Separacion y estabilizacion 1

APLICACIONES CON GEOTEXTILES

SEPARACIÓN-ESTABILIZACIÓN

FABRICACIÓN GEOTEXTILES

Polipropileno 92 %Poliéster 5 %Polietileno 2 %Poliamida (Nylon) 1 %

POLIMEROS UTILIZADOS EN LA FABRICACIÓN DE GEOTEXTILES

Ref.Robert Koerner 5 Ed.

PROCESO DE FABRICACIÓN DE FIBRA PARA GEOTEXTILES NO TEJIDOS

Recepción / InspecciónMateria Prima

AlimentaciónTolvas

FIBRASFIBRAS

PROCESO DE FABRICACIÓN GEOTEXTILES NO TEJIDOS

GEOTEXTILES NO TEJIDOSGEOTEXTILES NO TEJIDOS

Distribución de fibras aleatoriamente

Características generales:

- Muy filtrantes respecto a otros geotextiles.- Muy drenantes respecto a los geotextiles Tejidos.

GEOTEXTILES NO TEJIDOSGEOTEXTILES NO TEJIDOS

Fibra Punzonada por agujas

Proceso de fabricación de Productos Tejidos

GEOTEXTILES TEJIDOSGEOTEXTILES TEJIDOS

Cintas perpendiculares unas a otras

Características generales:

- Alta resistencia a la tensión respecto a otros geotextiles.- Poco filtrantes y drenantes respecto a los NT Punzonados por agujas.

Cintas Planas Tejidas


PROPIEDADES MECÁNICAS Y ENSAYOS DE LABORATORIO

Las normas existentes son métodos de ensayo para establecer

valores de cada una de las propiedades que poseen los geotextiles.

NORMAS DE ENSAYO PARA GEOTEXTILES

PROPIEDADES DE LOS GEOTEXTILES

- Propiedades Mecánicas.

- Propiedades Hidráulicas.

- Propiedades Físicas.

- Resistencia a la Tensión (Met. Grab) [ N ]Elongación [ % ]

- Resistencia a la Tensión (Met. T.A) [kN/m ] Elongación [ % ]

- Resistencia al Estallido (Mullen) [ psi ]

- Resistencia al Punzonamiento [ N ]

- Resistencia al Rasgado Trapezoidal [ N ]

PROPIEDADES MECANICAS

Geotextiles

No Tejidos

Deformacines >50%

Geotextiles Tejidos Deformaciones

15%-28%

� Resistencia a la Tensión Geotextiles:

- Tamaño de abertura aparente (AOS) [ mm ]

- Permitividad [ seg.-1 ]

- Tasa de flujo [l/min/m2]

- Permeabilidad [cm/seg]

- Espesor [ mm ]

PROPIEDADES HIDRAULICAS

APLICACIONES CON GEOTEXTILES

SEPARACIÓN-ESTABILIZACIÓN

•FUNCION DE SEPARACIÓN:

CBR ENTRE 3% Y 10% (el geotextil no asume esfuerzos por efecto de las bajas deformaciones de la subarasante).

•SEPARACIÓN Y REFUERZO:

CBR MENORES AL 3% (el geotextil asume esfuerzos de tensión por la deformación del suelo).

Separación y refuerzo con Geosintéticos Separación con Geotextil Nada

CBR1 2 85 964 7 133 121110

CBR

FUNCIÓN DE REFUERZO

TECNOLOGIA - SEPARACION

Geosintéticos en vías

La tecnología de los Geosintéticos ha permitido la introducción yaplicación de nuevas metodologías de diseño y construcción.

Para esta aplicación, los geotextiles sirven para optimizar el usode los recursos, tiempo y dinero.

PROBLEMAS EN VIAS

Deterioro Prematuro

�Características y propiedades de los materiales que conformanla estructura de la vía

�Condiciones de carga que sobrepasan los valores de diseño

Contaminación de Suelos Granulares

Mezcla de suelos de diferentes características

GENERALIDADES

Proceso de deterioro

Cuando se utiliza suelo granular (base, subbase, relleno)sobre suelo fino (subrasante) se presentan dos procesos enforma simultánea:

� Migración de suelos finos dentro del suelo granular

� Disminución de su capacidad portante y de drenaje

Geotextil

Area de aplicación de carga

Capa Granular

Migración de suelos finos dentro de la capa granular

Subrasante

Concreto

Capa Granular

Intrusión de suelo granular dentro de suelo fino

Subrasante

Concreto

Cita Koerner: “Un metro cúbico de material seleccionado colocado sobre un metro cúbico de barro es igual a dos metros

cúbicos de barro.

