sistema Geodren, se analizar en un capitulo aparte, ya que fue utilizado

en la obra Construccin muros de contencin poblacin Antonio Samor en

Coyhaique, por lo que se har un anlisis ms detallado en todo lo que respecta a su

instalacin y funcionamiento en el terreno. Lo que concierne a los costos de la mano

de obra y materiales de un tipo de sistema de drenaje, tambin es un factor muy

importante a considerar ya que deber ser en lo posible econmico. Para tener una

idea ms clara de los costos que involucra un sistema confeccionado con

geosintticos y otro sistema con materiales naturales, se comparar los costos de

construccin del diseo geodren con el sistema en base a material granular.

1.2 OBJETIVOS

Objetivos generales:

1. Analizar los diversos sistemas de drenajes que se utilizan para muros de

contencin.

2. Establecer ventajas y desventajas comparativas entre estos sistemas de

drenajes.


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Objetivos especficos

1. Analizar la instalacin y funcionamiento en terreno del sistema Geodren,

utilizado como drenaje en obra: construccin muros de contencin pobl.

Antonio. Samor en Coyhaique.

2. Establecer un anlisis tcnico- econmico comparativo entre un sistema de

drenaje confeccionado con geosintticos y otro con materiales granulares.

3. Evaluar los factores que se deben considerar a la hora de efectuar la

construccin de un sistema de drenaje segn las condiciones in situ que sepresenten en terreno.

4. Buscar un tipo de sistema de drenaje para muros de contencin que cumpla

con todas las expectativas, como lo son: un buen diseo, que sea

econmicamente conveniente, duradero y que actu con la mayor eficacia

posible.

1.3 ANTECEDENTES GENERALES

El adecuado manejo del agua en la ingeniera siempre ha sido un factor muy

importante para el buen desempeo de las obras en general, ya que es la principal

causa de los problemas en la ingeniera geotcnica, afectando enormemente el

comportamiento de las masas de suelo especialmente los suelos de grano fino. Por

esta razn se hace indispensable en cualquier obra civil el diseo y construccin de

sistemas de drenajes apropiados para cada caso (Pavco s.a, 2001).

El manejo de los fluidos en obras civiles se divide bsicamente en dos grupos:

1. Los que manejan el agua superficial (drenaje superficial), y evitan

infiltraciones.

2. Los que una vez el agua est infiltrada, facilitan su evacuacin (subdrenaje).


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Los sistemas de subdrenaje son los encargados de manejar el agua de

infiltracin que est presente en los suelos, su funcin principal consiste en captar,

conducir y evacuar un caudal de agua. Estn compuestos por un medio filtrante y un

medio drenante. El elemento filtrante es el encargado de retener las partculas finas

de suelo y dejar pasar solo el agua, y el elemento drenante es el encargado de

transportar los fluidos que pasan a travs del medio filtrante (Coval, 2006)

Los muros de contencin deben ser diseados de tal forma que resistan la

presin lateral de tierra, presiones hidrostticas, su peso propio y tambin las cargasssmicas a las cuales puede llegar a ser sometido. De manera similar en el diseo de

este tipo de estructuras se debe tener en cuenta su vida til de servicio, o tiempo

durante el cual se espera que sigan cumpliendo sus funciones de manera optima.Es

importante no olvidar el aspecto esttico en el diseo de este tipo de estructuras, ya

que estas deben mantener una apariencia agradable durante su vida til de servicio

sin requerir de mayores obras de mantenimiento (Das, 2004).

Las fallas o daos que ocurren ocasionalmente en muros de contencin se

deben, en la mayor parte de los casos a las siguientes causas que se ven reflejadas

en el grfico a continuacin:

CAUSAS DE FALLAS EN ESTRUCTURAS DECONTENCIN

FALTA DE DRENAJE

ADECUADO

33%

PRESIONES REALES

SUPERIORES A LASPREVISTAS

25%

3%

DESCONOCIDA

10%

MALA CONSTRUCCIN

RELLENO

DEFECTUOSO

10%

19%

SECCIN O

REFUERZO

ESTRUCTURAL

Grfico 1.1 Causas de fallas en estructuras de contencin.

Fuente: Surez, 2002


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Como se puede visualizar del grfico, las dos mayores causas de fallas

corresponden a: presiones reales superiores a las previstas con un 25% y a la falta

de drenaje adecuado o drenaje insuficiente del relleno posterior, abarcando un 33%

y siendo la mayor, por tal motivo que es tan importante la seleccin de un sistema de

drenaje adecuado y que cumpla con todas las expectativas. En este ltimo caso, la

presin hidrosttica que genera el agua fretica acumulada durante o despus de

lluvias torrenciales aumenta el empuje sobre el muro; asimismo en climas con

posibilidades de congelamiento pueden desarrollarse presiones de hielo de magnitudconsiderable. Las dos causas de fallas estn tambin a menudo interconectadas

puesto que los grandes empujes incrementan en forma correspondiente las

presiones de contacto bajo la zapata, por esto es necesario investigar no solo el tipo

de suelo inmediatamente debajo de la zapata, sino tambin el suelo de los estratos

profundos (Surez, 2002).

Un sistema de drenaje adecuado deber eliminar el agua que pudiera estar en

contacto con los materiales que componen la estructura y lo ms importante

disminuir el empuje activo total a que est sometido el muro de contencin. El

empuje activo total que acta sobre una estructura de contencin (Das, 2001; Berry y

Reid, 1993), est dado por:

Ea= Ea1+ Ew+ Es (1.1)

Donde:

Ea1: es el empuje generado por el suelo que se encuentra detrs de la

estructura de contencin.

Ew: es el empuje generado por la presencia de agua o presin hidrosttica.

Es: corresponde al empuje generado por fuerzas ssmicas a que puede ser

sometido.


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Lo que se pretende es eliminar en lo posible el empuje generado por la presin

hidrosttica (Ew) y por consiguiente, lograr disminuir en parte las presiones que tiene

que soportar una estructura de este tipo.

El drenaje en estas estructuras puede suministrarse generalmente de varias

maneras, ya sea en base a materiales naturales, como es el caso de las

barbacanas (Fig. 1.1a), que constan generalmente de tubos de 75 mm de dimetro

incrustados en el muro, se colocan por lo general con espacimientos horizontales

entre 1,50 m y 3,00 m. Para facilitar el drenaje y el taponamiento de este sistema secoloca piedra triturada en el extremo posterior de cada barbacana. El problema

radica en que se deben tomar las precauciones necesarias para que el flujo

generado se evacu en forma segura, de manera que no se filtre y se ablande el

suelo por debajo del muro. Para evitar estos inconvenientes pueden proveerse

drenajes longitudinales (Fig. 1.1b y Fig. 1.1c), confeccionados con material granular

a lo largo de la cara posterior del muro en uno o ms niveles. Estos drenajes

descargan en los extremos del muro o en algunos puntos intermedios (Lambe y

Whitman, 1972).

.

c) Drenaje longitudinal, comprende todo el espaldn.

Figura 1.1Drenajes con material granular en muros de contencin

Fuente: (Lambe y Whitman, 1972)

DrenajeMaterial granular

Evacuacin Tubo PVC

Barbacanas evacuacin

Tubos PVC

DrenajeMaterial granular

Evacuacin Tubo PVC

a Drena e con barbacanasb) Drenaje longitudinal, comprende solo unaparte del espaldn.


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Tambin como otro tipo de drenaje longitudinal se encuentran los sistemas

confeccionados con geosintticos. El uso de los geosintticos en Latinoamrica ha

tenido en los ltimos aos un gran incremento respondiendo a una necesidad que

cada vez se hace ms critica en los proyectos de ingeniera, la cual consiste en la

ejecucin de obras civiles con una alta calidad tcnica. La tecnologa de los

geosintticos se ha convertido en una alternativa viable para solucionar los

problemas de drenajes que se requieren en estructuras de contencin. Los

geosintticos son materiales de alta calidad que se fabrican siguiendo procesosnormalizados, con el fin de obtener propiedades hidrulicas establecidas y

resistencias mecnicas segn normas internacionales. En los drenajes con

geosintticos, el filtro es un elemento fundamental el cual debe mantener una

permeabilidad adecuada con una alta resistencia a la colmatacin durante el tiempo

de su vida til, de tal manera que garantice el paso de los fluidos reteniendo las

partculas de suelo. Los geosintticos tambin cumplen otras funciones como

prevenir la erosin del suelo causada por la presin de poros que ejerce el agua,

asegurando la vida til del sistema de drenaje (DEGUSSA, 2004).

