Tesina Los Geosinteticos Aplicados a Obras de Pavimento Flexible

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORALFACULTAD DE INGENIERIA EN CIENCIAS DE LA TIERRALos Geosintticos Aplicados a Obras de Pavimento FlexibleINFORME DE PROYECTO DE GRADUACINPrevia a la Obtencin del Ttulo de:INGENIEROS CIVILESPresentado porJavier Armando Campaa MinchongWilson Andrs Mata PillajoXavier Vicente Mendoza Cedeo

Guayaquil - Ecuador2011

Agradecimiento

Agradecidos y contentos nos sentimos, principalmente con DIOS TODO PODEROSO, que nos permiti llegar a la cspide ms grande y deseada por todos nosotros la cual es finalizar nuestra carrera profesional.

A nuestros queridos docentes, de manera especial a los INGENIEROS EDUARDO SANTOS, GASTON PROAO, PAUL CARRION, JULIO GARCIA, IGNACIO GOMEZ DE LA TORRE quienes con sus conocimientos sabiamente llegaron hasta nosotros.

De todos corazn GRACIAS A ELLOS POR SU PACIENCIA Y DEDICACION.

DedicatoriaA mi padre, a mi madre, a mi hermano y a mis amigos, quienes con sus sabios consejos me supieron ayudar en todo momento a llegar a la meta ms grande de mi vida que es finalizar mi carrera profesional de la mejor manera posible.Wilson Andrs Mata Pillajo.

A mi madre, Sonia Minchong Daz, a mi padre, a mis hermanos, a mis abuelitas, quienes siempre estn apoyndome en todos los momentos de mi vida.Javier Campaa Minchong.

A mis padres, porque creyeron en m y porque me sacaron adelante, dndome ejemplos dignos de superacin y entrega, porque en gran parte gracias a ustedes, hoy puedo ver alcanzada mi meta

Xavier Mendoza Cedeo.

TRIBUNAL DE GRADUACIN

_____________________Ing. Eduardo Santos B.DIRECTOR DEL PROYECTO SUD-DECANO DE LA FICT._____________________Ing. Paul Carrin.DECANO DE LA FICT.

________________________________________Ing. Francisco Andrade S.Ing. Fabiola Cornejo Z.DECANO DE LA FIMCPDIRECTOR DE TESIS PRESIDENTEECTOR DE TESIS

__________________Ing. Ignacio Gomez de la Torre.VOCAL

INDICEIntroduccinObjetivos: Objetivos generales Objetivos especficos Justificacin Captulo 1:Los Geosintticos Aplicados a Obras de Pavimento Flexible1.1 Aspectos generales1.2 Clasificacin de los geosintticos1.2.1 Geotextiles 1.2.1.1 Caractersticas de los Geotextiles 1.2.1.2 Funciones de los Geotextiles 1.2.1.3 Tipos de Geotextiles 1.2.1.4 Aplicaciones de los Geotextiles 1.2.2 Geomallas 1.2.2.1 Caractersticas de las Geomallas 1.2.2.2 Funciones de las Geomallas 1.2.2.3 Tipos de Geomallas 1.2.2.4 Aplicaciones de las Geomallas 1.2.3 Georedes 1.2.3.1 Caractersticas de las Georedes 1.2.3.2 Funciones de las Georedes 1.2.3.3 Tipos de Georedes 1.2.3.4 Aplicaciones de las Georedes 1.2.4 Geomembranas 1.2.4.1 Caractersticas de las Geomembranas 1.2.4.2 Tipos de las Geomembranas 1.2.4.3 Funciones de lasGeomembranas 1.2.4.4 Aplicaciones de las Geomembranas 1.2.5 Geoceldas 1.2.5.1 Caractersticas de las Geoceldas 1.2.5.2 Funciones de las Geoceldas 1.2.5.3 Tipos de Geoceldas 1.2.5.4 Aplicaciones de las Geoceldas1.3 Introduccin al uso de los Geosintticos1.4 Caractersticas de los Geosintticos empleados en pavimento flexible1.5 Introduccin a las geomallas para pavimentos flexibles 1.5.1 Clasificacin 1.5.2 Proceso de fabricacin 1.5.3 Funciones y aplicaciones1.6 Normas, ensayos y especificaciones tcnicas de elaboracin de GeomallasCaptulo 2: Pavimentos2.1 Aspectos generales2.2 Capas de un pavimento 2.2.1 Superficie de rodamiento 2.2.2 Base 2.2.3 Sub-Base 2.2.3.1 Caracterstica de la Sub-Base 2.2.4 Sub-rasante2.3 Tipos de pavimento 2.3.1 Pavimento rgido 2.3.2 Pavimento Flexible 2.3.2.1 Capas de un pavimento flexible 2.3.2.2 Duracin de un pavimento flexible 2.3.2.3 Finalidad de un pavimento flexible 2.3.2.4 Ventajas y desventajas de un Pavimento Flexible 2.3.3 Pavimento articulado o de adoquinesCaptulo 3: Refuerzo en carreteras con Geomallas Biaxiales3.1 Introduccin3.2 Mecanismo de refuerzo generados por Geomallas 3.2.1 Confinamiento lateral de la base o sub-base 3.2.2 Mejoramiento de la capacidad portante 3.2.3 Membrana tensionada3.3 Ensayo de estructura reforzada con geomalla biaxial coextruida3.4 GeomallaTenax3.5 Geomalla Tensar 3.5.1 Caractersticas principales de la geomalla tensar 3.5.2 Diseo para mejorar la sub-rasante 3.5.3 Diseo para mejorar la base3.6.- Metodo AASHTO para Diseo Pavimentos Flexibles 3.6.1 Desviacin estndar 3.6.2 Nmero estructural indicativo del espesor total requerido de Pavimento (SN) 3.6.3 Coeficientes estructurales 3.6.4 Coeficientes de drenaje (mi) 3.6.5 Diferencia entre el ndice de servicialidad inicial, po, y el ndice De servicialidad terminal de diseo, pt (PSI) 3.6.6 Mdulo de resilencia, en PSI, del material de sub-rasante (MR)

3.7 Mtodo AASHTO para diseo de pavimentos flexibles reforzado con geomallascoextrudas

Captulo 4:Anlisiscomparativo decostosdeambosdiseos4.1 Costodepavimentoflexiblesingeomalla4.2 Costodepavimento flexibleutilizandogeomalla5:Anlisis6:Conclusiones7:Recomendaciones8:Bibliografa

Introduccin

Envarioscasoslosgeosintticoshansidounadelassoluciones msexitosa,enciertoscasosperolafaltadeconocimientoydeuna mejormetodologadediseoquepermitadefinirlosrequerimientos deestosmateriales deacuerdo alascondiciones particulares quese necesiteparalosdiferentesproyectos,nosehapermitidoquelos beneficiosde estatecnologaseanaprovechadosen sutotal magnitud.

Laaplicacineficazdelosgeosintticos,promuevesuscapacidades yformulasdediseopreliminaresquepermitandefinir requerimientostcnicosquesenecesitedeacuerdoaltipodeobra. Comoresultadodetodoesteproceso,semuestraalaIngeniera ciertasmetodologasdediseoparaseparacinyestabilizacinde vasdeacceso,refuerzoenvascongeotextilesygeomallas, pavimentacinyrepavimentacin,sistemasdesubdrenaje,refuerzo enmurosdecontencin,refuerzodetaludes,refuerzode terraplenes sobre suelos blandos.

Enelpresentetrabajosepretendedemostrardeunaformatcnica, quetantopodemosdistribuirlosrecursosalahoradeconstruir unacarretera,enestecasoconelusodegeomallas.Estetrabajose centraenladescripcindelametodologadediseodepermitir usandoelgeosintticollamadoGEOMALLA,procedimientoquepor aoshasidotecnificadoynormalizadoparasuutilizacinincluso, ensuelosycondicionesclimticastandifcilescomolosquetiene nuestropas Ecuadorenlascuatro regiones.18

6

5

Objetivos

ObjetivosGenerales.

Presentar una metodologa innovadora paradisearunpavimento flexible utilizandogeomallasy demostrarsus ventajaseconmicas y deoptimizacinderecursos.

Hacer una descripcin deloselementos queintegran unpavimento flexibleyunmtodode diseo.

ObjetivosEspecficos.

Establecercomo alternativa principalelemento delos diseos depavimento la geomalla.

Describir,analizaryevaluarlosmaterialesutilizadosenla construccin delpavimento flexible.

Justificacin

Conelusodepavimentosflexiblesutilizandogeomallassepretende solucionarlascomplicacionesqueresultandeconstruircarreteras sobresub-rasantesdemalacalidadyaquellosproblemasquenos daraelnodisponerdematerialadecuado enlascanteras proponiendoelusodelasgeomallasconespesoresmenoresque brindenigualcapacidadestructuralyeconmicamentems factible.

Captulo1

Los GeosintticosAplicados a Obras de Pavimento Flexible

1.1AspectosGenerales

GEOSINTTICOesunproductoenelque,porlomenosunodesus componentesesabasedepolmerosintticoonatural,yse presentaenformadefiltro,manto,lminaoestructura tridimensional,usadaencontactoconelsuelooconotros materialesdentrodel campo delageotecnia o dela ingeniera civil.