FUNCION SEPARACION Y ESTABILIZACION

Geotextil

Contaminación

SEPARACION Y ESTABILIZACION

GENERALIDADES






CBR1 2 85 964 7 133 121110

CBR

CAMPOS DE APLICACION

Vías PavimentadasPavimentos flexiblesPavimentos semi-rígidosPavimentos rígidosPavimentos articulados (adoquines)

Vías No PavimentadasAfirmado

Vías Férreas

Edificaciones

- Largo de rollo [ m ]

- Ancho de rollo [ m ]

- Anchos estándar: 3.5 m y 3.8 m.

- Ancho variable hasta: 4.5 m.

- Area de rollo [ m2 ]

- Empaques: Polietileno

- Marcas: Etiquetas (trazabilidad)

PROPIEDADES FISICAS

VALORES MARV

VALORES TÍPICOS

ESPECIFICACIONES DE GEOSINTETICOS

Las especificaciones de los Geosintéticos, representan los valores que caracterizan el

desempeño de los mismos y se presentan como valores típicos y valores MARV.

Relacionados con la variabilidad inherente de las propiedades de los

Geotextiles. (Proceso de Fabricación)

MARV (Base estadística reconocida por AASHTO, ASTM, Task Force, ABC, ARBTA)

VALORES TIPICOS (PROMEDIO)

Se definen como el promedio histórico de los resultados de un ensayo

efectuado a un Geosintético. La media estadística de cientos o de miles de

ensayos.

(El 50% de los resultados de las pruebas exceden el valor típico y el 50% se

puede esperar que esté bajo este valor)

ESPECIFICACIONES TECNICAS DE GEOTEXTILES VALORES TIPICOS

ESPECIFICACIONES DE GEOSINTETICOS

VALORES MARV (VMPR)

Corresponde a la definición de la sigla en ingles MINIMUM AVERAGE ROLL

VALUE, VALOR MINIMO PROMEDIO POR ROLLO; y se obtiene de restar 2

veces la desviación estándar al valor promedio.

El 97,5% de los

datos de prueba

es excedido

EL VALOR VMPR ASEGURA UNA CONFIABILIDAD EN EL DEL 97.5% EN EL CUMPLIMIENTO DE UNA ESPECIFICACION

Curva de distribución normal del muestreo

-Establece parámetros de diseño con geosintéticos.

- Determina los valores para el control y evaluación de los Geosintéticos en

obra.

- Permite tener un parámetro de comparación para elegir el geosintético que le

garantice la calidad de su obra.

- Confiabilidad alta.

POR QUE ES IMPORTANTE EL VALOR MARV

El 2,5% de los rollos entregados no cumplirán la especificación

del proyecto?

NO Teóricamente el 2,5% de las muestras de cada rollo

probado ensayadas puede mostrar propiedades más bajas que

los valores certificados

CERTIFICACION DE CALIDAD POR

LOTESon valores de ensayo que se

obtienen para determinado lote

de producción en particular. Estos

valores deben ser superiores a los

valores MARV (VMPR) para así

determinar la conformidad o

aceptación de producto.

NT 3000

Típico Grab: 760 N

Marv Grab: 700 N

Certificado : 767 N

NORMATIVA VIGENTE INTERNACIONAL

NORMATIVA VIGENTEAASHTO M288- 2005

ET-332-05; (IDU,COLOMBIA) REFUERZO DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL

ET-330-05; (IDU,COLOMBIA) SEPARACIÓN DE SUBRASANTES Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL

Artículo 231-07; (INVIAS,COLOMBIA) SEPARACIÓN DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL

Artículo 232-07; (INVIAS,COLOMBIA) ESTABILIZACIÓN DE SUELOS DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL

Sección 5.204 -2003 ;(Manual de Carreteras ,CHILE)GEOTEXTILES PARA ESTABILIZACIÓN DE SUELOS, SEPARACIÓN DE MATERIALES

NORMATIVA VIGENTE

Sección 708-2002; (MOP, COSTARICA) GEOTEXTILES PARA SEPARACIÓN DE MATERIALES

Sección 708-2002; (MOP, COSTARICA) GEOTEXTILES PARA ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

Sección 402-6; (ECUADOR) GEOTEXTILES PARA ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES

Sección 211; (GUATELAMA) GEOTEXTILES PARA SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN

MTC-651-03 (PERU) SEPARACIÓN DE SUELOS SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL

METODOLOGÍA DE DISEÑO PARA SEPARACIÓN

Diseño por Función

Diseño por Especificaciones

METODOLOGIA DE DISEÑO

Diseño por Función separación

• Este diseño permite escoger el geotextil adecuado paracolocar en la interfaz subrasante - capa granular, que tienecomo función principal la separación de suelos adyacentes conpropiedades y características diferentes y la estabilización dela subrasante durante el periodo de vida util de la estructurade una vía



• Consiste en comparar las resistencias del geotextil con el valoresrequeridos en el diseño para una misma propiedad, obteniendo unfactor de seguridad global Fsg

Tallow resistencia disponible

Fsg =Resistencia requerida (especificaciones de diseño)

Fsg ≥2

Resistencia disponible: Resultado de laboratorio

Resistencia requerida : Valor obtenido de una metodología de diseno que simula las condiciones reales del proyecto



Tallow =Tult

FSp

Tallow : resistencia disponible para emplear en el diseño

Tult : resistencia última obtenida en laboratorio

FSP : factor de seguridad parcial (1.5-2)


Area deaplicación

Daños porInstalación

DegradaciónQuímica

DegradaciónBiológica

FSID FSCD FSBD

Separación 1.1 a 2.5 1.0 a 1.5 1.0 a 1.2

Factores de seguridad parcial

Tabla 1. Factores de seguridad para función de separación


Resistencias requeridas (Verificar que cumpla el FS)

� Estallido Mullen Burst� Resistencia Grab� Punzonamiento

Verificar Criterios� Criterio de Retención� Criterio de Permeabilidad� Criterio de Superviciencia


CONCEPTOS DE DISEÑO

Resistencia a la tensión (GRAB)

Treq = p’ * 10-3 * (dv)2 * [f(εεεε)]

SGeotextil

p´

dd

d

d

d sd Geotextil

Capa

granular

p’

GRAB: Simula la tensión generada entre dos partículas compactadas

Mordaza

Importancia: Determina una resistencia a la

tensión y su valor es representativo en el control de calidad.

METODOS PARA LA DETERMINACION DE LA CARGA DE ROTURA Y LA ELONGACION DE GEOTEXTILES

(METODO GRAB). ASTM D4632

Evalúa la resistencia del geotextil a ser penetrado por un objeto punzonante.

Funciones aplicables:Separación y estabilizaciónFiltraciónProtección

METODO PARA LA DETERMINACION DEL INDICE DE RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO DE GEOTEXTILES, GEOMEMBRANAS Y PRODUCTOS

RELACIONADOS. ASTM D-4833

p’ p’

dh

da

hh

Resistencia al punzonamiento

Freq = p’da2 S1S2S3

Freq : fuerza vertical que el geotextil debe resistirS1 : factor de punzonamiento: S1 = hh / dahh : altura de empuje: hh £ daS2 : factor de escala: S2 = 0.31 / daS3 : factor de forma: S3 = 1 - Ap / Ac

Valores Ap / Ac : Tabla en función del tipo de suelo granular

Resistencia al punzonamiento

RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTOCARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

150 350 550 750 950 1150 1350

Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)

Re

sis

ten

cia

al P

un

zon

am

ien

to R

eq

ue

rid

a (

N)

Tamaño Partículas

152.4 mm (6.0 in)

127.0 mm (5.0 in)

101.6 mm (4.0 in)

76.2 mm (3.0 in)

50.8 mm (2.0 in)

25.4 mm (1.0 in)

12.7 mm (0.5 in)

Geotextil

Importancia: La mayor probabilidad de romperse por el

punzonado de una roca es durante la

instalación en obras tales como subdrenes laterales o trincheras de

drenaje.