1.4 GEOSINTTICOS EN CHILE

El abrumador crecimiento de la industria Nacional en los ltimos 15 aos, la

creciente demanda de obras civiles durables y que permanezcan en buen estado

hace que los ingenieros en la actualidad tengan pensar en diseos ptimos,

adoptando nuevas tecnologas, como es el caso de los geosintticos. Los

geosinteticos en el mercado nacional presentan las siguientes caractersticas,

(Asociacin chilena de geosintticos, 2005):


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1. Es un producto que actualmente no existe en el mercado nacional, ya que no

existen industrias que fabriquen estos productos.

2. El uso en construccin, particularmente en obras viales es de origen

importado. Algunas empresas extranjeras que fabrican estos productos son:

MACCAFERRI (Brasil), PAVCO S.A. (Colombia), entre otras.

3. El producto es reconocido como una mejor solucin para la problemtica

relacionada con la separacin, refuerzo, drenaje y contencin de obras viales,

sean estas autopistas, carreteras, caminos, aeropuertos, taludes, etc.

El mayor consumo de geosintticos se concentra en el sector de obras viales

tal como se puede deducir de los ltimos cuatro aos en la siguiente tabla:

SECTOR 2004 2005 2006 2007VIAL

75 80 70 75HIDRULICO 10 5 10 10PROTECCIN 15 15 20 15

Tabla 1.1:Porcentaje de consumo de geosinteticos segn rubro.

Fuente: OMEGACONSULTORES, 2006

Las principales funciones que se persiguen con la utilizacin de este producto

en los diferentes rubros son, (OMEGACONSULTORES, 2006):

a) Obras viales: separacin, drenajes, estabilizacin de suelos y muros y taludes.

b) Obras hidrulicas: control erosin, proteccin de costas y riveras, tranque o

embalses.

c) Proteccin de membranas: obras de proteccin al medio ambiente, vertederos,

minera.


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El uso de geosintticos como sistemas de drenajes para muros de contencin

ha tenido tambin una buena aceptacin por parte de los ingenieros, ya que con

estos productos se pueden confeccionar diseos ptimos, los cuales tambin

responden de manera eficiente a solucionar los problemas que genera el agua en

las estructuras de este tipo (Asociacin chilena de geosintticos, 2005).


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Capitu lo II MUROS DE CONTENCIN Y NIVEL FRETICO

2.1 INTRODUCCIN

El carcter fundamental de un muro de contencin es la de servir de elemento

de sujecin de un terreno, soportando los empujes laterales de la tierra que est

contenida en su parte posterior, que en algunas ocasiones es un terreno natural y en

otras un relleno artificial, y transmitir esas fuerzas en forma segura a la fundacin o a

un sitio por fuera de la masa analizada de movimiento (Das, 2004). Estas

condiciones se presentan cuando el ancho de una excavacin, corte o terrapln est

restringido por condiciones de propiedad, utilizacin de la estructura o economa. Un

ejemplo comn es en la construccin de carreteras donde el ancho de la va es fijo y

el corte o terrapln debe estar contenido dentro de este ancho, tambin otro caso se

presenta en la construccin de viviendas donde el terreno a edificar contiene

diferencia de niveles y las dimensiones de cada subdivisin deben ser fija y adems

por un asunto seguridad en lo que respecta a evitar posibles desmoronamientos de

terreno.

Un muro de contencin no solo soporta los empujes laterales transmitidos por

el terreno sino tambin se deben considerar: las sobrecargas sobre el terreno,empujes hidrostticos y empujes originados por fuerzas ssmicas, las cuales

producirn un aumento de la presin sobre el muro en forma considerable.

(Mccormac, 2002).

La seleccin de un tipo de muro se realiza de acuerdos a diversos criterios,

tales como: la carga de diseo, la profundidad del suelo competente, presencia de

factores ambientales que produzcan deterioro, impedimentos fsicos del sitio,

geometra y secciones del sitio, asentamientos potenciales, factores estticos,

facilidad constructiva, mantenimiento y costos, entre otros. La mayora de estos


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elementos se construyen de hormign armado, sin embargo, tambin los hay de

hormign en masa y mampostera (Mccormac, 2002).

En el diseo de cualquier muro de contencin se deben considerar factores

tales como los efectos a largo plazo del deterioro de los materiales que componen la

estructura, tambin deslizamientos y volcamiento que pueden afectar a la estructura

debido al exceso de presiones solicitantes. En trminos generales un muro de

contencin permanente debe ser diseado para una vida til de servicio de no menos

de 50 aos, de acuerdo a lo estipulado por el cdigo de la AAHSTO. De formasimilar, cuando se plantea la construccin de un muro temporal, se debe tomar en el

diseo una vida til de servicio de por lo menos 5 aos (Nilson, 1999)

2.2 TIPOS DE MUROS DE CONTENCIN

Los muros de contencin se clasifican segn su estructura en muros tipo:

gravedad, semigravedad, voladizo, con contrafuerte, de bandejas, cribas y otros

prefabricados (McCormac, 2002; Nilson, 1999)

Muros de gravedad. Son muros de hormign en masa en los que la resistencia se

consigue por su propio peso. Normalmente carecen de cimiento diferenciado aunque

pueden tenerlo. Su ventaja principal es que no van armados. Se utilizan para alturas

moderadas si su longitud no es muy grande.

Muros de semigravedad. Se clasifican entre los tipos gravedad y voladizo.

Dependen de su propio peso, ms el peso de suelo detrs de la pared para

proporcionar estabilidad. Se usan aproximadamente para el mismo rango de altura

que lo muros de gravedad y usualmente incorporan un refuerzo ligero.


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Muros voladizo.Son los muros de contencin de uso ms frecuente y aunque su

campo de aplicacin depende de los costos de excavacin, hormign, acero,

encofrado y relleno, constituyen la solucin ms econmica para muros de hasta 10

a 25 pies de altura (3 a 7,5m aprox.). La pared vertical se llama vstago, la parte de

la zapata que oprime al suelo ms intensamente se llama punta y la parte que tiende

a levantarse se llama taln. El hormign y su refuerzo se disponen de manera tal que

parte del material en la parte posterior del muro se usa junto con el peso de ste,

para producir un momento resistente necesario contra el volcamiento.

Muros de contrafuerte. Representan una evolucin del tipo anterior. Crece la altura

sobre los 20 a 25 pies (6 a 7,5 m), y tambin los espesores del hormign. Debido a

que los momentos flexionantes en la unin del vstago con la zapata son grandes, se

refuerzan con muros transversales en los intrads (parte del frente), o en los trasds

(parte posterior). Si lo muros transversales quedan visibles en los intrads se

denomina muros con contrafuertes y en el caso contrario cuando son construidos

en los trasds quedando ocultos por el relleno, se denomina muros con estribos.

Muros de bandeja.Con este tipo de muro lo que se busca es contrarrestar parte del

momento solicitante, mediante la colocacin de bandejas a distinta altura en las

cuales se producen momentos en sentido contrario, debidos a las cargas del propio

relleno depositadas sobre las bandejas. Puede representar una solucin alternativa a

los muros de contrafuertes para grandes alturas en los que para resistir el momento

solicitante se aumenta el canto y se aligera la seccin incorporando los contrafuertes.

Muros cribas y prefabricados. El concepto de muro de cribas de piezas

prefabricadas tiene su origen en muros anlogos realizados con troncos de rboles.


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Este sistema emplea piezas de hormign prefabricadas de diversos tipos con los

cuales se conforma una red espacial que se rellena con el propio suelo.

a) Muros de gravedad b) Muros de semigravedad

c) Muros de voladizo d) Muros con estribos

e) Muros con contrafuertes f) Muros de bandejas


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g) Muros cribas o encribados

Figura 2.1Tipos de muros de contencin

Fuente: Rogel, 2005

2.3 EMPUJES DE TIERRA EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIN

En el caso de un corte o terrapln donde no existe la posibilidad de ocurrencia

de un deslizamiento grande masivo y se supone que el suelo es homogneo y se

genera una presin de tierras de acuerdo a las teoras de Ranking o Coulomb, se

acostumbra a construir muros de contencin para resistir las presiones generadas

por la existencia de un talud de gran pendiente o semivertical. La necesidad del muro

se debe a que dentro del suelo se generan unas presiones horizontales que puede

inducir a la ocurrencia del derrumbamiento o deslizamiento de una cua de suelo

relativamente sub-superficial (Das, 2001).