Existen varios campos de aplicacin de los geosintticosen el mbito dela construccindeobrascivilesy laedificacincomo son:

Obras Civiles.Obras Hidrulicas.SistemasdeControl deErosin.Aplicaciones Medioambientales.

Lafabricacindelosgeosintticoscomprendeprocedimientosde extrusin,tecnologatextilosinounacombinacindelos2 procesos mencionadosesdecir:TEXTILY PLSTICA.

LosGEOSINTTICOSsederivandefibrasartificiales,compuestos bsicos de polmeros como:

PolipropilenoPolisterPoliamidaPolietileno

Siendolas2primeraslasdemayorutilizacinenelprocesodelaCONSTRUCCIN.

1.2Clasificacinde losGeosintticos

Lostipos degeosintticos ms comunes utilizados enelcampo delaINGENIERAsonlos:

GeotextilesGeomallasGeomembranasGeoredes

1.2.1Geotextiles

Los GEOTEXTILESsontelaspermeables no biodegradablesque puedenemplearsecomofiltrosensustitucindeagregados graduados,comoestabilizadoresdesuelosblandosycomo elementosparasustituirlaerosindesuelosyelacarreode azolves.

Figura 1.1 Geotextil.

Sedefinencomounmaterialtextilplano,permeablepolimrico(Sintticoonatural)quepuedeserNoTejido,Tejidootricotadoy

1 * http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_1_geotextiles.html

queseutilizaencontactoconelsuelo(tierra,piedras,etc.)uotrosmaterialeseningeniera civil para aplicaciones geotcnicas.

1.2.1.1CaractersticasdegeotextilesResistenciaalatensin:Elgeotextilpuede absorberesfuerzos producidosenestructuras sometidas a carga

Elongacin:Permiteunacoplamiento enterrenos irregulares, manteniendo su resistencia bajo deformaciones iniciales.

ResistenciaQumica:Debido a su fabricacinen polipropileno,los geotextilesresisten cidos, lcalis,insectos,etc.

ResistenciaaTemperatura:Elpolipropilenoes resistentea altas temperaturas.

Permeabilidady Capacidad defiltracin:Porsuporometra,los geotextilespermitenelpaso del agua yretienen losmateriales finos.

1.2.1.2FuncionesdelosgeotextilesSeparacin:Impidelacontaminacin delos agregadosseleccionadosenel suelo natural.


Refuerzos:Todo suelo tiene unabaja resistencia a latensin.El geotextil absorbe losesfuerzos detensinque el suelo no posee

Filtracin: Permite elpaso de agua impidiendo quelos finos traspasenel geotextil.


1.2.1.2FuncionesdelosgeotextilesSeparacin:Impidelacontaminacin delos agregados seleccionadosenel suelo natural.

Refuerzos:Todo suelo tiene unabaja resistencia a latensin.El geotextil absorbe losesfuerzos detensinque el suelo no posee

Filtracin: Permite elpaso de agua impidiendo quelos finos traspasenel geotextil.

4*http://www.constructionsystems.basf-cc.es/ES/productos-sistemas/catalogos/Documents/geotextiles.pdf

Drenaje Planar: Drenael aguaenelplanodel geotextil,evitandoeldesarrollodela presin de porosen la masa del suelo.

BarreraImpermeable: Los geotextilesno tejidos,al impregnarse con asfalto,elastmeros uotro tipode mezclas polimricas, creanuna barrera impermeablecontra lquidos.

Proteccin:Gracias alespesory a la masa delos geotextilestejidos, estos absorben los esfuerzos inducidos porobjetos angulosos o

5*http://www.constructionsystems.basf-cc.es/ES/productos-sistemas/catalogos/Documents/geotextiles.pdfpunzantes,protegiendo materialeslaminares como esel caso delas geomembranas.

1.2.1.3Tipos de Geotextiles

Geotextiltejido:Impidela contaminacindelos agregados seleccionados,enel suelo natural.

Geotextilnotejido:Generalmente estos son tejidos quetienenaltas fuerzas a la tensin,alto mdulo ybajaelongacin.

Figura1.2 Geotextiltejido..

Figura 1.3 Geotextil no tejido

6* http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_1_geotextiles.html1.2.1.4 Aplicaciones de geotextiles

Elusodecadauno de ellosdependedela funcinquedebe desempearel Geotextil,encontacto conel suelo yeltipo de obra a ejecutarse.Las principales aplicaciones son:

SubdrenajesEstabilizacinde taludes yladerasProtecciones de membranasRepavimentacionesEstabilizacinde suelos comorefuerzos para:CaminosVas frreasContruccioneshidrulicasDrenajes verticalesCamposdeportivosTerraplenesTnelesRellenos sanitariosGavionesMuellesPresasDiquesCanales

Figura 1.4 Control decalidad degeotextiles

1.2.2Geomallas

LasGEOMALLASsonestructuras bidimensionales elaboradasa base de polmeros,que estnconformadasporuna red regularde

Costillasconectadasdeformaintegradaporextrusin,con aberturasdesuficientetamaoparapermitirlatrabaznconlas partculas del suelo derelleno o suelo circundante.La principalfuncin delas geomallases indiscutiblemente el refuerzo.

7*http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_1_geotextiles.html

Figura 1.5 Geomalla.

1.2.2.1 Caractersticas de la Geomalla

Resistencia a la Traccin: dependen de la geometra y sobrecargas previstas en la estructura.

Resistencia a largo Plazo: contempla los diferentes factores reductores debidos a la fluencia del material, ambientales y de instalacin.

Coeficiente de interaccin con el suelo : adherencia efectiva de la armadura con el suelo circundante

Permeabilidad : capacidad de flujo de agua

1.2.2.2Funcionesde lasGeomallas

Seusancomorefuerzodesuelosypararealizarestabilizaciones superficiales.

8*http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_2_geomallas.html

Figura 1.6 Refuerzo superficial congeomalla

1.2.2.3Tipos deGeomallas

Dentro de esta clasificacin encontramos a la Geomalla Orientada o Coextruida, la cual presenta 2 tipos que son: Uniaxiales BiaxialesAmbas fabricadas de polietileno de alta densidad o polipropileno.

GeomallasUniaxialesSon Geomallas especficamente diseada para proyectos de refuerzo de suelos donde se desea fuerza en un solo eje.

Estas Geomallas son diseadas para ser mecnica y qumicamente estables en ambientes de suelos agresivos y no son atacadas por soluciones acuosas salobres, cidos, lcalis y no son susceptibles a la hidrlisis, ruptura por estrs causada por ataque del medio ambiente ataques de microorganismos. Adems de lo anterior stas Geomallas cuentan con un aadido mnimo de 2% de negro de humo como proteccin para evitar la degradacin por rayos U.V.

Las Geomallasuniaxiales se aplican en situaciones donde la direccin de los esfuerzos principales mayores es conocida.

9*http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_2_geomallas.html

Geomallas Biaxiales: Es una malla para base de caminos y estabilizacinde suelos.

La Geomalla Biaxial ofrece una alta estabilidad a la tensin, excelente resistencia al dao en el proceso de construccin y a la exposicin al medio ambiente.

La geometra de la Geomalla Biaxial permite una trabazn mecnica positiva muy fuerte.

Con el empleo de esta malla se pueden obtener ahorros significativos en la cantidad de material necesario para estabilizar un suelo.

Las geomallas biaxiales se aplican en situaciones donde los esfuerzos movilizados son esencialmente al azar.

10* http://www.evi.com.mx/evicom/prod_geomalla.html

1.2.2.4Aplicacionesde lasGeomallas-Taludes-Gaviones-Obras marinas-Muros-Terraplenes yotros

La Geomalla encombinacinconGeotextiles yGeomembranasse usan como:

-Estabilizacinde suelos como refuerzo-Reforestacineinstalaciones agrcolas-Rellenos sanitarios

Estosgeosintticoshanlogradogranaceptacinporcuanto reemplazanalaempalizada,sistematradicionalqueseusabaenla construccindevasdeaccesoparalaexploracindepetrleoen nuestroOrienteEcuatoriano,loquesignificabalatala indiscriminadaderboles,creandoladeforestacinenreas protegidas.

1.2.3Georedes

La GEOREDesunaestructuradepolmeromanufacturadaen formadelienzo,queconsistedeunsistemaregulardecostillas sobrepuestasyconectadasntegramente,cuyasaberturasson generalmentemsgrandesqueloselementosquelaforman.Estas son utilizadasen aplicacionesde ingenierageotcnica,ambiental, hidrulica y detransporte.Sonmaterialesdeunaovariascapasqueseobtienen generalmente por extrusin o punzonadodel polietileno de alta densidadodelpolipropileno,otambintejiendooentrelazandoy cubriendo fibrasdepolisterdealta resistencia.

1.2.3.1 Caractersticas de lasGeoredes

Resistencia a la tensin: Absorbe los esfuerzos producidos en la estructura que es sometida a carga.

Transmisividad: La transmisividad tpica de una geored puede variar desde 0.5 hasta 16.5 g/ft/min dependiendo de las caractersticas de la estructura tridimensional y de si se encuentra combinada o no con un geotextil.