METODO PARA LA DETERMINACION DEL INDICE DE RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO DE

GEOTEXTILES, GEOMEMBRANAS Y PRODUCTOS RELACIONADOS. ASTM D-4833

Es la habilidad de un geotextil para resistir la rotura originada por una presión aplicada sobre el plano de la tela.

Funciones aplicables:Separación y estabilizaciónFiltración

RESISTENCIA AL ESTALLIDO

MULLEN BURST

Presión de inflado, p

Capa granularTamaño máx, da

GeotextilSubrasante

dv

p

Resistencia al estallido (Mullen Burst)

F.S = (ptest * 2.63) / (p´ * da)

F.S : Factor de seguridad global del proyectop´ : esfuerzo en la superficie geotextil: p’ £ pp : presión de infladoda : diámetro máx partículasptest: presión de ensayo Burst

DISEÑO POR FUNCION SEPARACION

Resistencia al estallido (Mullen Burst)

Geotextil

Importancia: Mide un índice de

resistencia a la tensión de una forma

multidireccional.

METODO PARA LA DETERMINACION DE LA RESISTENCIA AL ESTALLIDO DE GEOTEXTILES

(METODO DEL DIAFRAGMA HIDRAULICO - MULLEN BURST). ASTM D-3786

RESISTENCIA AL ESTALLIDO (BURST) CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 1.5)

50

550

1050

1550

2050

2550

3050

3550

4050

4550

5050

5550

6050

150 350 550 750 950 1150 1350


Re

sis

ten

cia

Bu

rst

Re

qu

eri

da

(K

Pa

)

Tamaño Partículas

152.4 mm (6.0 in)

127.0 mm (5.0 in)

101.6 mm (4.0 in)

76.2 mm (3.0 in)

50.8 mm (2.0 in)

25.4 mm (1.0 in)

12.7 mm (0.5 in)


50

550

1050

1550

2050

2550

3050

3550

4050

4550

5050

5550

6050

6550

7050

7550

8050

150 350 550 750 950 1150 1350


Re

sis

ten

cia

Bu

rst

Re

qu

eri

da

(K

Pa

)

Tamaño Partículas

152.4 mm (6.0 in)

127.0 mm (5.0 in)

101.6 mm (4.0 in)

76.2 mm (3.0 in)

50.8 mm (2.0 in)

25.4 mm (1.0 in)

12.7 mm (0.5 in)

T.A.A < B * D85

B = Coeficiente que depende del suelo, geotextil (1-3)D85= (Curva Granulométrica)

Suelos Arenosos mal gradados B (1,5-2)

(Suelos Finos) Christoher y Holtz

TAA<0.6mm

Metodología de Diseño

Criterio de retención

Determina el tamaño de abertura aparente de un geotextil mediante el tamizado de esferas de vidrio de un tamaño determinado a través de él.

Funciones aplicables:Separación y estabilizaciónFiltraciónDrenaje

METODO ESTANDAR PARA LA DETERMINACION DEL TAMAÑO DE ABERTURA APARENTE (TAA) DE UN

GEOTEXTIL. ASTM D-4751

Geotextil

Importancia: El valor obtenido es

asociado con el tamaño de partículas de suelo que pueden pasar a

través del geotextil sin taponarlo ni colmatarlo

METODO ESTANDAR PARA LA DETERMINACION DEL TAMAÑO DE ABERTURA APARENTE (TAA) DE UN

GEOTEXTIL. ASTM D-4751

Kg > Ks

Metodología de Diseño

Kg Permeabilidad del Geotextil

Ks Permeabilidad del Suelo

Criterio de Permeabilidad

Mide el flujo de agua en la dirección normal al plano del geotextil.

Funciones aplicables:Separación y estabilizaciónFiltraciónDrenaje

METODO PARA LA DETERMINACION DE LA PERMEABILIDAD AL AGUA DE LOS GEOTEXTILES POR MEDIO DE LA PERMITIVIDAD. ASTM D-4491

Importancia:A mayor

permitividad, mayor facilidad del agua para atravesar el geotextil.