Las presiones reales que se presentan detrs de los muros de contencin son

muy difciles de estimar, debido al gran nmero de variantes implicadas. La presin

lateral que acta sobre un muro en condiciones de talud estable son una funcin de

los materiales y sobrecargas que la estructura soporta, el nivel de agua fretica, las

condiciones de cimentacin y el modo y magnitud del movimiento relativo del muro

(McCormac, 2002).

Existen tres tipos de presin de acuerdo a las caractersticas de deformacin

supuestas en la interaccin suelo-estructura.


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16

1 Presin en reposo

2. presin activa

3. presin pasiva

Los trminos presin activa y presin pasiva son utilizados para describir las

condiciones limites de las presiones de tierra contra la estructura. La presin activa

es la presin lateral ejercida por el suelo detrs de la estructura cuando la pared se

mueve suficientemente hacia fuera para alcanzar un valor mnimo. La presin pasivaes la presin lateral ejercida sobre la pared cuando el muro se mueve

suficientemente hacia el suelo hasta que la presin alcanza un valor mximo (Das,

2001; Bray, 2003).

2.3.1 PRESIN DE TIERRA EN REPOSO

La Presin en reposo, ocurre cuando el suelo no se ha movido detrs del muro

y se le ha prevenido de expandirse o contraerse (las deformaciones son

prcticamente nulas). Es el caso por ejemplo de un muro de hormign armado rgido

o un muro rgido detrs del cual se ha colocado un relleno compactado.

El valor de la resultante del empuje en reposo de un terrapln horizontal y sin

sobrecarga, sobre una pared vertical de altura H y de ancho unitario con deformacin

cero, est dada por (Das, 2001):

H HEo = H x dz= (Koxx z) dz

o o

Donde resolviendo, se tiene que:

Eo= 1 xKo x xH (2.1)2


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17

Con:

Ko: Coeficiente de empuje en reposo, Ko=1 sen

: Densidad del suelo contenido.

: ngulo de friccin interna del suelo

2.3.2 PRESIN ACTIVA Y PASIVA SEGN TEORIA DE RANKINE

La teora de Ranking est basada en la formacin de un estado lmite llamado

plstico en toda la masa de suelo adyacente a una pared que puede moverse y en

la cual fue alcanzada la mxima resistencia al corte del suelo. Cuando se alcanza el

estado limite las tensiones laterales en una regin de masa de suelo son

determinadas, y la obtencin del empuje resultante para la teora de Rankine

consiste en la integracin de aquellas tensiones a lo largo de toda la altura de la

pared de contencin, considerada de longitud unitaria. En la figura 2.2 se muestran

las lneas de ruptura correspondientes a los estados activos y pasivos,

respectivamente; donde se observan las condiciones de plastificacin total de la

masa de suelo adyacente a la pared del muro (Das, 2001; Bray, 2003).

a) Estado Activo b) Estado Pasivo

Figura 2.2Estados limites de Ranking.

Fuente: Rogel, 2005


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La presin activa de tierra se origina cuando los movimientos de la pared

alejndose del relleno son suficientes para movilizar completamente la resistencia de

corte dentro de la masa de suelo detrs de la pared.

Para un material de relleno que presente cohesin (c), y tenga friccin

intragranular, el empuje activo de Rankine (Das, 2001; Berry, 1993), por unidad de

longitud es:

Ea = 1 (Ka xxH) 2 xc xH xKa (2.2)2

Para el caso de un suelo granular con c=0 el empuje activo es:

Ea = 1 (Ka xxH) (2.3)2

Con:Ka: Coeficiente de presin activa de Ranking.

H: Altura del muro.

c: Cohesin del material de relleno

De igual forma, para un relleno que presente una cohesin c y tenga friccin

interna, el empuje pasivo de Rankine, por unidad de longitud es:

Ep = 1 (Kp xxH) + 2 xc xH xKp (2.4)2

Y para el caso de un suelo granular con c=0, el empuje pasivo es:

Ep = 1 (Kp xxH) (2.5)2


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19

Con:

Kp: Coeficiente de presin pasiva de Ranking.

La aplicacin de los coeficientes de Rankine tiene solamente validez para el

caso de estructuras de pared vertical y sin roce de contacto suelo-pared.

2.3.3 PRESIN ACTIVA Y PASIVA SEGN TEORIA DE COULOMB

En el caso de Coulomb propone una teora para calcular la presin lateral de

la tierra sobre un muro de contencin con relleno de suelo granular, pero tomando en

cuenta la friccin del muro (Das, 2001). La teora se basada en el equilibrio de

fuerzas obtenidas en el instante de ruptura inminente de la masa de suelo contenida,

sin hacer alusin de las tensiones desarrolladas. Las hiptesis asumidas por

Coulomb son: a) las supuestas lneas de ruptura del suelo forman rectas BC (figura

2.3); b) la pared o muro de contencin puede moverse en el sentido de alejamiento o

aproximacin de la masa de suelo; c) existe roce o friccin entre el muro y el suelo

contenido.

Figura 2.3Lneas de ruptura de Coulomb.

Fuente: Rogel, 2005


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20

En el estado lmite de la cua de falla se desarrollan fuerzas de friccin y en el

plano de contacto entre el suelo y el muro. La cua de falla depende del estado de

tensiones en el suelo, la que a su vez son funcin del estado de deformaciones del

mismo. Los dos estados lmites posibles corresponden a los empujes activo y empuje

pasivo.

En la figura 2.4a se observa la condicin de falla correspondiente al empuje

activo, que se desarrolla para un estado de deformacin en que el muro se desplaza

o gira en torno a su base alejndose del terreno. La cua de suelo tiende adescender y las fuerzas de friccin se oponen al movimiento de modo que las

reacciones totales del muro Ea y R se inclinan respecto a la normal en y

respectivamente.

Figura 2.4Estado de empuje activo de Coulomb.

Fuente: Rogel, 2005

Donde:

W: Peso propio de la cua de suelo.

R: Resultante de las tensiones actuantes en el plano de ruptura. Posee un

valor desconocido y una orientacin definida por un ngulo con la normal

al plano de ruptura.

E: Reaccin igual y contraria al empuje de la masa de suelo contra el muro.


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21

: ngulo de friccin entre el suelo y el muro.

: ngulo de friccin interna del suelo.

Con la aplicacin del teorema del seno al polgono de fuerzas de la figura 2.4b

se obtiene:

Ea = Wx sen(- ) (2.6)sen(180 - -++ )

Los parmetros que definen a Ea son constantes conocidas, excepto el ngulo

de inclinacin del plano de ruptura . Para cada valor de habr un determinado

empuje en un estado de equilibrio estable. En el diseo el ngulo de inters es aquel

que conduce al valor mximo de Ea (Riddell e Hidalgo, 1999; USACE, 1994):

Por lo tanto, la fuerza de empuje activo mxima es:

Ea mx = 1(Ka xxH2) (2.7)2

Con:

Ka: Coeficiente de empuje activo de tierras de Coulomb.

Si las condiciones de deformacin involucran un desplazamiento o giro del

muro contra el terreno contenido, la falla corresponde al estado de empuje pasivo. La

cua de suelo tiende a levantarse y las fuerzas reactivas de friccin se oponen al

movimiento, de modo que las fuerzas reactivas Ep y R adoptan las inclinaciones que

se ilustra en la figura 2.5a. La fuerza de empuje pasivo Ep se obtiene a travs de una

forma anloga al del empuje activo, con la diferencia de que ahora la superficie

fallada de inters es la asociada al valor mnimo de Ep, o sea el ngulo de inters

es aquel que conduce al valor mnimo de Ep(Das, 2004; Berry, 1993).


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Figura 2.5Estado de empuje pasivo de Coulomb.

Fuente: Rogel, 2005

Donde la fuerza de empuje pasivo mnima es:

Ep min = 1(Kp xxH2) (2.8)2

Con:Kp:coeficiente pasivo de tierras de Coulomb.