Figura 1.7 Geored

Laestructuraderedesresultantetieneampliasaberturaslocual mejorasuinteraccinconelsuelooconlosagregados.Las georedesreduceneldesplazamientolateralymejoranlaestabilidad total del terraplndetierra.

11* http://www.google.com.ec/search?hl=es&q=geored&gs_sm=e&gs_upl=1080l2177l0l2834l6l6l0l0l0l0l403l1413l3-3.1l4l0&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf.osb&biw=1366&bih=644&wrapid=tlif132145096151010&um=1&ie=UTF-8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi

Sonmaterialestextilessintticospermeables.Suspropiedades HidrulicasyMecnicashanpermitidosuimplementacinenlos proyectosdeconstruccinymecnicadesuelos.Lamateriaprima sonlosPolmerosloscuales,debidoasucomportamientono biodegradable,facilitansuaplicacinensuelosyaquesoportanlas sustanciasquesepuedenencontrarenestos.Lospolmerosms utilizadosparalafabricacindegeosintticossonPoliolefinas (Polipropileno y Polietileno) y Polister.

Sonempleadasparaobrasdecontroldeerosin,refuerzodesuelos, filtracinyseparacinentrecapasdemateriales.Secolocansobre taludes, sobre zonas erosionadas para revegetar, para proteger capasderellenodesuelosembradoysonfabricadasconresinasde polietilenodealtadensidad.

Figura 1.8 Terreno reforzado conGeored

12* http://www.google.com.ec/search?hl=es&q=geored&gs_sm=e&gs_upl=1080l2177l0l2834l6l6l0l0l0l0l403l1413l3-3.1l4l0&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf.osb&biw=1366&bih=644&wrapid=tlif132145096151010&um=1&ie=UTF-8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi

Confierenestabilidadalosterrenosyproporcionanproteccin frentea desprendimientos superficiales.

Sehaampliadomuchosuutilizacincomosoportede hidrosiembrasyaquecontribuyenalcontroldelaerosin superficial del terreno.

Lasgeoredesestnestabilizadascontratamientoanti-UVyson resistentesa lcalis y cidosque se encuentranen los suelos, aglomerados asflticos,hormigones.

1.2.3.2. Funciones de las Georedes

Son geosintticosmonofuncionales, diseados especficamente como sistemas de drenaje. Su principal uso es bajo barreras de impermeabilizacin primarias, para la conduccin de fugas a los sistemas de deteccin y coleccin de las mismas.

1.2.3.3. Tipos de Georedes

Georedes biaxiales consistentes de costillas slidas extruidas: es el tipo ms comn de geored.

Georedes biaxiales consistentes de costillas extruidas espumadas: las que resultan en espesores totales mayores y por lo tanto mayor tasa de flujo.

Georedestriaxiales consistentes de costillas slidasextruidas: lo que permite un elevado flujo preferencial y la capacidad de soportar elevados esfuerzos normales.

1.2.3.4. Aplicaciones de las Georedes

Drenaje de agua Detrs de muros de contencin Infiltracin en taludes de rocas o taludes de suelos En plataformas Bajo los cimientos de edificios En cabezales de relleno y cerramientos Manto de drenaje debajo de un relleno de sobrecarga En suelos susceptibles a heladas

1.2.4Geomembranas

LasGeomembranas se definencomo un recubrimientoo barrera de muybajapermeabilidadusada concualquiertipode material relacionadoy aplicadoalaingeniera geotcnica paracontrolarla migracin de fluidos.LasGeomembranasson fabricadasa partir de hojas relativamente delgadas de polmeroscomoel HDPEy el PVCloscuales permiten efectuar uniones entrelminas por medio de fusin trmica oqumica sinalterarlas propiedades del material.

Figura 1.9 Geomembranas.

13*http://www.google.com.ec/search?q=geomembrana&hl=es&sa=N&biw=1366&bih=644&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&ei=5L7DTr_UKYfDgAfH4uj5Dg&ved=0CF4QsAQ

Sonlaminaspolimricasimpermeablesfabricadosenclorurode polivinilo(PVC),polietilenodealtaobajadensidad.Son recubrimientossintticosimpermeablesafluidosypartculascuya funcin es la derevestir canales, lagunas, depsitos de agua, controlarlaerosin,etc.

LaGeomembranacumplelafuncinprincipalde impermeabilizacinenobras civiles,geotcnicas yambientales.

1.2.4.1 Caractersticas de las Geomembranas Alta durabilidad Resistentes a la mayora de los lquidos peligrosos Alta resistencia qumica Resistentes a la radiacin ultra violeta (U .V.) Econmicas

1.2.4.2 TiposdeGeomembranas

GEOMEMBRANASPVC (Cloruro de Polivinillo): Las membranas de PVC son fabricadas con caractersticas tcnicas especiales, como por ejemplo de alta flexibilidadpara el recubrimiento de tneles; membranas texturizadas para desarrollar ms friccin con el suelo cuando lostaludes a recubrir tienen pendientes importantes; membranas con aditivos especiales para retardar la combustin enaplicaciones donde se requiera materiales de construccin con flamabilidad controlada.Estos productos tambinpueden incluir una superficie de color blanco u otro diferente, y otras caractersticas especiales como una superficieconductiva para ser ensayada mediante una prueba de chispa, permitiendo la ejecucin de ensayos no destructivossobre toda la superficie de la lmina despus de su instalacin.

Las membranas de PVC son pelculas flexibles e impermeables que se fabrican bajo dos procesos cada uno concapacidad de brindar soluciones de recubrimientos en obras de ingeniera, con refuerzo textil o sin refuerzo, se hanutilizado en obras como recubrimiento de, piscinas, tanques y aquatanques, para almacenamiento de lquidos ,cubiertas o terrazas o en obras subterrneas tales como tneles .

GEOMEMBRANASHDPE(PolietilenodeAltaDensidad): LminasImpermeablesqueporsucomposicinycaractersticas mecnicasyfsicaspresentanmayordurabilidadyresistencia,al serfabricada paracontrarrestarlos rayos ultravioletas.

Figura 1.10Impermeabilizacin de talud de cortecongeomembrana

1.2.4.3 Funcin de las Geomembranas

La funcin primaria de una geomembrana es como barrera hidrulica, es decir, para impermeabilizar.

1.2.4.4Aplicaciones de las Geomembranas

-Manejo de desechosslidos-Rellenos sanitarios-Lagunas de oxidacin-Minera-Riego-Reservorios-Acuacultura-Agricultura-Proyectos hidrulicos-Canales de conduccin-Almacenamiento-Lagunas detratamiento de desechos de crudo

14* http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_3_geomembranas.html

1.2.5Geoceldas

Sonsistemastridimensionalesdeconfinamientocelularfabricados enpanelesdepolietilenoopolipropileno.Porsualtaresistencia sirvenparael confinamiento de cargas.

Figura 1.11Geoceldas.

1.2.5.1Caracterstica de lasGeoceldas

Permeabilidad: Esta facilitala absorcin del agua durante las precipitaciones de lluvia por lo que disminuye el escurrimiento y consecuentemente la erosin.

Resistencia al agrietamiento: Su confinamiento celular permite alcanzar gran resistencia a los cambios climticos ambientales evitando las fisuras

1.2.5.2 Funcionesde lasGeoceldas

Confinamiento celular

Soporte de cargas (Refuerzo de suelos).

15*http://www.fieldliningservices.com/index.php?option=com_content&task=blogcategory&id=3&Itemid=35

Control de erosiones superficiales. Revestimiento de canales. Estructuras de contencin o tierra armada. Paisajismo.

1.2.5.3TiposdeGeoceldas

Geoceldas conparedes texturizadas:Paralogrargran interaccin friccional entrelas paredes yel relleno.

Geoceldas conparedesperforadas:Paracrearceldas permeables,estables y congran interaccin friccional.

1.2.5.4Aplicacionesde las geoceldas

-Caminosdeacceso-Parqueaderos-Estabilizacinde carreteras sobresubrasantesmuyblanda-Vas frreas paraconfinamiento delbalastro-Fundacin de edificios,malecones,puentes yestribos-Conduccin detuberasensuelosmuy blandos-Muros de contencin-Ampliaciones de vas-Controlde erosin-Canales-Estabilidad de Taludes

Figura 1.12 Ejemplodeconfinamiento usando geoceldas

1.3Introduccinal uso de Geosintticos

Una delas grandes inquietudes quelos arquitectos diseadoresde edificios ylos constructoresdebenresolveral iniciodelos proyectos est ligada al tamao deloselementos estructuralesa utilizar.

16*http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_4_geoceldas.html

Esto tiene incidencia tanto en el proyecto arquitectnico (espaciosarquitectnicos afectados,altura del edificio, etc.)Como enla evaluacin de costos preliminarque determina la viabilidad del proyecto ante unestudio deprefactibilidad.

Existenmuchosmecanismos paradeterminarpreliminarmentelas dimensiones delos elementosestructuralesdeunaedificacin.Este artculo se centrar enel casodeprticosdeconcreto reforzado y aceroenedificiosdepequea y mediana altura yconluces que en general no deben superarlos8.0 o9.0 metros.