METODO PARA LA DETERMINACION DE LA PERMEABILIDAD AL AGUA DE LOS GEOTEXTILES POR MEDIO DE LA PERMITIVIDAD. ASTM D-4491

Verificar las propiedades exigidas por la metodología dediseño por especificaciones:

– Norma AASHTO M288

– Especificaciones Invias

Criterio de supervivencia

EJEMPLO DE DISEÑO

Ejemplo de diseño:

Se requiere utilizar un geotextil de separación en la interfaz subrasante – subbase granular.

Datos del proyecto:Ancho calzada: 7.30 mCunetas y bermas: 1.80 mAncho total corona: 10.90 mTPD (1er año servcio): 3000 vpdPeriodo de diseño: 10 añosTránsito de diseño: N = 6 x 106 ejes eq. 8.20 tonDistribución vehícular: 61% autos, 10% buses, 29% camionesPresión de inflado: 100 psi = 690 kPa

Datos suelo subrasante:Tipo: ML (limo arcilloso)k = 2.5 x 10-6 cm/sD85 = 0.085 mmCBR = 3.5%

Datos subbase:da = 2.5¨= 63.5 mm


a. Resistencia al estallido (Mullen Burst)

(Gráficas): Determinar Treqdiseño

FSP = 2

FSg = 2

p´= 690 kPa

da = 63.5 mm (2.5”)

Según gráfica: Treqdiseño = 1895 kPa


50

550

1050

1550

2050

2550

3050

3550

4050

4550

5050

5550

6050

6550

7050

7550

8050

150 350 550 750 950 1150 1350


Re

sis

ten

cia

Bu

rst

Re

qu

eri

da

(K

Pa

)

Tamaño Partículas

152.4 mm (6.0 in)

127.0 mm (5.0 in)

101.6 mm (4.0 in)

76.2 mm (3.0 in)

50.8 mm (2.0 in)

25.4 mm (1.0 in)

12.7 mm (0.5 in)

690 kPa

FSp = 2, FSg = 2

1895 kPa

Geotextil Tejido : Todos cumplen

Geotextil No Tejido : NT2500 en adelante


b. Resistencia a la tensión (GRAB)

Se escoge uno de los geotextiles que cumplen la resistenciaal estallido:

Por ej. NT2500

Tult = 710 N , Elongación => 50%

p´= 690 kPa

da = 63.5 mm (2.5”)

f(e) = 0.50

FSp = 2

2.7)()33.0(

2====⇒⇒⇒⇒

εεεε××××==== FS

fg

a3-

p

ultg

d10p'FS

TFS ok √√√√

RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTOCARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

150 350 550 750 950 1150 1350


Re

sis

ten

cia

al P

un

zon

am

ien

to R

eq

ue

rid

a (

N)

Tamaño Partículas

152.4 mm (6.0 in)

127.0 mm (5.0 in)

101.6 mm (4.0 in)

76.2 mm (3.0 in)

50.8 mm (2.0 in)

25.4 mm (1.0 in)

12.7 mm (0.5 in)


c. Resistencia al punzonamiento

(Gráficas): Determinar Treqdiseño

FSP = 2

FSg = 2

p´= 690 kPa

da = 63.5 mm (2.5”)

S1 = 0.33

S2 = 0.31/da

S3 = 0.5

Según gráfica: Treqdiseño = 227 N

690 kPa

FSp = 2, FSg = 2

227 N

Geotextil Tejido : Todos cumplen

Geotextil No Tejido : Todos Cumplen NT2500 en adelante


d. Criterio de retención (TAA)