2.3.4 EMPUJES DEBIDO A SOBRECARGAS

A las presiones ejercidas por el suelo se deben agregar las sobrecargas detrsdel muro, las cuales provocarn efectos sobre el empuje total. Se deben considerar

las sobrecargas debidas a la presencia de edificaciones prximas, posibles acopios

de materiales, vehculos, etc., las cuales sern transmitidas de alguna manera a la

estructura en cuestin. Entre las presiones debidas a sobrecargas aplicadas arriba y

detrs del muro se tienen (Das, 2001; Nilson, 1999).


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a) Presiones debidas a cargas aplicadas arriba del muro. Se presentan tres

casos; cargas concentradas, cargas lineales y cargas repartidas. En el caso de las

cargas repartidas, se le sumar a las presiones inducidas por el suelo una presin en

toda la altura del muro, un valor de la carga por unidad de rea afectada por un

parmetro K. Para los dems casos se le sumar la resultante de los diagramas de

presiones respectivos.

b) Presiones de expansin. Si se coloca un suelo expansivo detrs del muro y stese llegare a humedecer, se podra desarrollar una presin de expansin, equivalente

a la presin del ensayo de succin o presin de expansin uniformemente a lo largo

del muro.

c)Presin de tierras debida a la compactacin. Para la construccin de un muro

de contencin con relleno generalmente, se especifica una densidad seca mnima

para garantizar una resistencia al cortante y dureza en el relleno. Aunque la

compactacin es importante, el uso de equipos pesados de compactacin detrs de

un muro puede causar dao, debido a que se pueden inducir fuerzas horizontales

muy grandes superiores a las calculadas en el diseo del muro.

d) Presin de agua.La presencia de agua detrs de una estructura de contencin

tiene gran efecto sobre la magnitud de las fuerzas aplicadas sobre el muro. La

mayora de los muros que han fallado, ha sido debido a la accin del agua.

e) Presiones inducidas por sismos. En las reas de alta sismisidad, se deben

disear todos los muros para resistir cargas ssmicas. La carga ssmica mnima de

diseo para los muros debe ser aquella especificada como una fuerza equivalente a

una aceleracin horizontal de acuerdo a las normas ssmicas respectiva.


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a) Peso propio del terreno b) Sobrecarga uniformemente distribuida q

c) Sobrecarga lineal S

d) Sobrecarga distribuida S, de ancho b

Figura 2.6Diagramas de empujes debido a sobrecargas.

Fuente: Mccormac, 2002


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2.4 AGUAS FRETICAS

Una masa de suelo est constituida por una parte de material slido, otra parte

por lquidos y otra parte por gases (figura 2.7). Pero si se comienza a bajar de la

superficie de la tierra, se observa que cada vez es mayor el contenido de agua, hasta

el punto que el contenido de aire es totalmente ocupado por el agua, en este punto

donde se halla solo parte slida y parte de agua es lo que se llama nivel fretico.

(Lambe y Whitman, 1972)

Figura 2.7Masa de suelo.

Fuente: Lambe y Whitman, 1972

Las aguas freticas, son entonces las aguas que se encuentran cuando un

suelo est saturado y estn por debajo de este nivel fretico. El nivel fretico es muy

variable ya que en el verano cuando el calor se hace ms intenso, ste baja por el

proceso de evaporacin que genera el calor. As tambin se encuentra que el nivel

fretico en tiempo de lluvia sube y puede llegar hasta muy altos niveles, es decir, a

muy poca profundidad el sitio donde comienzan las aguas freticas, pudiendo ser unfactor importante en la construccin, al modificar los suelos en los que se construir.

El reconocimiento de las aguas freticas, se puede obtener abriendo un hueco

en el terreno (calicata), de tal manera que se pueda visualizar dentro de l, y luego

AIRE

AGUA

SLIDO


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esperar que el nivel de agua se estabilice. De esta forma y despus de una hora ms

o menos, se puede observar que el nivel donde permanece estable el agua ser el

nivel fretico. Otra forma de reconocimiento de las aguas freticas es en laboratorio,

despus de extraer una muestra de suelo mediante un cilindro; el cual se hinca en el

suelo y mediante un giro se extrae la muestra. La muestra de suelo obtenida es

analizada en laboratorio, determinando el punto donde el suelo est saturado, y

luego midiendo la distancia de la superficie de tierra hasta el punto de saturacin se

obtiene el nivel fretico. El punto donde el suelo est saturado de agua se obtienepor medio del ensayo de contenido de humedad, que permite conocer el porcentaje

de agua que hay en los vacos del suelo. Cuando el porcentaje de contenido de

humedad sea un 100%, implica que el suelo est saturado y dentro de las aguas

freticas (Das, 2004).

2.5 CONGELAMIENTO DE AGUAS EN EL SUELO

El principal problema del agua en los suelos y a bajas temperaturas, es que al

llegar a su punto de congelamiento, sta aumenta su volumen generando unos

esfuerzos residuales en el suelo. En los lugares donde hay mucho tiempo bajas

temperaturas, dentro del suelo se generan unas grandes hojas de hielo, el cual al

cambiar el clima y subir la temperatura, este hielo comienza deshielarse quedando

huecos en el suelo por causa de la filtracin del agua en la tierra, causando

posteriormente asentamientos de las estructuras que estn fundadas sobre el suelo

en cuestin.

Un factor importante es tambin el tipo de suelo que se tiene, ya que si se

cuenta con un suelo fino, el agua fretica subir por capilaridad a la masa de suelo

superior, generando una mayor probabilidad de congelamiento al estar ms expuesta

al fro la superficie. En los suelos gruesos, ya sea de grava o arena limpia, el agua


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puede filtrarse por medio de los espacios vacos que quedan entre stos, bajando el

nivel fretico y disminuyendo la probabilidad de congelamiento del agua fretica. En

el caso de los limos o arenas limosas en estado de saturacin, el efecto de

congelacin del agua depende mucho de la manera en que disminuye la

temperatura. Si el enfriamiento es rpido, se provoca la congelacin llamada in situ,

la cual consiste en capas gruesas de hielo en medio de la masa de suelo. Si el

enfriamiento es lento, el agua se agrupa en pequeas capitas de hielo, las cuales son

paralelas a la superficie expuesta al enfriamiento, lo que genera una alteracin desuelo helado y estratos de hielo.

Cuando se encuentran bloques de hielo limpio en la masa de suelo, significa la

migracin del agua que hay en los intersticios del suelo, a estas masas de hielo. sta

agua puede ser absorbida por capilaridad de una masa de suelo inferior, la cual se

encuentra dentro del nivel fretico. Una forma de evitar la emigracin de agua hacia

los centros de hielo, puede ser colocando una capa de grava gruesa por encima del

nivel fretico, generando as, la detencin de la subida del agua por capilaridad,

debido a que la grava presenta unos intersticios muy grandes, no permitiendo la

capilaridad del agua dentro del suelo (Das, 2004; Lambe, 1972).

2.5.1 EFECTOS DEL CONGELAMIENTO

Como se dijo anteriormente, al congelarse el agua, sta aumenta su volumen,

generando una separacin entre las partculas slidas y por ende aumentando el

nmero de los vacos. Hay suelos en los cuales no se percibe tanto el cambio de

volumen del agua por causa de su congelamiento, como es el caso de la grava o la

arena, cuyo valor limite de aumento de volumen, segn experiencias, es de un 10%

del volumen inicial de los vacos. En caso de suelos que son susceptibles a las

heladas, se tiene que la expansin puede ser mucho mayor al 10%, vindose de esta


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forma afectada cualquier estructura que est cimentada sobre estos suelos (Lambe,

1972)

Los efectos del congelamiento no solo involucran problemas de expansin, si

no que tambin existen inconvenientes cuando ste hielo se descongela. Al

descongelarse el hielo, se produce un asentamiento del terreno, al disminuir el

volumen de agua que empieza su proceso de deshielo, y adems se produce la

filtracin del agua que anteriormente haba subido por capilaridad, asentndose aun

ms el suelo que se encuentra bajo est situacin. Tambin se genera un colapso delas cpsulas de hielo, que ahora son de aire, rebajando la resistencia del suelo.

Cuando el suelo que se congela, est formando taludes, la accin de la

helada, si el material no es susceptible a sta, se produce un desplazamiento de las

partculas normal a la superficie del talud. Al llegar al deshielo, las partculas tienen

un desplazamiento vertical, producindose posteriormente un desplazamiento neto

hacia el pie del talud. En el caso del suelo que es retenido por un muro de

contencin, la congelacin del agua produce un aumento del volumen, lo que genera

un aumento en la presin que est soportando el muro, y si esta presin se repite

varias o es muy elevada, se puede llegar al colapso del muro.