Evidentemente enel casodegrandes luces oedificios enaltura oen general de estructuras cuya configuracino usodifieradelas edificaciones normales no podrnaplicarselos criterios que aqu se enuncian.

La ubicacintemporaldelos primeros intentosdela humanidad porreforzarlos sueloses ms que imposible.

Sinembargo, sepuedeconsiderar razonablesuponerquedichos intentos correspondieronaluso de troncos de rboles, arbustos y elementos afines.Pesea quesuefectividad parece obedecer ms a la aplicacin degrandes masas de material que a la verdadera funcionalidadde los mismos,seles puede considerarcomo acertadopuestoque,enalgunos delos casos,suefectoestabilizador seprolongabaporel tiempo suficiente parahacerdela solucinutilizadauna costumbre.

Estasestructurassemisintticas,constituidasdemateriales naturalesutilizados como cuerposextraos para mejorarunmedio natural,no siemprefueronexitosas.

Dehecho,enocasiones desmejoraban las condiciones iniciales del suelo haciendo compleja la reinstalacindel materialderefuerzo.

Fue as como la falta dematerial suficiente para resistirlas cargas a las que la va eraexpuesta,la filtracin del suelo de pobres condiciones a travs de la estructura de estabilizaciny la degradacin del material natural utilizado como estabilizante(hecho que en ocasionesconstitua la reaparicin del estado deinestabilidad inicial),se convirtieron en ejemplos comunes dela vulnerabilidad del uso de estos materiales.

Elconceptodereforzarsuelos hapermanecido vigenteantelas crecientes necesidadesdela humanidad,tanto que en1926 sedio elprimerintento deusodefibras sintticasenel refuerzodeuna estructuradepavimentacin.

Elpropulsorde dichoexperimentofue el Departamento deVas de Carolina del SurenEstados Unidos (Koerner,1997).Elensayo consistiendisponeruna gruesa capadealgodnsobrela capa de base delpavimento flexible paraluego verterasfaltocalientesobre la fibra yprotegerlo conuna delgada capa dearena.Los resultados delexperimento fueronpublicadosen 1935, mostrandouna reduccin delas fallas localizadas yel agrietamientoenlaestructuray buenas condiciones deservicio antes dequela fibra sedeterioraracompletamente.

Este proyecto demostr la relevancia de usar cuerpos ajenos al material,quecumplan las funciones demejoramiento del material natural propias delas fibras sintticas queconocemos hoyenda.

El desempeo generaldelos geosintticospermiteproveer solucioneseficientes a la ingenieraendiversasescalas. Su amplio uso seha alcanzado gracias a las ventajas comparativas frentea otros mtodosde mejoramientode condiciones in-situ dentrodelas cuales se destacan:a) unmejordesempeo dela funcinespecfica: por suestricto control decalidad y desarrollo tecnolgicoestn calificadosenel cumplimiento defuncionesespecficas y b) economaensuuso:ya seapor menorinversininicial o por prolongacin dela vidatil delaestructura.

La incursiny posicionamiento delmercado delos geosintticosen Ecuador(empresas comoPivaltec)sugierelaposibilidad deinnovar enlas metodologas tradicionales de diseo y construccin de obras depavimentacin.

Elpas tienela responsabilidad de estudiar,analizary cuestionarel uso ptimode estos materiales dentro del contexto regional, conel findemotivarsu uso responsable y eficientey satisfacerla necesidad de contarconuna infraestructuravial que sea segura y dealta calidad.

1.4Caractersticas delosGeosintticosempleados en pavimento flexible

Paraanalizarycomprenderlaevolucinenelmercadonacionale internacionaldeestosmateriales,esnecesarioestudiarsu naturaleza,funcionalidadyventajasdentrodeldesarrollodeun proyecto de pavimentacin.

Losprincipalesgeosintticosempleadosenestetipodeproyectos sonlos geotextiles, las geomallas, los geobloques ylos geodrenes.

Enlaliteraturaexisteunagrancantidaddebibliografasobreel uso,lasexperiencias,lasventajasylasdesventajasdelos materialesgeosintticosenproyectosgeotcnicos(Koerner,1997; PAVCO, 2002; Tensar, 2002; DaSilva, 1994; FAO, 2001, entre otros).Entrminosgenerales,sepuedeafirmarqueestos materialeshanrevolucionadoeldiseoyconstruccindeobras civilesalrededordelmundo.Suimportanciaradicaenqueson eficientesenlasolucinenproblemastradicionalesqueinvolucran suelosnaturalescondificultades(bajacapacidadportante,agua libre,contaminacindesuelosgranularesconsuelosfinosdebaja calidad,etc.).

Lasiguientetablaresumelasprincipalesaplicacionesdelos geotextiles,lasgeomallas,losgeobloquesylosgeodrenesdentrode proyectosdepavimentacin.

MATERIALFUNCIONESImpedir contaminacin entre capas de la estructura por el efecto de lascargas dinmicas y el arrastre del agua.

Geotextiles

Geomallas

Resistir los esfuerzos de tensin del material,disminuyendo los espesores de diseo y los volmenes de movimiento de tierras.

Evitar el taponamiento por colmatacin de estructuras de drenaje.

Evitar la aparicin de grietas por reflexin en la capa de rodadura al actuar como una interfase de separacin entre la capa de rodadura nueva y la capa antigua fisurada.Reducir el espesor de las capas estructurales del pavimento o mejorar las especificaciones de las mismas.

Reducir la formacin de huellas y fallas por esfuerzo cortante y asentamientos diferenciales en el pavimento.

Conferir mayor durabilidad de la estructura de pavimento.

Mejorar la capacidad portante, resistencia a movimientos y deformaciones laterales de la estructura de pavimento.

Evitar la aparicin de grietas por reflexin al absorber esfuerzos cortantes y tensiones causadas por efecto de las cargas actuantes sobre el rea de influencia de las fisuras del pavimentoanterior.Lograr independencia trmica entre la estructura delpavimento y el medio ambiente.

Propiedades de los geosintticos empleados en Pavimentos Flexibles

Geotextiles:Son diversas las propiedades que se le asignan a los geotextiles; entre las ms importantes estn: La capacidad de resistencia y de permeabilidad. De forma secundaria la porosidad, rugosidad y durabilidad.

RESISTENCIA: Es una propiedad muy importante, por ser el geotextil el encargado de soportar o absorber los esfuerzos originados desde su instalacin hasta que el material comience a cumplir la funcin a la cual se ha destinado. Es un factor determinante para la seleccin del tipo de geotextil, ya que es importante garantizar la resistencia del elemento ante cualquier circunstancia. La resistencia es obtenida en el proceso de fabricacin variando su magnitud en cada tipo de geotextil. Los geotextiles pueden tener la propiedad de transmitir y conducir un flujo a travs y entre su plano por lo que pueden ocurrir dos tipos de flujo: normal

yplanar.El flujo normal propiedad de todos los geotextiles, es el que se origina cuando la corriente atraviesa perpendicularmente la tela, es decir el sinttico acta como filtro. E1 flujo planar es aquel que se desliza entre el plano estructural, cumpliendo el geotextil en este case una funcin de drenaje laminar.En presencia de fuerzas compresivas se ha demostrado en los geotextiles no tejidos por mtodos mecnicos que el flujo planar es ms afectado que el normal, por el contrario los tejidos y no tejidos unidos trmicamente no son afectados por estas fuerzas.

POROSIDAD: Entenderemos sta propiedad como el tamao y distribucin de los espacios entre los filamentos que forman un geotextil. La porosidad no es una propiedad invariable entre el grupo de losgeotextiles, sino que depende del tipo de fibra y el proceso de fabricacin de los mismos. Los tejidos tienen una distribucin y tamao de poro bastante regular, a diferencia de los no tejidos que presentan aberturas de varias formas y tamaos.

RUGOSIDAD: Es la aspereza que presenta el geotextil en su superficie. Los geotextiles rugosos son convenientemente utilizados para desempear funciones de adherencia, refuerzo y toda aplicacin que necesite una buena friccin entre la tela y los materiales. Los ms utilizados son los tejidos y no tejidos por procesos mecnicos.

DURABILIDAD: Los tejidos sintticos son altamente resistentes al deterioro progresivo, ocasionado por agentes fsicos, qumicos y biolgicos. Esta propiedad est directamente relacionada con el tipo de material utilizado en la manufactura de la fibra. Los geotextiles, por estar compuestos de polmeros no se descomponen biolgicamente y son indigeribles; la degradacin fsicoqumica por contacto directo con suelos y qumicos, no representa un problema importante. Sin embargo los geotextiles son afectados por los rayos ultravioletas, por lo que, deben protegerse de la excesiva incidencia de los rayos solares durante su almacenamiento y en algunas fases

de la construccin. Una cubierta de betn asfltico o concreto podra representar una solucin para aquellas zonas en que el material estar permanentemente expuesto a la intemperie. Estas condiciones hacen de los geotextiles, un producto altamente durable y confiable.