Criterio de retención: TAA < 0.6 mm

Para NT2500 TAA = 0.15 mm < 0.6 mm ok

e. Criterio de permeabilidad

ks = 0.000025 cm/s

Para NT2500 kg = 0.36 cm/s >> ks ok

f. Criterio superviviencia

Verificar con las especificaciones de la norma INVIAS

Para NT2500

√√√√

√√√√

Norma para la

Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en Vías

DESIGNACION AASHTO M288-05

TABLA 3. Requerimientos para las Propiedades del Geotextil en Separación

Métodos de Ensayo Unidades Requerimientos

Clase del Geotextil Clase 2 de la Tabla 1

Permitividad ASTM D 4491 s-1 0.02

TAA ASTM D 4751 mm 0.60 valor máx. prom. por rollo

Estabilidad Ultravioleta

(Resistencia Mantenida)ASTM D 4355 % 50% después de 500 horas de exposición

SEPARACIÓN

Norma INVIAS Art. 231-07

REQUERIMIENTOS DEL GEOTEXTIL

SEPARACIÓN


SEPARACIÓN

SOFTWARE DE DISEÑO GEOSOFT V 1.0

Diseño por Función

Diseño por Especificaciones


• AASHTO M288-05. Internacional

• Normas INVIAS. Colombia


CRITERIO DE SUPERVIVENCIA

VALORES MARV

GEOTEXTILES TEJIDOS

T 2100SEPARACIÓN

T 1700SEPARACIÓN

GEOTEXTILES NO TEJIDOS VALORES MARV

NT 3000SEPARACIÓN

NT 2500SEPARACIÓN

Norma para la

Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en Vías

DESIGNACION AASHTO M288-05

TABLA 4. Requerimientos para las Propiedades del Geotextil en Estabilización

Métodos de Ensayo Unidades Requerimientos

Clase del Geotextil Clase 1 de la Tabla 1

Permitividad ASTM D 4491 s-1 0.05

TAA ASTM D 4751 mm 0.43 valor máx. prom. por rollo

Estabilidad Ultravioleta

(Resistencia Mantenida)ASTM D 4355 % 50% después de 500 horas de exposición

ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO


REQUERIMIENTOS DEL GEOTEXTIL


VALORES MARV

GEOTEXTILES TEJIDOS

T 2400


T 2400


GEOTEXTILES NO TEJIDOS VALORES MARV


NT 5000

NT 4000


GEOSOFT V1.0

T 2400

TALLER DE DISEÑO

Para la construcción de una vía nueva se requiere colocar un

geotextil de separación en la interfaz subrasante-sub base

granular. La vía tendrá 7.30 m y cunetas de 1.80 m para un

total de corona de 10.8 m. El suelo de la subrasante está

compuesto por Limos Arcillosos (ML), con una permeabilidad

k=2.5 E-06 cm/s. Se estableció que el CBR es igual a 3.5%.

El tamaño máximo de las partículas es de da=4”.

SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES EN VIAS

REDUCCIÓN POR CONTAMINACIÓN DE

MATERIALES

METODO AASHTO 1993

Coeficientes estructurales (ai)

Algunos rangos de valores de coeficientes de capas paramateriales usados en el ensayo de carreteras de ASSHTOson:

Superficie concreto asfáltico 0.40 - 0.44Base granular 0.10 - 0.14Subbase 0.06 - 0.11

REDUCCIÓN COEFICIENTES DE CAPA

La contaminación de materiales granulares por finos reducesignificativamente la durabilidad de los pavimentos.

Estructuralmente los cambios de resistencia en los materiales incidenen el número de repeticiones de carga.

Según R. Koerner, la contaminación de los suelos seleccionados puedemodificar los CBR correspondientes.

CBR=40% a= 0.11CBR=30% a= 0.09CBR=20% a= 0.06

Método de Diseño AASHTO

El SN requerido se convierte en el espesor real de concretoasfáltico, base y subbase granular, por los coeficientes de capaapropiados que representan las resistenciasrelativas de los materiales de construcción.

mDamDaDaN 33322211 ++=

Donde

ai =Coeficientes de capas (1/pulg)

Di =Espesores de capa (pulg)

mi =Coeficientes de drenaje de capa

Capa afectada

METODO AASHTO 1993

Capa Granular

Migración de suelos finos dentro de la capa granular

Subrasante

Concreto

a3= 0.06

METODO AASHTO 1993

Por efectos de lacontaminación a3se reduce

Producto de la contaminación, la reducción de los ejes equivalentes es del 80%, por lo tanto la vida útil de la vía estará bastante comprometida

Disminución de los Ejes Equivalentes – vida útil

Son necesario 5” adicionales (13 cm) para compensar la contaminación si no se emplea un Geotextil de Separación.