2.6 CAPILARIDAD DE LAS AGUAS FRETICAS

El proceso de capilaridad, se conoce como el ascenso que tiene un lquido, al

estar en contacto con las paredes de un tubo de dimetro pequeo. Si se toma la

masa de un suelo como un gran conjunto de poros, los cuales estn comunicados, se

tendra una gran red de tubos capilares, los cuales permiten el efecto de capilaridad

del agua fretica. Al subir el agua por un tubo capilar, esto produce unos esfuerzos

de tensin en la parte superior del agua, que est dentro del tubo capilar. Este


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fenmeno se puede explicar teniendo como base la hidrosttica. Por ejemplo si se

toma una presin relativa, teniendo como origen la presin atmosfrica, se puede

observar que est presin, en el punto de la superficie del agua (no dentro del

capilar), debe ser cero, y a medida que se desciende en el agua, la presin aumenta

linealmente, tambin si se sube del nivel donde el agua esta en contacto con el aire,

la curva de presiones sigue de igual forma, dando unos esfuerzos de tensin en las

partes donde se encuentra por encima de este nivel de referencia, coincidiendo esto

con las partes donde se tiene el agua capilar. En resumen se puede decir, que lacapilaridad del agua dentro de un suelo, produce esfuerzos de tensin, que generan

la compresin de ste (Das, 2004)

Para que se presente la capilaridad del agua fretica en un suelo, se debe

tener en cuenta que el suelo debe ser fino, para poder que los poros que haya entre

las partes slidas del suelo, sean tan pequeos como un tubo capilar. En el caso de

un suelo como una grava gruesa, no se producir el fenmeno de capilaridad, lo que

hace estos suelos sean muy apetecidos en la construccin cuando se tienen niveles

freticos altos.

Otro problema que tiene el proceso de capilaridad del agua fretica en la

construccin, es que al subir est agua, provoca el humedecimiento de los cimientos

de la estructura en cuestin, provocando la corrosin de los aceros de refuerzo, y

algunas veces cuando el agua fretica alcanza niveles muy altos, alcanza a subir por

capilaridad a las paredes, generando problemas en los materiales que conforman su

estructura.

En los suelos finos y saturados, el agua estar ejerciendo una fuerza de

separacin entre las partculas slidas del suelo (presin hidrosttica), luego el suelo

comenzar a secarse, generalmente por el calentamiento del sol, y el agua contenida

se evaporar, y la masa de suelo tratar de tomar su nivel fretico normal, de esta

manera las aguas trataran de bajar crendose una presin capilar dentro del suelo, lo


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que se traduce en esfuerzos de compresin en el suelo, pasando de la presin

hidrosttica (cuando el suelo estaba saturado), a un esfuerzo de tensin superficial

(al tener el fenmeno de capilaridad del agua). De esta manera el suelo entra en un

proceso de contraccin. El proceso de retraccin del agua hacia el interior no se har

simultneamente en toda la masa del suelo, debido a que el suelo tiene diferentes

dimetros de poros, produciendo tubos capilares de diferentes dimetros, bajando

primero el agua que se encuentra en los canalculos (especie de tubos capilares

formados por los poros del suelo), ms gruesos (Berry, 1993).

2.7 INFILTRACIONES

La infiltracin corresponde a un proceso por el cual el agua penetra por la

superficie del suelo y llega hasta sus capas inferiores. Muchos factores del suelo

afectan el control de la infiltracin, as como tambin controlan el movimiento del

agua dentro del mismo y su distribucin. (Vlez et al, 2002). Si se aplica agua a una

determinada superficie de suelo, a una velocidad que se incrementa en forma

uniforme, se llega a un punto en que la velocidad de aporte comienza a exceder la

capacidad del suelo para absorber agua, acumulndose este exceso sobre la

superficie y si las condiciones de pendiente lo permiten se producir el escurrimiento.

Entonces la capacidad de infiltracin conocida tambin como infiltrabilidad del suelo

corresponde a la cantidad mxima de agua que un suelo puede absorber por unidad

de superficie horizontal y por unidad de tiempo. Se mide en altura de agua que se

infiltra, expresada en mm/hora. Mientras la velocidad de aporte de agua a la

superficie del suelo sea menor que la infiltrabilidad, el agua se infiltrar tan

rpidamente como es aportada, esto quiere decir que la velocidad de aporte

determina la velocidad de infiltracin (el proceso es controlado por el flujo). Sin


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embargo, tambin existe la posibilidad de que la velocidad de aporte exceda la

infiltrabilidad del suelo, donde esta ultima ser la que determina la velocidad real de

infiltracin; de este modo el proceso es controlado por las caractersticas del perfil.

Son diversos los factores que intervienen en la capacidad infiltracin de un suelo,

entre estos se encuentran (Berry, 1993; Lambe, 1972):

a) Tipo de suelo. Entre mayor sea la porosidad, el tamao de las partculas y el

estado de fisuramiento del suelo, mayor ser la capacidad de infiltracin.

b) Grado de humedad del suelo. La infiltracin varia en proporcin inversa a la

humedad del suelo, es decir, un suelo hmedo presenta menor capacidad de

infiltracin que un suelo seco.

c) Accin de las precipitaciones sobre el suelo. El agua de lluvia al chocar con el

suelo facilita la compactacin de su superficie disminuyendo la capacidad de

infiltracin; por otra parte, el agua transporta materiales finos que tienden a disminuir

la porosidad de la superficie del suelo, humedece la superficie, saturando los

horizontes ms prximos a la misma, lo que aumenta la resistencia a la penetracin

del agua.

d) Cubierta vegetal. La cubierta vegetal natural aumenta la capacidad de infiltracin.

La cubierta vegetal densa favorece la infiltracin y dificulta el escurrimiento superficial

del agua.

e) Temperatura. Las temperaturas bajas dificultan la infiltracin.


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La infiltracin del agua en el relleno de un muro de contencin, ya sea por la

accin de la lluvia o por infiltraciones subterrneas, puede causar un aumento

inoportuno de los niveles de presin de agua.

2.8 ESFUERZOS TRANSMITIDOS A CAUSA DE AGUAS FRETICAS

Los muros de contencin se hacen para contener tierra (relleno), confinada a

un espacio, sin que esta se derrumbe. En el diseo de estos muros, se debe tener encuenta las fuerzas que sobre ste actan, donde juega un papel muy importante las

aguas freticas. Dentro de las fuerzas que se toman en cuenta al calcular un muro de

contencin de tierras se tiene: el peso del mismo, la presin que hace el relleno

sobre ste, la reaccin del cimiento del muro y las correspondientes al nivel fretico

de las aguas, donde se encuentran (Das, 2004; Construmatica, 2004):

a) Fuerzas debidas a agua tras el muro: el agua tras el muro de contencin,

genera una presin ms (Ew). Se debe tener en cuenta que tambin que el nivel de

las aguas freticas varia con el tiempo, generando un proceso de carga y descarga

de la presin hidrosttica en el muro, lo que podra ocasionar un colapso del muro

por fatiga.

b) Sub-Presiones: cuando se tiene un mal drenaje bajo el muro, se puede

almacenar agua en esta zona, producindose una presin de aguas freticas bajo el

muro, lo cual puede llegar al volcamiento del muro.

c) Las Heladas: si se tiene detrs del muro niveles de aguas freticas muy altos, y

se presentan tiempos con bajas temperaturas, el agua contenida se puede congelar,

producindose con esto un cambio en el volumen del suelo y la entrada de una


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presin adicional ms al sistema, que lo puede llevar de igual forma al colapso del

muro.

d) Expansiones por cambio de la humedad del relleno: si se tiene que la masa de

suelo que est siendo sostenida por el muro, est sometida a cambios del nivel

fretico, la masa de suelo puede cambiar fcilmente de volumen, mas si se trata de

limos o arcillas, que son suelos que inducen a un cambio volumtrico al cambiar la

humedad del sistema. En pocas de verano el nivel fretico es bajo, lo cual no segeneran presiones laterales por cambio volumtrico del suelo, sin embargo, entran

en contacto estas presiones cuando en nivel fretico sube, y el suelo se expanda por

accin de la humedad. Este cambio volumtrico, genera un ciclo de carga y descarga

en el muro, el cual despus de varios ciclos, puede fallar por fatiga.