Geomallas:Mdulo de estabilidad de la aberturaLa investigacin indica fuertemente que esta propiedad captura eficazmente la interaccin compleja del mdulo de traccin inicial, la rigidez, el confinamiento y la estabilidad. Las geomallas con mayor estabilidad de abertura tienen mejor desempeo.

Forma de las costillasLas costillas cuadradas o rectangulares proporcionan mejor interaccin con el suelo y la subbase. Los productos con costillas cuadradas y rectangulares tienen mejor desempeo que los que tienen costillas redondeadas.

Espesor de las costillasLas costillas ms gruesas proporcionan mejor interaccin con el suelo y la base. Los productos con costillas ms gruesas tienen mejor desempeo que los que tienen costillas ms angostas.

Tamao de las aberturasLas aberturas de las geomallas deben ser lo suficientemente grandes como para permitir que los agregados y el suelo penetren a traves de ellas, pero lo suficientemente pequeas como para proporcionar una trabazn eficaz. La investigacin indica que una abertura de entre 0.9 y 1.5 pulgadas tiene el mejor desempeo con la mayor parte de las combinaciones de agregados y suelo de las bases para carreteras.

Eficiencia de las unionesLa investigacin indica que las uniones de las geomallas deben ser lo suficientemente fuerte como para confinar las partculas de la base eficazmente. Las geomallas con mayor eficiencia de unin tienen mejor desempeo.

Georedes:Consisten en mallas de polietileno de mediana o alta densidad de entramado romboidal de 5 mm a 10 mm de espesor y aproximadamente 1.0 a 1.5 m de ancho, suministradas en rollos de alrededor de 100 m de longitud.

Pueden estar adheridas a geotextiles por una o ambas caras de modo de impedir tanto la fuga de los finos en la conduccin de lquidos, como la colmatacin por depositacin en el plano de la geored.

Todas las georedes actualmente disponibles estn hechas de resina de polietileno. La densidad vara desde 0.94 hasta 0.96 g/cm3, con el valor ms alto para los productos ms rgidos. La resina es formulada con un 2.0% a 2.5% de negro de humo y con un 0.25% a 0.75% de aditivos, que sirven como ayudas en el proceso de fabricacin y como oxidantes.

Geomembranas:

ndice de fluidezDetermina la uniformidad del polmero, parmetro de importancia en el aseguramiento de calidad

Resistencia al impactoEvaluacin del comportamiento de las lminas (material y espesor) y del eventual uso de geotextiles sobre la geomembrana con el fin de amortiguar la cada de materiales.

Resistencia al punzonamientoEs el de mayor relevancia en el diseo de revestimientos geosintticos, pero hay que entenderlo como la fuerza necesaria para perforar la geomembrana bajo un procedimiento estndar. No obstante hay que considerar que en algunos casos, no es la carga la variable independiente del efecto punzante, sino la cantidad de deformacin impuesta a la geomembrana. Este efecto es controlado, evitado o minimizado por medio de geotextiles (no tejidos agujados) o revestimientos geosintticos de bentonita (GCLs) bajo la geomembrana y con capas de suelo de proteccin.

FriccinFriccin del suelo con el revestimiento geosinttico y del coeficiente de friccin entre los geosintticos que comprenden el revestimiento, para evitar el colapso del sistema por deslizamiento de un talud, teniendo como superficie de falla el revestimiento. Puede ser llevado a cabo reproduciendo satisfactoriamente las condiciones reales del terreno por medio de equipos de corte directo: tipo de suelo y granulometra, grado de compactacin, condicin de humedad del suelo y presin de confinamiento del revestimiento.

DurabilidadLa durabilidad de la geomembrana es un aspecto que concierne a todas las aplicaciones.

El requerimiento insuficiente de resistencia frente a agentes agresivos ocasionar la falla prematura del sistema por degradacin o deterioro del material.

Por otra parte el sobredimensionamiento de la durabilidad de la geomembrana puede implicar, ya sea un costo excesivo del material o el desmedro de otras propiedades importantes.

La resistencia qumica de las geomembranas es de especial inters en aquellos sistemas destinados a la contencin de desechos. Los rayos UV son catalizadores del envejecimiento de los polmeros. La adicin de negro de humo (carbn black) evita el envejecimiento prematuro del material.

Las prdidas voltiles se refieren a la evaporacin de solventes y plastificantes presentes en la geomembrana.

Permeabilidad al vapor de agua Si bien el coeficiente de conductividad hidrulica es un parmetro relevante de las geomembranas en el diseo, su determinacin es relativa ya que es alterada por la composicin qumica del soluto o solvente (lixiviados, relaves, etc).

1.5Introduccina lasgeomallas para pavimentos flexibles

Desdehacecercade25 aos,las geomallascompiten enmuchos campos conlos geotextiles, demostrando sueficiencia enel mejoramientode subrasantes yenel refuerzo de material granular. Pese a que estematerial tiene un perodo de desarrollo menorque el delos geotextiles,escala vigorosamentehacia su auge pueses muy utilizadoen pases desarrollados.

No sera acertadopensarenlas geomallascomoel reemplazo delosgeotextiles,ya que enaplicacionesespecficas cadauno tienesu margen,pero si como uno delos productos para refuerzodemayor proyeccin.Su crecienteparticipacinenel mercadoseconstata conel hecho de queunproductorestadounidense promedio ha instaladoenlos ltimos 15 aos ms de 75 millonesdem2en estructuras derefuerzoensu pasy quepara 1987el50%delos muros decontencinconstruidosen NorteAmricausaron geomallasparaestabilizarsus materiales yreducirpendientesen taludes (Tensar,1997).

Enuna comparacin porprecio frentea los geotextiles las desventajas delas geomallaspuedenserequilibradas, o al menos disminuidas, conunanlisis beneficio /costo. Desdeelpunto de vista operativo sedeben tenerencuenta las ventajas constructivas que presenta la geomalla (facilidaddeinstalacin,rigidez,soporteal equipo detrabajo,etc.).Desde el punto de vistaeconmico,y hablandoen trminos generales, dependiendodelascondicionesde la obra ydelos materiales se puedenencontrarahorros que conduzcan a la factibilidadeconmica delproyecto.

A manerade ejemplo, sepuedenrealizarclculos del ahorroen espesordecapas comparando losespesores dela subbaseenun diseo sin refuerzo,unocongeomalla y uno congeotextil. Los clculos realizados merecenunanlisis posteriorde mayorprofundidad queincluya factores comoefectividad del diseo y sensibilidad delmismo a modificacionesenlas variables de entrada

90%

80%40%

54%70%

60%

50%100%

40%

30%60%

46%20%

10%

0%

100%

No reforzadoGeomallaGeotextil

Refuerzo

EspesordesubbaseEspesorahorradoen subbase

Comparacinde los porcentajes de espesor sin refuerzo

Existendiversosmtodosparaaumentarlacapacidaddecargade suelosblandos.

Unodeestoselmsantiguoyaunefectivo,consisteenreforzarel suelomedianteconfinamientolateraldelaspartculasdematerialy aumentarsu resistencia a la tensin.

Latecnologaactual,permiteelusodeproductossintticos diseadosespecficamenteparaobtenerelmismoefectode

17* www.revistas.unal.edu.com

confinamientolateralyresistenciaalatensin,comopuedenser las geomallasorientadas o Coextruidas :

Las geomallasorientadas o Coextruidas :

Sonestructuraselaboradasabasedepolmeros,queestn conformadasporunaredregulardecostillasconectadasdeforma integradaporextrusin,conaberturasdesuficientetamaoparala trabazndel suelo,piedra u otromaterial geotcnico circundante.

Laprincipalfuncindelasgeomallascoextruidases indiscutiblementeelrefuerzo;el usodeltipodegeomallaestligado aladireccinenquelosrefuerzossetransmitenenlaestructura, porejemplo,enaplicaciones talescomo:

MurosenSuelos Reforzado oenTerraplenes.

Seutilizangeomallasmono-orientadasquesongeomallasconuna resistenciayrigidezmayorenelsentidolongitudinalqueenel transversal.

Mientras que enestructurasenquela disipacin delos esfuerzos se realizadeformaaleatoriayentodaslasdirecciones,comopor ejemplo:

EstructurasdePavimentos oCimentaciones Superficiales.

Seutilizangeomallasbi-orientadasobi-direccionaleslascualesno tienenuna diferenciaconsiderable frenteasuspropiedades en los 2 sentidos.

Lasgeomallascoextruidasgeneranunincrementoenlaresistencia al cortedel suelo.

Durantelaaplicacindeunacarganormalalsueloblando,estees compactadodemaneraqueseproduzcaunainteraccinentrelas

capasdesueloquerodeanlageomalla.Conestascondiciones,se requerirunacargaconsiderablementemayorparaproducirun movimientoenelsuelo.

Elcompuestosuelo-geomallareducelaresistenciaalmovimiento, por lotanto,el usodelasgeomallasproduceunacondicin llamada cohesin,inclusiveenmaterialesgranulares.Elcompuesto combinalaresistenciaalacompresindelsueloconlatensinde lageomalla,paracrearunsistemaquepresentaunamayorrigidez yestabilidadqueunsuelosinningnelementoquesoporteestos esfuerzos.