•Opción 1 (Compensar con espesor de granulares adicionales)

Previendo el Geotextil de Separación se puede tener un ahorro inicial del 34%

Materiales Costo ($USD)

Material Granular (m3) 13,9

13 cm de material contaminado (m2) 1,8

Geotextil T2100 Separación (m2) 1,2

Ahorro 34%

•Opción 2. (Emplear un Geotextil de Separación)

ESTABILIZACION DE SUBRASANTES

TECNOLOGIA DE REFUERZO CON GEOTEXTILES EN VÍAS

Los problemas…

Carretera en el estado Zulia – Venezuela (PDVSA)


Los problemas…

•Pobres condiciones de la sub-rasante (baja capacidad portante)conllevan serios problemas para la construcción de estructuras depavimento.

•Dificultad de conseguir materiales granulares en ciertas zonas, oconseguir materiales con buenas características (acarreos costosos).

•Se requieren soluciones costosas como aumento de los espesores delos materiales granulares, mejoramientos de las condiciones mecánicasde los materiales constitutivos de la estructura de pavimento.

•No se puede garantizar la vida útil del diseño al no tener algúnmaterial que separe la capa granular de la sub-rasante.


Los geosintéticos como solución…

Los geosintéticos como elemento de refuerzo aportan:

•Incremento de la capacidad portante•Posibilidad de reducción de espesor de granulares•Mejoramiento de las condiciones mecánicas de los materialesgranulares•Control de fallas de fondo del terraplén•SEPARACIÓN

CHEQUEOS EN UN TERRAPLÉN SOBRE SUELO BLANDO

•PLATAFORMA DE TRABAJO

•FALLA POR CAPACIDAD PORTANTE

•FALLA CIRCULAR DE FONDO

•ASENTAMIENTOS

•Protección contra la erosión e inundaciones

1. PLATAFORMA DE TRABAJO






CBR1 2 85 964 7 133 121110

CBR

FUNCIÓN DE REFUERZO

CONCEPTO DE REFUERZOCon CBR < 3% y altas cargas las deformaciones sonimportantes generando tensión en el geotextil (efectomembrana)

Al asumir esfuerzos de tensión se aumentan la resistencia alcorte del suelo

CONCEPTO DE SEPARACIÓN (COMO COMPLEMENTO AL REFUERZO)

Adicional al refuerzo se obtiene una ventaja al generar unaseparación de materiales con propiedades diferentes(granulares y suelos de sub-rasante)

Cita Koerner: “Un metro cúbico de material seleccionado colocado sobre un metro cúbico de barro es igual a dos metros

cúbicos de barro.

•Estabilización química se logra mezclando químicos (CAL,

CEMENTO, ASFALTO, RESINAS, ETC), con suelo para formar un

material compuesto de mejores propiedades mecánicas.

•Estabilización Mecánica se logra mezclando dos o mas

materiales. Es posible incluir materiales como

geosintéticos/geocompuestos/fibras para mejorar las propiedades

mecánicas. (REEMPLAZO DE SUELO, RAJON, ETC)

•Estabilización Térmica

•Estabilización Eléctrica

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

ESTABILIZACION DE SUELOS


Cintas Planas

Excelentes propiedades mecánicas

Menores propiedades hidráulicas

TEORÍA DE DISEÑO - REFUERZO

En el punto más probable de falla del geotextil se verifica que elesfuerzo normal aplicado sea menor a la resistencia por tensióndel geotextil (afectado por un FS)

FS >= 1.3

σσσσn

ττττ

ττττττττ

ττττ

Geotextil Deformado

σσσσn

Punto de mayor posibilidad de

falla del geotextil

GEOMALLAS DE REFUERZO

GEOMALLAS BIAXIALES COEXTRUIDAS

Importancia: Ensayo de desempeño quedetermina la resistencia a los esfuerzos de tensióna diferentes deformaciones.

Resistencia a la Tensión

ENSAYOS DE LABORATORIO

Importancia: Ensayo que indica la capacidad dela geomalla de generar confinamiento dentro deuna masa de suelo.