H1 (1, c, )

(2, c, )

H2

Figura 2.8Diagrama, muestra que Presin Ew, genera una presin adicional al muro.

Fuente: Elaboracin propia.

Las presiones del diseo del agua, deben basarse en las condiciones ms

crticas que puedan ocurrir durante la vida til de la estructura de contencin, por

ejemplo en inundaciones, o rompimientos de tuberas principales de agua. Donde

hay nivel fretico que varia con las lluvias, el diseo se basa en la lluvia mxima para

un periodo de retorno superior a 100 aos. Como es difcil predecir los niveles de

agua asociados con las lluvias, lo que se recomienda es ejercitar un criterio muy

Ea1

Ea21 Ea22Ew


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conservatorio, teniendo en cuenta el efecto negativo de la presin de poros sobre el

muro (Construmatica, 2004).

2.9 FALLAS EN LOS MUROS

Una estructura de contencin puede fallar por ejemplo: si las partes

individuales pueden no ser suficientemente fuertes para resistir las fuerzas que

actan, como es el caso cuando un muro vertical se agrieta por la accin de lapresin de tierra que acta sobre l; o cuando el muro en su conjunto es desplazado

por la presin de tierra, sin presentar roturas internas. Para el primer caso, se

requiere determinar las dimensiones, espesores y refuerzos necesarios para resistir

los momentos y cortantes. Este procedimiento es similar al utilizado para calcular las

dimensiones y el refuerzo que se requieren en otros tipos de estructuras de

hormign. Para el segundo caso, contra desplazamientos globales, o sea para

garantizar las estabilidad externa del muro, se requieren de condiciones especiales.

En forma consiste con la prctica en la ingeniera geotcnica, la investigacin de

estabilidad se basa en las presiones reales de tierra (tan precisa como puedan

calcularse), y en las cargas de servicio estimadas o calculadas, todas sin factores de

carga. Las presiones de contacto calculadas se comparan con los valores admisibles

y los factores globales de seguridad se evalan comparando las fuerzas resistentes

con las mximas fuerzas que actan en condiciones de servicio (Nilson, 1999).


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2.9.1 ESTABILIDAD GLOBAL Y FALLO COMBINADO DEL TERRENO Y

DEL ELEMENTO ESTRUCTURAL

El conjunto del muro incluida su cimentacin, puede fallar mediante un

mecanismo de rotura an ms profundos que stos, o que no siendo tan profundos

pudiera cortarlos. Se debe comprobar que la seguridad al deslizamiento a lo largo de

la superficie psima posible, que incluya en la masa deslizante al muro completo y a

sus elementos de sujecin, no sea inferior al lmite establecido. En la figura 2.9 semuestran casos tpicos de inestabilidad frente a un deslizamiento general de muros

de contencin (Cavalera, 2006).

Figura 2.9Estabilidad global

Fuente: Cavalera, 2006


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2.9.2 HUNDIMIENTO

La cimentacin o base del muro debe tener la misma seguridad frente al

hundimiento que una zapata de cimentacin de una estructura, considerando la

inclinacin y excentricidad de la resultante y los coeficientes de seguridad. En la

figura 2.10 se esquematizan los tipos de muros ms habituales y se representan: el

peso propio del muro y de las tierras que lo acompaan W, o de las cargas

transmitidas al mismo V, la resultante de los elementos de arriostramiento transversal(forjado, apuntalamiento, anclaje), F, los empujes de tierras horizontal EH, y vertical

Ev, y las resultantes de estas solicitaciones a nivel de cimentacin N y T. En el caso

de que existan otras acciones sobre el muro habr que considerarlas igualmente.

(Cavalera, 2006)

Figura 2.10Diagrama de fuerzas actuantes sobre muros.


La distribucin de presiones del muro debe definirse de forma que los asientos

sean admisibles. Cuando el terreno es muy compresible, debe evitarse los

asentamientos diferenciales de los bordes de la cimentacin imponiendo que la


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resultante de fuerzas est lo ms centrada posible. Si la capacidad de carga del

terreno fuera insuficiente o los asientos excesivos, se puede recurrir a una

cimentacin profunda, una mejora o refuerzo del terreno u otra solucin que asegure

la estabilidad frente al hundimiento.

2.9.3 DESLIZAMIENTO

Este estado lmite debe comprobarse tan slo en aquellos casos en los que la

mxima componente de los empujes horizontales sobre el muro sea mayor del 10%

de la carga vertical. En los suelos granulares, la seguridad frente al deslizamiento por

la base puede determinarse mediante la siguiente ecuacin (Das, 2004):

T < N tg (2.9)R

Donde:

N y T: Son las componentes normal y tangencial de las fuerzas de empuje,

elementos de arriostramiento y peso propio sobre el plano de la base.

R: coeficiente de seguridad parcial.

Con: = 2 (2.10)3

Donde es el ngulo de rozamiento interno efectivo del terreno.

En los suelos cohesivos y con rozamiento, la seguridad frente al rozamiento

puede determinarse mediante la siguiente ecuacin.

T < (N tg + cxB) (2.11)R


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Donde:

c: cohesin reducida del suelo (c = 0,5ck < 0,05 Mpa).

B: ancho de la base del muro.

ck: cohesin efectiva del terreno.

No se tendr en cuenta el efecto estabilizador del empuje pasivo. En el caso

de muros provisto de zarpa se considerar el deslizamiento segn las superficies

ms probables (figura 2.11).

Figura 2.11Posibles superficies de deslizamiento en muro con zarpa.


2.9.4 VUELCO

En general puede prescindirse de esta comprobacin cuando la resultante de

las fuerzas que actan sobre el muro, incluido el peso propio y la resultante de

posibles elementos de sostenimiento (anclajes, forjados o arriostramientos

intermedios), tengan su punto de aplicacin dentro del ncleo central de la base. En

caso de bases rectangulares indefinidas, el ncleo central es una faja de ancho B/3.

En zapatas rectangulares, si V es la componente vertical de la resultante sobre


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la base del muro y e su excentricidad, puede suponerse que las presiones del

terreno siguen una ley lineal, con valores extremos (Das, 2004).

Si e< B, max = V 1 + 6e) (2.12)6 B B

Si e= 0, = V (2.13)B

Si e= B, max = 2 V y min = 0 (2.14)6 B

Si e > B, Se producira el despegue de uno de los bordes, aumentando

notablemente la tensin en el otro borde.

Figura 2.12Estabilidad al vuelco.


La estabilidad al vuelco se comprueba comparando los momentos de clculo

desestabilizante y estabilizante respecto de la arista exterior de la base de la zapata.


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2.10 SISTEMAS DE DRENAJE

Un sistema de drenaje en una estructura de contencin, es de fundamental

importancia para el control de las presiones originadas por el agua en el relleno de

trasds. El sistema de drenaje se debe disear de tal forma que se anticipe a

capturar el agua antes de que afecte el muro, para esto se consideran los siguientes

tipos de sistemas (Berry, 1993):

a) Drenes verticales de material granular, hormign poroso, u otros quepuedan ocupar toda la altura del muro o parte de ella.

b) Lminas drenantes.

c) Drenes inclinados.

d) Tapices drenantes horizontales a uno o varios niveles.

e) Drenes horizontales a travs del relleno.

f) Drenes longitudinales en la base o talud del relleno.

g) Barbacanas en contacto directo con el relleno.

Un factor importante a considerar en un sistema de drenaje es el material de

relleno a contener detrs del muro de contencin.

a) Si el material de relleno es muy permeable. Como es el caso de gravas y

arenas gruesas y medias, la aportacin de agua puede ser evacuada por un sistema

de drenaje mediante del establecimiento de una red de filtracin de direccin

predominantemente vertical. Mientras el sistema de drenaje sea capaz de evacuar el

agua filtrada, el nivel de agua no rebasar la cota inferior del sistema de drenaje.

b) Si el material de relleno es de baja permeabilidad.Como ocurre en arenas finas

y arenas limosas, y la aportacin de agua es importante, aunque se disee una red


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de drenaje capaz de desaguar el caudal correspondiente, se producir un aumento

de las presiones y los empujes respecto al caso anterior.

C) Si la aportacin de agua excede la capacidad de desage de la red de

drenaje. El nivel de agua puede alcanzar la cota de la coronacin del muro en el

caso lmite, es decir se produce la abnegacin del terreno. En este caso la presin se

duplica alcanzando el valor de la presin hidrosttica.