1.5.1Clasificacin

Tenemos2tipos,loscualesseenuncianyseilustrana continuacin:

a. GeomallasCoextruidasMono-orientadas

Figura 1.6 GeomallasCoextruidasMono-orientadas

18* http://www.ing-civil.com/geosinteticos

Lasgeomallasmono-orientadassonestructurasbi-dimensionales producidasdepolietilenodealtadensidadutilizandounprocesode extrusinseguidodeunestiramiento mono-direccional.

Esteprocesopermiteobtenerunaestructuramonolticaconuna distribucinuniforme de largas aberturaselpticas, desarrollado ascongranfuerzaalatensinygranmodulodetensinenla direccin longitudinal. La estructura de este tipo de geomallasproveeunsistemadetrabaznoptimaconelsueloespecialmente detipo granular.

Este tipo de geomallas,en el suelo posee gran resistencia a los esfuerzosdetensin,soportandohasta165KN/m,todoestoda comoresultadoelconceptodeestructura ensueloreforzado, similaral concepto del hormign ydel acero derefuerzo.

b. -GeomallasCoextruidasBi-Orientadas

Figura 1.7 GeomallasCoextruidas Bi-Orientadas

19*http://www.ing-civil.com/geosinteticos

EstetipodeGeomallassonestructurasbidimensionalesfabricadas depolipropileno,qumicamenteinertesyconcaractersticas uniformesyhomogneas,producidasmedianteunprocesode extrusiny luegoestiradas deforma longitudinaly transversal.

Esteprocesogeneraunaestructuradedistribucinuniformede espaciosrectangularesdealtaresistenciaalatensinenambas direccionesyunaltomdulodeelasticidad,estaestructurade geomallapermiteuna ptima trabazn conel suelo.

Estetipodegeomallasecomponedeelementosynudosrgidosque proveen ungranconfinamiento.

Sonprecisamenteefectivasparareforzarestructurasdepavimentos rgidos yflexibles.

1.5.2 ProcesodeFabricacin

Para el caso de las geomallasen polietileno y polipropileno, el proceso defabricacinesel mismo.Inicialmente se tienden lminas del material en el que se procede a realizarunasperforacionescuadradas o elpticas, de forma uniforme y controlada sobre toda la lamina, segn el caso la lamina perforada recibe un estiramiento en una o 2 direcciones, en la cual se realiza a temperaturas y esfuerzos controlados para evitar la fractura del material mientras que se orientan las molculas en el sentido de elongacin.

1.5.3Funciones yaplicaciones

Elusodelasgeomallascoextruidasbi-orientadasymono- orientadas,endiferentescamposdeaplicacinsedefine bsicamenteporsufuncinderefuerzo.Estafuncinserealiza cuandolageomallainiciauntrabajoderesistenciaalatensin complementandoconuntrabazndeagregadosenpresenciade diferentes tipos demateriales.

Lasprincipalesaplicacionesdelasgeomallascoextruidasmono- orientadas sonlas siguientes:

Estabilizacinde SuelosBlandos.RefuerzodeTerraplenes conTaludes Pronunciadosy Diques.RefuerzodeMuros yTaludes.Ampliacin de Crestas dTaludes.ReparacindeCortesen Taludes.ReparacindeDeslizamientos.Estribos, Muros,AletasdePuentes.Muros Vegetadoso Recubiertos conHormign.

Lasprincipalesaplicacionesdelasgeomallascoextruidasbi- orientadassonlas siguientes:

RefuerzoenBasedeCaminosPavimentadosynoPavimentados.RefuerzoenEstructuras de Pavimentos de Pistas de Aterrizaje.

TerraplenesparaCaminos yVas Frreas.Como Sistema deContencinsobreRocas Fisuradas.Refuerzodebajo delBalasto delasVas Frreas.

Enmurosdesueloreforzado,sabemosquelosesfuerzosprincipales estnenunasoladireccindebidoalapresinlateraldetierras que el suelo retenidoejercesobrela estructura.

Mientrasquepararefuerzoenestructurasdepavimento,los esfuerzosverticalesgenerados poreltrfico, sondisipadas envarias direcciones,porloqueeldiseodelageomallapararealizarel refuerzodebetenerlasmismaspropiedadesmecnicastantoenel sentido longitudinal comoenel transversal.

a) Estabilidadde Taludes

b) Refuerzo deSub-rasante

20*http://www.perforoc.com/esp/servicios_3.html

21*http://www.interdisenos.com.co/index1.html

c) Refuerzo de Capas deRodadura

1.6Normasdeensayosyespecificacionestcnicasde elaboracin de geomallas.

Lasgeomallasestructuralessernunaestructurademalla integralmenteformada,fabricadadepolipropilenoresistenteala tensinconpesomolecularycaractersticasmolecularesque generen:

Altaresistenciaalaprdidadecapacidaddecargao integridadestructural,cuandolaGEOMALLAsesometaa tensinmecnicadurantesu instalacinenobra.Altaresistenciaalaprdidadecapacidaddecargaointegridadestructural, cuando la GEOMALLA se someta a condiciones medioambientales.AltaresistenciaaladeformacincuandolaGEOMALLAse someta aesfuerzos detrabajos.

LasGEOMALLASestructuralesresistirnlaaplicacindeesfuerzos detrabajo con:

22*http://www.ingenieria-arquitectura-basf-cc.es/profesionales/obra/duplicacion-calzada-m-503;jsessionid=888D8B43DBC0FD3060570AEC674BAFBD?basf.id=563dd699-ec3c-4f58-af6a-0458045234e6Suelos compactados o materialespararelleno.Seccionescontiguasentraslaposyempotramientosensuelos compactadoso materiales derelleno.

LasGEOMALLASestructuralestendrnrigidezflexuralsuficiente paralograrunainstalacineficazin-situsobresuelosblandoso hmedosylaresistenciatorsionalsuficientepararesistirel movimientoenelplanodesueloscompactadosomaterialespara relleno, cuando estos estn sujetos a desplazamientos laterales rotacionalespor la aplicacin decargas.

Lasgeomallasestructuralestendrnadicionalmentelas caractersticasenlistadasen;lasiguientetabla.Dichas caractersticas se obtuvieron de los ensayos GRI-GG287, ASTM D5732-95,ASTMD5818,ASTMD6637,EPA9090DELANORMA AMERICANA.

Propiedad

MtododepruebaUnidades

Tipo1IDH_FT13

Tipo2IDH_FT14

Mdulodeestabilidaddeabertura20cm-kg

Kinney- 01cm-kg/grado3.26.5

Formadela costillaIDH_FT16ObservacinNocorresponde

Rectangularo cuadrada

Rectangularo cuadrada

EspesordelacostillaIDH_FT17Medicin

pulgadas

(mm)

0.03

(0.76)

0.05

(1.27)

Tamaonominalde aberturaIDH_FT18

Medicindedimetro interior

pulgadas

(mm)

1a 1.5

(25a33)

1a 1.5

(25a33)

EficienciadelasunionesIDH_FT19GRI-GG2-87%9393

RigidezalaflexinIDH_FT20

ASTMD1388-96mg-cm250,000750,000

Mdulomnimoinicialrealen usoIDH_FT21

ASTMD6637-01

- MDlibras/pies(kN/m)

17,140

(250)

27,420

(410)

- CMD

libras/pies

(kN/m)

27,420

(400)

44,550

(620)

Dimensiones y Despachos

Lasgeomallas estructurales seentregaranindividualmente enel sitiodetrabajoenformaderollo,cadaunoidentificado y nominalmentemidiendo 3m(9.8 pies)o 4m (13.1 pies) deanchoy75 m (246.06 pies) delargo.

Las GEOMALLAS estructurales pueden ser cortadas a longitudes o anchuras determinadas para satisfacer los diseos de INGENIERIA Civil Aplicado en Pavimento.

Las GEOMALLAS estructurales pueden ser cortadas a longitudes o anchuras determinadas para satisfacer los diseos de INGENIERIA Civil Aplicado en Pavimento.

Captulo2

Pavimentos

2.1 Aspectos Generales

Eslasuperficiederodamientoparalosdistintostiposdevehculos, formada por el agrupamiento decapas de distintos materiales destinados a distribuir y transmitir las cargas aplicadas por el transito al cuerpodel terrapln.Lascondicionesnecesariasdeunpavimento paraunadecuado funcionamiento son las siguientes: anchura, trazo horizontal y vertical, resistenciaadecuada alas cargas paraevitar lasfallasylos agrietamientos,adems de una adherencia adecuada entre el vehculo y el pavimento aun encondiciones hmedas. Deber presentarunaresistenciaadecuadaalosesfuerzosdestructivosdel trnsito,delaintemperieydelagua.Debetenerunaadecuada visibilidad ycontar con un paisaje agradable para no provocar fatigas.

Para cumplirsu funcinlaestructura de un pavimento debe serSEGURA, COMODA y DURABLE.SEGURA:Una textura superficialadecuada para que los vehculos no se deslicen, con adecuado drenaje superficial para evacuar rpidamente el agua y un color que evite los reflejos y el encandilamiento.

COMODA: La superficie debe ser regular transversal y longitudinalmente para evitar los brincos u oscilaciones de los vehculos ylograr un bajo nivel de ruido.