Resistencia en los Nodos

ENSAYOS DE LABORATORIO

EFICIENCIA DE LA UNION

Eficiencia: relación entre el esfuerzo en los nodos y la resistencia a la tensión de la costilla.

En las Geomallas coextruidas

esta relación es > al 90%

FUNCIONAMIENTO DE LA GEOMALLA

NEOWEB

SISTEMA DE CONFINAMIENTO CON NEOWEB

ESTABILIZACION DE SUELOSGEOTEXTILES Y GEOMALLAS

METODOLOGÍA DE DISEÑO - REFUERZO

La metodología se basa en la comparación de dos estructurasde pavimento:•Una inicialmente diseñada sin refuerzo•La otra con refuerzo empleando geotextil (enfocada hacia laoptimización de espesores de materiales granulares)

ESTABILIZACION DE SUELOSGEOTEXTILES Y GEOMALLAS

Donde:h = Espesor de la capa de material requerido (m)J = Módulo de estabilidad de la apertura de la Geomalla.N = Número de Ejes Equivalentes, que corresponde al numero de repeticiones de carga durante la construcción de la plataforma y la estructura de pavimento).P = Carga por Eje (kN)r = radio del área de contacto de la llanta.CBRsg = CBR de la subrasanteCBRbc = CBR del material de reemplazo. s = profundidad de ahuellamiento permitido.fs = factor igual a 75mmfc = factor igual a 30 kPaNc = Factor de capacidad portante, igual a Nc=3.14 y J=0 en el caso sin refuerzo Nc=5.14 and J=0 para capa de base reforzada con geotextiles.Nc=5.71 and J (dependiendo de la especificación técnica de la geomalla)

0.0

0.5

1.0

1.5

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

CBR de la Subrasante (%)

Espesor M

ate

rial Gra

nula

r (m

)

SIN REFUERZO

GEOTEXTIL TEJIDO

GEOMALLA LBO 202

GEOMALLA LBO 302

PROCESO CONSTRUCTIVO

Adecuar la subrasante de acuerdo con la especificación particular.

RECOMENDACIONESCONSTRUCTIVAS

TRASLAPO DEL GEOTEXTIL

CBR%

cm

Traslapo mínimosobre materialgranular 30 cm.


CBR TRASLAPO (cm)

CBR<1 90

1<CBR<3 60

CBR>3 30


Apilar material granular paraser extendido

El espesor de la capa de material granular a colocar encima delgeotextil no deberá ser menor a 15 cm pero podrá serincrementado de acuerdo con las indicaciones del diseñador.


La compactación final debe ser realizada hasta la densidadrequerida por medio de equipos compactadores.


Ejemplos Separación

SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES

• Transmilenio Américas, Bogotá - Colombia

• Transmilenio Avenida Norte Quito SurSEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES

• Transmilenio Avenida Norte Quito Sur


SEPARACIÓN

• Bucaramanga - Colombia.

BODEGA

Liberia - Costa RicaSEPARACIÓN

PARQUE INDUSTRIAL OCCIDENTE

SEPARACIÓN

Carretera. Pucallpa-Yarinacocha - PerúSEPARACIÓN

EJEMPLOS ESTABILIZACION

San José - Costa Rica


Concesión CCFC

Patio Contenedores Contecar Cartagena

Bodega Colmotores - Bogotá

TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES

Proyecto River Port – Barranquilla, Colombia

Vía Palestina Caldas


Proyecto Lewis Energy (Patio de Maniobras) – Bogotá,Colombia


Autopista Upata-Guasipati – Edo. Bolivar, Venezuela


Zona Franca Bogotá


Portal 20 de Julio

PROYECTO CIENAGA DE LA VIRGEN

Los Geosinteticos empleados, permiten la disminuciónde espesores de estos o el aumento de vida útil de laestructura.

El uso de Geosinteticos genera menor impacto ambientalal disminuir espesores de un recurso natural norenovable.

Las Geosintéticos son usados para estabilizarmecánicamente los suelos

Su uso, disminuye la explotación y acarreo de materialesgranulares de mejoramiento y de conformación de lasestructuras.

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CONCLUSIONES

Separacion y estabilizacion 1

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