En cualquier caso, la presin hidrosttica es considerada siempre para nivelesinferiores al ms bajo del sistema de drenaje.


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Captulo III GEOSINTTICOS

3.1 DEFINICIN

Segn la ASTM D 4439: Geosinttico, es un producto plano fabricado a partir

de materiales polimricos, para ser usado con suelo, roca, tierra o cualquier otro

material geotcnico, como parte integral de un proyecto, estructura o sistema

realizado por el hombre.

La tecnologa de los geosintticos se ha convertido en una alternativa para

solucionar los problemas tanto tcnicos como econmicos de los proyectos de

ingeniera y su implementacin se ha hecho en la mayora de los casos de forma

emprica, retomando resultados de experiencias en proyectos anteriores. Bajo este

concepto, en muchas ocasiones los geosintticos han sido una solucin exitosa pero

en algunos casos la falta de conocimiento y de una metodologa de diseo que

permita definir los requerimientos de estos materiales de acuerdo con las condiciones

particulares de cada proyecto, no ha permitido que los beneficios de esta tecnologa

sean aprovechados en su total magnitud.

Los geosintticos son producidos en fbrica bajo un estricto control de calidad

que los hace ideales para ser utilizados en obras de ingeniera. Como ventajasprincipales se destacan (Degussa, 2004):

a) Durabil idad. Por emplear fibras sintticas en su produccin, resisten la accin del

tiempo y los agentes agresivos naturales.

b) Ductilidad. Se adaptan a innumerables usos, en sus distintas formas y funciones.


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c) Resistencia. Por tratarse de fibras de alta tenacidad, presentan altos valores de

resistencia a esfuerzos (traccin, desgarramiento, punzonado, etc.)

d) Trabajabilidad. Constituyen materiales livianos, flexibles y de fcil instalacin.

Los geosintticos contribuyen a lograr un mejor aprovechamiento de los

suelos, al poderse construir taludes de pendientes ms pronunciadas. Otra virtud es

la posibilidad de construir en lugares valiosos por su esttica o posicin geogrfica,pero de difcil aplicacin, como ser costas y acantilados. Debido a su durabilidad son

ideales para ser utilizados en proyectos de caminos, puentes o vas frreas, en los

cuales la vida til prevista supera las posibilidades de los materiales naturales

usados tradicionalmente para refuerzo, separacin y drenaje. Tambin se destaca la

posibilidad de lograr soluciones eficaces con un mnimo impacto ambiental.

3.2 FUNCIONES PRINCIPALES

Las funciones principales que cumplen los geosinteticos, se agrupan en

mecnicas e hidrulicas (Piegari, 2005).

Entre las funciones mecnicas se tienen:

a) Refuerzo. Mejoran la calidad del suelo, aumentando la

capacidad portante y la estabilidad de la explanada. Permiten una

mejora de terrenos reduciendo su deformabilidad, aumentando su

resistencia a cortante y aportando resistencia a traccin.


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Entre las funciones hidrulicas se tienen:

b) Separacin. Evitan la mezcla de materiales o partculas

de suelo con diferentes propiedades fsicas (granulometra,

consistencia, densidad, etc.) o qumicas. Colocado entre el terreno

natural y el material seleccionado de aportacin, permite mantener

un espesor constante de capa de zahorras durante la vida til de

diseo, evitando su contaminacin y manteniendo una ptima

permeabilidad.

C) Proteccin. Gracias al entrelazado mecnico de sus

fibras y a su estructura tridimensional, los geotextiles no tejidos

presentan unas excelentes prestaciones mecnicas al

punzonamiento. Ejercen como elemento de proteccin de

geosintticos o lminas de impermeabilizacin, de las aristas u

objetos punzantes del terreno o material de aportacin, evitando

perforaciones y su desgaste durante la vida de diseo del proyecto.

a) Filtracin. Los geotextiles y geocompuestos drenantes

actan como filtro, reteniendo partculas de suelo que pueda

transportar el agua al fluir entre el suelo y la capa de material

seleccionado. Evitan la migracin de finos, permitiendo el paso de

a ua, aun con mnima resin.

b) Drenaje. La estructura tridimensional de ciertos

geosintticos facilita la conduccin de lquidos y gases. Permiten su

flujo en el plano del geotextil o geocompuesto drenante, garantizando

el transporte de fluidos y liberando al terreno de sobre presiones.


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3.3 CLASIFICACIN GENERAL

Dentro del campo de los geosinteticos, existen diversos tipos de productos

dependiendo de la funcin que se persiga, entre estos estn (Piegari, 2005):

- Geotextil, geogrilla o geomalla, geonet o geored, geomembrana, geodren,

geoceldas, geomanta y geocompuestos.

Como se ha mencionado con anterioridad las funciones a desarrollar son:

separacin, filtracin, refuerzo, drenaje, proteccin e impermeabilizacin, sin

embargo, no todas las funciones son proporcionadas por cada tipo de geosinttico.

En la tabla 3.1 se muestran las funciones posibles que desempean los diferentes

geosintticos.

FUNCIONES GEOTEXTILES GEOCOMPUESTOS GEOMEMBRANAS GEOMALLAS

Separacin

Filtracin

Refuerzo

Drenaje

Proteccin

Impermeabilizacin

Tabla 3.1Funciones de los geosinteticos.

Fuente: Fuente:Piegari, 2005.

c) Impermeabilizacin. La estructura de ciertos geosintticos,

permiten crear una barrera impermeable en suelos susceptibles a

desestabilizarse, en estructuras de contencin o circulacin de agua

y dems aplicaciones de la ingeniera civil en las que prime la funcin

de impermeabilidad. Evitan el flujo de agua normal al plano del

geosinttico.


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3.4 GEOTEXTIL

El geotextil es una manta flexible, de poco peso y espesor, constituida por

fibras polimricas extrudas o estiradas, filamentosas o aplanadas, fabricadas por

procesos de origen textil, con trama regular (tejidos) o entrecruzada sin ordenacin

preferente (no tejido).(Tecnologa y servicios, 2006).

3.4.1 CLASIFICACIN DE LOS GEOTEXTILES

En la figura 3.1 se presenta la clasificacin de los geotextiles, donde primero

se lo divide segn la distribucin de las fibras (tejido o no tejido). Posteriormente a los

no tejidos se los subdivide, segn el largo de las fibras (fibras cortadas o filamentos

continuos), y finalmente segn el modo de unin de las fibras (termoligados,

resinados y agujados).

Figura 3.1Clasificacin de los geotextiles.

Fuente: Piegari, 2005.

GEOTEXTILES

Tejidos No Tejidos

Monofilamentos

Multifilamentos

Cintas

Fibras Continuas Filamentos Continuos

Termoligados

Resinados

Agujados


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Los geotextiles se caracterizan por: tipo de polmero, tipo de fibra y fabricacin.

Los polmeros utilizados en la manufactura de las fibras de los geotextiles se hacen a

partir de los siguientes materiales: polipropileno, polister, polietileno y poliamida. Los

ms utilizados son el polister y el polietileno, presentando ambas fibras propiedades

mecnicas similares, pero siendo el alargamiento en la rotura el doble en el polister

respecto al polipropileno. Los geotextiles fabricados a partir de las fibras de polister

son ms adecuados para su utilizacin asociada con asfalto en caliente

(temperaturas del orden de 160-170 c), debido a que su temperatura de degradacines aproximadamente 250-260 c, mientras que en el caso del polipropileno el punto

critico es de 150-160 c.

Los geotextiles tejidos se fabrican a partir de cintas, lminas fibriladas, hilos de

multi o monofilamentos, fibras cortadas o mallas. Son anistropos, presentando

generalmente dos direcciones principales de trama, formando un ngulo de 90 entre

ellas (figura 3.2)

Figura 3.2Entramado de fibras de un geotextil tejido.

Fuente: Piegari, 2005.

En el caso de los geotextiles no tejidos se fabrican con fibras discontinuas o

con filamentos largos, unidos por va seca (agujeteado), o por va fundida (qumica o

termosoldada). El tipo de geotextil fabricado a partir de filamentos ondulados

entrelazados al azar, tiene la caracterstica de responder uniformemente en cualquier

direccin de su plano, con deformaciones importantes debido al enderezamiento

previo de las fibras onduladas (figura 3.3). Las fibras continuas presentan una mayor


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resistencia a la traccin y una menor elongacin respecto de las fibras cortas

(filamentos de 70 a 90 mm de longitud).