DURABLE:Selograconlosmejorescriteriosdediseo,ptima calidaddelosmaterialesyadecuadastcnicasconstructivasque garanticen,dentrodelmenorcosto,elcumplimientodeldiseoen la vidatil estimada.

Figura 2.1 Capas depavimento

2.2Capas de un PavimentoElelementoprincipaldelaestructuraqueseilustraesel pavimento,el cual est compuesto de:

23*http://www.trituradoselchocho.com.co/boletines/boletin1.htm

Superficie derodamientoBaseSub-base(no siemprese usa)Sub-rasante

2.2.1 SUPERFICIE DERODAMIENTOLasuperficiederodamientodebetenercapacidadpararesistirel desgasteylosefectosabrasivosdelosvehculosenmovimientoy poseersuficienteestabilidadparaevitardaosporelimpulsoylas rodadasbajolacargadetransito.Adems,sirveparaimpedirlaentradadecantidadesexcesivasdelaguasuperficialalabaseylas subrasantedirectamentedesdearriba.Sufuncinprimordialserprotegerlabaseimpermeabilizandola superficie,paraevitarasposiblesinfiltracionesdelaguadelluvia que podra saturartotal o parcialmentelas capas inferiores.Lasuperficiederodamientoestformadaporcapasdeconcreto asfltico(tratamientosuperficialbituminoso),concretohidrulicoo adoquines.La superficie de rodamiento puede variar en un espesor desde menos de1 pulgada en elcasodeltratamiento bituminoso superficial usado por su bajo costo en caminos de transito ligero, hasta 6 pulgadas o ms de concreto asfalto usado para caminos de trnsito pesado.

Figura 2.2 Pavimentacin24*http://amivtac-jalisco.org/%C2%BFSabias-que----.php

Datos tcnicos:

Tendrn las siguientes caractersticas: Mat. Asfltico: Deber ser cemento asfltico de penetracin 60- 70.ridos: debern tener la granulometra especificada a continuacin:

Tabla Granulometria de los aridos empleados en la carpeta asfaltica

Un punto inicial para el diseo es escoger el porcentaje de asfalto para el promedio de los lmites de vacos de aire, el cual es 4%.

2.2.2 Base

Labaseesunacapa(ocapas)demuyaltaestabilidadydensidad. Suprincipalpropsitoeseldedistribuirorepartirlosesfuerzos creadosporlascargasrodantesqueactansobrelasuperficiede rodamientoparaquelosesfuerzostransmitidosalasubrasanteno seantangrandesqueden porresultadounaexcesivadeformacino desplazamiento delacapa decimentacin.

Estacapatieneporfinalidad,ladeabsorberlos esfuerzos trasmitidos por las cargas de los vehculos y, adems, repartir uniformementeEstosesfuerzosalasubbaseypormediodeesta al terrenodefundacin.

Elvalorcementanteenunabaseesindispensablepara proporcionarunasustentacinadecuadaalascarpetasasflticas delgadas.Encasocontrario,cuandolasbasesseconstruyencon materialesinertesysecomienzaatransitarporlacarretera,los vehculos provocan deformaciones transversales.

Enelcasodelagranulometra,noesestrictamentenecesarioque losgranostenganunaformasemejantealaquemarcanlas fronterasdelaszonas,siendodemayorimportanciaqueelmaterial tengaunVRS(valorrelativodesoporte)yunaplasticidadmnima; ademsserecomiendanocompactarmaterialesenlasbasesque tenganuna humedad igualo mayorquesu lmite plstico.

ElmaterialGRANULAR que se empleaenla base,debellenarlos siguientes requisitos:

Serresistentea los cambiosdehumedad y temperatura.

Nopresentarcambios devolumenqueseanperjudiciales.

Elporcentajededesgaste,segnelensayodeLosngelesdebeserinferiora 50.

LafraccindelmaterialquepaseeltamizNo.40,hadetener unLimiteLiquidodel25%,yunndicedePlasticidadinferior a 6.

El C.B.R. dediseodebesersuperior al50%.Por lo generallacapabaseseempleapiedratrituradaochancada,gravao mezclasestabilizadas

Figura 2.3 Pavimentacindecarrildeautopista

Granulometras de las clases de bases:

Base Clase 1: Son bases constituidas por agregados gruesos y finos, triturados en un 100%

25*http://www.coprisa.es/9-pavimentacion-asfaltar-autopista-a-1

Base Tipo A y B segnGranulometras - Especificaciones del MOP

Base Clase 2: Son bases constituidas por fragmentos de roca o grava trituradas, cuya fraccin de agregado grueso ser triturada al menos el 50% en peso.

Base Clase 2 segn Granulometra

Base Clase 3: Son bases constituidas por fragmentos de roca o grava triturada, cuya fraccin de agregado grueso ser triturada al menos el 25% en peso

Base clase 3 segnGranulometras - Especificaciones del MOP

Base Clase 4: Son bases constituidas por agregados obtenidospor trituracin o cribado de piedras fragmentadas naturalmenteo de gravas

Base clase 4 segnGranulometras - Especificaciones del MOP

2.2.3 SUB-BASE

Realmentese tratadeunabasede menorcalidadyaquealestarms alejadadelascargasdeltrfico,estas lelleganms atenuadas.Enmuchoscasossehaatribuidotambinalasub-baseunafuncin drenante,enparticularcuandolascapasinferioressonpoco permeables.

Sinembargoestonodebeserconsideradocomogeneralenalgunos casoselquelasub-baseseamuypermeablepuedeserperjudicial para laestructura,porsu capacidaddealmacenarmuchaagua.

2.2.3.1Caractersticasdelasub-base

Principalescaractersticasquedebetenerlasub-base:

Controlaroeliminarenloposible,loscambiosdevolumende elasticidad yplasticidadperjudicialesquepudieratenerel material dela sub- rasante.

Controlarlaascensincapilardelaguaprovenientede las capasfriticascercanasodeotrasfuentes,protegiendoasel pavimento contralos Hinchamientosquese producen en pocasdehelada. Estehinchamientoes causadopor el congelamiento del agua capilar,fenmeno que se observa especialmenteensueloslimosos,dondelaascensindelagua capilares grande.

Elmaterial de lasub- base debe ser seleccionadoy tener mayorcapacidadde soporteque elterreno de fundacin compactado.Estematerial puede serarena,grava, escoria de altos hornos o residuos de material decantera. Sila funcin principal dela sub- basees deservirdecapade drenaje,el materialaemplearsedebesergranular,yla cantidaddematerialfino(limoyarcilla)quepaseeltamizNo. 200 no ser mayordel8%

Figura 2.4 Sub-baseGranularencapasdepavimento

Granulometra de la sub-base

Sub-base Clase1: Son sub.-bases construidas con agregados obtenidos por trituracin de roca o grava.

Sub-base Clase 2: Son sub.-bases construidas con agregados obtenidos mediante trituracin o cribado en yacimientos de piedras fragmentadas naturalmente o de gravas.

Sub-base Clase 3: Son sub-bases construidas con agregados naturales y procesados.

26*http://www.uc.cl/sw_educ/construccion/urbanizacion/html/concepto.html

Clases de Sub-bases segnGranulometras - Especificaciones del MOP

2.2.4 Sub-rasante

Lasub-rasanteotambinllamadoterrenodefundicineslacapade cimentacin,laestructuraquedebesoportarfinalmentetodaslas cargas quecorrensobre elpavimento.

Enalgunoscasos,estacapaestarformadasoloporlasuperficie natural del terreno o sino dela partesuperior de un relleno debidamentecompactado.

Enotroscasosmsusuales,serelterrenoelquesecompacteuna vezquesehacortadoelnecesarioolacapasuperiorendondeha requerido terrapln.

Enelconceptofundamentaldelaaccindelospavimentos Flexibles,elespesorcombinadodelasub-base(siseusa),dela baseydelasuperficiederodamientodebeserlosuficientemente grandeparaquesereduzcanlosesfuerzosqueconcurrenenla sub-rasante a valores que no sean tan grandes como para que produzcanunadistorsinodesplazamientoexcesivosdelacapade suelo dela sub-rasante.

Frecuentemente,lasdeficienciasenlaconstruccindebidasa problemasdela sub-rasantenosedetectanporencontrarse ocultasenel pavimentofinal;sinembargopuedenaparecer enelpavimentodespusdelaexposicinaltrficoyalmedio ambiente.

Principales caractersticas quedebeteneruna sub-rasante:Si el terreno de fundacin es psimo, debe desecharse el materialquelocomponesiemprequeseaposible,ysustituirse esteporunsuelodemejorcalidad.

Sielterrenodefundacinesmalo,habrquecolocarunasub base dematerial seleccionado antes decolocar la base.

Sielterrenodefundacinesregularobueno,podra prescindirse delasub base.

Figura 2.5 Sub-rasante envia

27*http://carreterasyvias.blogspot.com/2007_11_01_archive.html

2.3Tiposdepavimentos

Bsicamente existen tres tiposde pavimentos: rgido,flexibles, articulado.