Figura 3.3Fibras discontinuas de un geotextil no tejido.

Fuente:Piegari, 2005.

En la figura 3.4 se observan los distintos geotextiles esquematizados segn su

forma de fabricacin, caractersticas de sus fibras, y tambin lo que respecta a su

textura y trama.

Figura 3.4Caractersticas de los geotextiles.


GeotextilNo tejido

FilamentocontinoAgujado

GeotextilNo tejido

Filamentocontino

Termosoldado

GeotextilNo tejido

Fibra corta/largaAgujado

GeotextilTejido


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3.4.2 PROPIEDADES DE UN GEOTEXTIL TEJIDO Y NO TEJIDO

En la tabla siguiente se observa una comparacin entre las caractersticas

mecnicas, de un geotextil tejido y uno no tejido.

GEOTEXTILES

PROPIEDADES NO TEJIDO TEJIDOResistencia a la traccin

(kN/m) 8 30

Estiramiento a la rotura (%) 45-55 15

Abertura de poros (mm) 0,26 0,28

Tabla 3.2Cuadro comparativo de propiedades mecnicas.

Fuente:DEGUSSA, 2004.

Puede observarse claramente en la tabla 3.2, que se tienen grandes

diferencias entre los valores obtenidos para un geotextil tejido y uno no tejido, por ello

debe realizarse un correcto anlisis de las especificaciones tcnicas de los distintos

productos antes de tomar la decisin acerca de cual utilizar.

3.4.3 FUNCIONES DE UN GEOTEXTIL

Las funciones que puede cumplir un geotextil, al ser aplicado en obra, son

simultneamente o aisladamente: separacin, filtro, proteccin, refuerzo y drenaje

planar(Piegari, 2005).

Separacin

Esta funcin se puede definir como la interposicin de un material textil y

poroso entre materiales de distinta granulometra, permitiendo as que ambos

materiales mantengan su integridad y caractersticas fsicas propias, preservando la


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funcin para la cual fueron puestos en servicio. Al mismo tiempo que se evita la

mezcla de los materiales, se posibilita una reduccin de las supresiones y facilita el

flujo de agua en ambos sentidos. En la figura 3.5 se observa el comportamiento que

tienen las partculas de suelo cuando reciben la accin de una carga.

Figura 3.4Comportamiento del suelo con y sin geotextil.


Filtro

La textura altamente permeable del geotextil permite un rpido paso del agua

a travs de su plano, a la vez que retiene de manera eficaz las partculas (incluso las

ms finas del suelo). Este desempeo como filtro se mantiene perdurablemente

durante una vida til extensa. En la figura 3.5 se muestra como el geotextil evita que

se produzca el mezclado de las partculas de suelo de dos estratos diferentes.

Figura 3.5Geotextil evita que se mezclen los diferentes estratos.



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Proteccin

Esta funcin se basa en la capacidad del geotextil para absorber tensiones

localizadas (punzonado). El caso ms comn donde el geotextil cumple esta funcin

es, cuando asociado a una geomembrana impermeable, la protege de perforaciones

y desgaste (figura 3.6)

Figura 3.6Geotextil absorbe las tensiones.


Refuerzo

El geotextil, gracias a su alta interaccin con los suelos (buena resistencia a la

compresin pero pobre resistencia a la traccin), proporciona una eficiente

transmisin de esfuerzos que aumenta la resistencia del material contenido (figura

3.7)

Figura 3.7Geotextil acta como refuerzo, impidiendo deslizamientos.

Fuente: DEGUSSA, 2004.


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Drenaje planar

Al actuar como elemento drenante, el geotextil permite el libre escurrimiento

de lquidos a travs de su espesor. El geotextil posee una alta conductividad de agua

en el plano de la manta, siendo de eficacia probada en el caso de drenes o

colchones filtrantes.

Figura 3.8Geotextil posee una alta conductividad de agua.

Fuente: DEGUSSA, 2004.

3.4.4 APLICACIONES

Entre las principales aplicaciones de los geotextiles en obras de ingeniera civil

se destacan: terraplenes, represas y escolleras, drenajes, obras viales, obras

ferroviarias, refuerzo de pavimentos, impermeabilizacin, reas verdes y campos de

deportes, y tambin como refuerzo y contencin de suelos (DEGUSSA, 2004).

Terraplenes

El geotextil es aplicado como interfase entre el suelo natural y el material

constituyente del terrapln, donde cumple funciones de refuerzo, debido a su alta

resistencia a la traccin e isotropa, redistribuyendo las tensiones sobre el suelo de

fundacin, aumentando su capacidad de carga. Tambin permite la separacin,

impidiendo la contaminacin del material del terrapln por retencin de las partculas


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finas del suelo de fundacin; como as tambin permite la filtracin y drenaje,

permitiendo el flujo de agua a travs de su superficie, eliminando subpresiones.

Represas y escolleras

En las presas de tierra y/o piedra, los geotextiles cumplen dos funciones

principales: actuar como elemento filtrante (sustituyendo el tradicional filtro de arena),

o como sustituto de una o varias capas del filtro de transicin en los taludes

necesario para compatibilizar la granulometra del relleno con las de los bloques delenrocado. A la vez de separar los materiales, el geotextil acta como tapiz drenante

del terrapln, controlando las supresiones.

Drenajes

En el drenaje subterrneo y captacin de aguas subsuperficiales, los

geotextiles presentan una amplia gama de aplicaciones ventajosas, teniendo en

cuenta sus funciones como elemento filtrante, de drenaje y separador. En el caso de

drenes horizontales el geotextil se utiliza como capa filtrante del colchn drenante

horizontal, actuando como elemento de transicin entre el material permeable del

dren (arena o grava) y el suelo natural o del terrapln. En el caso de drenes

longitudinales se utiliza el geotextil en zanjas de intercepcin y captacin de aguas,

basado en la construccin del clsico dren de piedra partida. Mediante el revestido

de la zanja con una manta de geotextil se evita el acarreo de los finos del suelo hacia

el interior del dren, impidiendo su colmatacin y consecuente prdida de efectividad.

Obras viales

Adems de su utilizacin como elemento de refuerzo, separador de materiales

y como capa filtrante, los geotextiles resultan sumamente adecuados para la


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3.5 GEOGRILLA O GEOMALLA

Segn ASTM Comit D-35: Es un geosinttico usado para refuerzo, formado

por una retcula regular de elementos resistentes a la traccin, con una apertura de

tamao suficiente que permite el anclaje del suelo circundante, piedra u otros

materiales geotcnicos; como parte integrante de un proyecto, estructura o

sistema realizado por el hombre. Su estructura es plana a base de polmero, la

cual puede estar fabricada por lminas perforadas o tejidos ligados por procesostrmicos o de encolado, en la que las aberturas tienen dimensiones superiores a

las de los constituyentes, usado en contacto con el suelo o con otros materiales.

Son materiales tipo rejillas con espacios de cuadrcula de gran tamao, con

medidas entre 1 y 10 cm. de abertura. En la figura 3.9 se observan distintos tipos

de geomallas en donde varan el tamao de apertura de la grilla.

Figura 3.9Geomallas.


Las geogrillas son plsticos con una configuracin de mallas abiertas, es decir

que las mismas tienen aberturas grandes; pueden ser estiradas para mejorar sus

caractersticas mecnicas (lminas perforadas) o directamente fabricadas por los


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mtodos textiles tradicionales (tejidos). Existen dos tipos de geogrillas, las orientadas

uni y biaxialmente.

Geogrilla (Geomalla) uni-direccional

Son geomallas manufacturadas por un proceso de extrusin uni-direccional a

base de polmeros de polietileno de alta densidad (HDPE). Esta tecnologa produce

productos con altas propiedades tcnicas que permiten su uso en aplicaciones

estructurales. Estos tipos de geomallas son qumicamente inertes y tienen gran

resistencia a la traccin. Son especficamente producidas para reforzar el suelo. El

suelo y el agregado traban en las aberturas de la geomallas, lo que confina el

material y limita sus desplazamientos laterales aumentando la resistencia al corte. La

compactacin del suelo produce u

Analisis Comparativo Entre Sistemas de Drenajes Para Muros de Contencion

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