2.3.1Pavimento rgido

Los pavimentos tpicamente rgidos, son los de concreto. Estos pavimentos difieren mucho de los de tipo flexible.

Los pavimentos de concreto reciben la carga de los vehculos y la reparten a un rea de la sub-rasante.

Lalosaporsualtarigidezyaltomduloelstico,tiene un comportamientodeelementoestructuraldeviga.Ellaabsorbe prcticamente toda la carga.

Estos pavimentos han tenido un desarrollo bastante dinmico. De acuerdo al adelanto tecnolgico y cientfico correspondiente a la estructura de concreto

Figura 2.6 Estructura deunpavimento rgido

28*http://www.uc.cl/sw_educ/construccion/urbanizacion/html/conceptos/9.html

Est conformadosuperficialmenteporlosasdeconcreto apoyadassobreunaestructura granularcalculada de acuerdoa la capacidad desoportedel terreno,que enalgunos casos sedenomina sub-base, y al volumen del trnsito,paragarantizarsurigidez.Selellama rgido porqueal ser sometido a las cargas del trnsito debenser prcticamentenulas las deformaciones que ocurran,tieneuncosto inicial mselevado que el flexible, su periodo de vida varaentre 20y 40 aos;el mantenimiento querequiere esmnimo y solo se efecta (comnmente)enlas juntas delas losas.

2.3.2Pavimento Flexible

La estructura de pavimento flexible est compuesta por varias capas de material.Cada capa recibe las cargas por encima de la capa, se extiende en ella, entonces pasa a estas cargas a la siguiente capa inferior. Por lo tanto, la capa ms abajo en la estructura del pavimento, recibe menos carga.Conel fin deaprovecharal mximoestapropiedad,las capas son generalmente dispuestasenordendescendentede capacidadde carga,porlo tanto la capa superiorser la queposeela mayor capacidad decarga dematerial (yla ms cara) y la dems baja capacidad decarga dematerial (yms barata) ira enla parte inferior.

2.3.2.1Capas deun pavimento flexible

La tpicaestructura deun pavimento flexible consta delas siguientes capas:

Capasuperficial: Esta es la capa superiory la capaque entraen contacto conel trfico.Puede estarcompuesta poruno o varias capas asflticas.

Base:Esta es la capa quese encuentra directamente debajodelacapa deSuperficial y,engeneral,secomponede agregados (ya sea estabilizado o sinestabilizar).

CapaSub-base:Esta es la capa (o capas),estnbajola capa de base.La Sub-baseno siempre es necesaria.

Figura 2.6 Estructura deunpavimentoflexible

2.3.2.2 Duracin deunPavimento Flexible

La duracin til de un pavimento puede definirse como el perodo durante el cual se espera que la estructura de pavimento contine en funcin sin una prdida apreciable de su valor de soporte, y mantenga una condicin superficial aceptable.La duracin del pavimento puede ampliarse mediante varias medidas para su conservacin, as como mediante la construccin planeada en etapas.

La construccin en etapas consiste en aplicar capas sucesivas de pavimento de acuerdo con un diseo, tomando en cuenta la distribucin de cargas de trfico durante un tiempo programado.


La vida til de un pavimento flexible es de 10 aos a 20 aos pero todo esto depende de algunos factores tales como la falta de mantenimiento preventivo, el deterioro ocasionado por las aguas, los combustibles que derraman los automotores y el trnsito de vehculos pesados por vas que no han sido diseadas con este propsito.

2.3.2.3Finalidad de unPavimento Flexible

Tienela finalidad dehacer cumplirlos siguientespropsitos:

Soportarytransmitirlascargasquesepresentanconelpasodelos vehculos.

Serlo suficientementeimpermeable

Soportareldesgasteproducido porel transito y porel clima

Mantener unasuperficiecmodayseguro(antideslizante)para el rodamientode los vehculos

Mantener 1grado de flexibilidad para cubrir los asentamientos que presentela capa inferior(base o subbase)

2.3.2.4 Ventajasy desventajas deunPavimentoFlexible

Pavimentos Rgidos

1.- Mayor vida til (mnimo 30 aos).

2.-La calidad de la superficie se mantiene por muchos aos, y bsicamente se conserva la estructura del pavimento.

3.- Resiste ataques qumicos (aceites, grasas, combustibles).

4.- Mayores resistencias mecnicas y a la abrasin; la resistencia de los materiales aumenta con la edad.

5.- Estructuras menores de pavimentacin (no ms de 2 capas).

6.- Permite el flujo de transito por mayores periodos.

7.- Como funcin de la textura superficial, mayor resistencia al deslizamiento.

8.- Mantiene casi integra la capa de rodamiento, no es tan sensible a la intemperie.

9.- Mayor distancia de visibilidad horizontal, proporcionando mayor seguridad.

10.- Facilidad de construccin. Puede ser ejecutado con equipos convencionales.

Pavimentos flexibles

1.- Vida til mxima de 10 aos.

2.- Son frecuentes los baches, hundimientos y roderas, causan daos a los vehculos.

3.- Es muy afectado por los mismos productos.

4.- Las deformaciones y deterioros que sufren disminuyen comodidad y seguridad, la resistencia tiende a disminuir, principalmente en climas calientes

5.- Requiere mayores excavaciones, movimiento de tierras y son ms las capas a colocar.

6.- Las acciones rutinarias de conservaciones y reparaciones frecuentes interrumpen el trafico y hacen ms costosa la carretera

7.- Superficie que pierde textura rpido, principalmente en condicin hmeda.

8.- Las altas temperaturas y lluvias promueven perdida de material.

9- Una visibilidad ms reducida durante la noche y en condiciones climticas adversas.

10.- Requieren plantas de asfalto y equipo especializado.

2.3.3 PAVIMENTOS ARTICULADOSODE ADOQUINES:

Figura 2.7 Estructura deunpavimentoarticulado

Estcompuestoporpequeosbloquesprefabricados,normalmente deconcretoqueseasientansobreuncolchndearenasoportado poruna capa de sub-base o directamentesobrela sub-rasante.Sudiseo,comotodopavimento,debeestardeacuerdoconla capacidadde soportede la subrasanteparaprevenirsu deformacin.


Captulo3

Refuerzo encarreteras con Geomallasbiaxiales

Lospavimentosflexiblessecaracterizanporsersistemasmulticapa,loscualesestndiseadosparaabsorberydisiparlos esfuerzosgeneradosporeltrfico,porlogeneralestasestructuras poseencapasdemejorcalidadcercadelasuperficiedondelas tensiones sonmayores.

Tradicionalmenteunpavimentorgidotrabajadistribuyendola cargaaplicadahastaquellegueaunnivelaceptableparala subrasante.

Estetipo depavimentoloconformaunacarpeta asfalticosobreuna capadebasequepuedeserpiedrapartida,gravabiengraduadao materialesestabilizados(concemento,caloasfalto)yunasubbase conmaterialde menorcalidad.

Estepavimentonosproporcionaunniveldevidade20a40aos, elmantenimientoesmnimosoloselorealizacomnmenteenlas juntas dela losa.

3.1 Introduccin

La metodologa que se presenta a continuacin se basa en la versinde1993delmtododediseodepavimentosflexiblesdelaAASHTO.Lacualhasidomodificadaparapoderexplicarla contribucin estructural de las geomallasbiaxiales coextruidas, segn las investigaciones desarrolladas.

Figura 3.1 Seccin tpicadeEstructurasdePavimento Flexible.

La modificacindelmtododelaAASHTOempleandogeomallas

biaxialescoextruidaspararefuerzodepavimentosflexibles,se realizcon base con ensayos de laboratorio y verificaciones en campo.

3.2 Mecanismo derefuerzo generados porlasGeomallas

A travsde varias investigaciones, se haencontrado que los 3 mecanismosprincipalesderefuerzoqueproporcionaunageomallabiaxial sonlos que enunciaremos.

3.2.1Confinamiento LateraldelaBase oSubbase.

Todoestoselograatravsdelafriccinytrabazndelageomalla conel agregado.

Estosepresentadebidoa que losmdulos delosmateriales granularessondependientesdelestadodeesfuerzos,alaumentar elconfinamientolateral,aumentaelmdulodelacapagranular sobrela geomalla.

31*www.google.com/pavimento_rigido

Figura 3.2 confinamiento lateral generado porla geomallaenun material granular.

3.2.2 Mejoramientodelacapacidadportante.

El mejoramiento de la capacidad portante, que suele estar relacionado con el uso de una geomalla sobre sub-rasantesblandas en aplicaciones sin pavimento, es el resultado de un cambio en el modo de fallas crticas de la subrasantedesde un corte localizado, que se caracteriza, en general, por una falla de ahuellamiento profundo, hasta una falla de capacidad portante general. As se logra un eficaz mejoramiento de la capacidad portante de la subrasante,como consecuencia de la disipacin de la presin en la interfaz de la subrasante con la geomalla (Figura 3). En general, este sistema se implementa en las superficies sin pavimentar en las que se requiere una estabilizacin con el fin de obtener una superficie de trabajo estable.

32*http://israeltextex.blogspot.com/2010/11/geomallas.html

Figura 3.3 Capacidad Portante.

3.2.3 Membrana Tensionada

Este efecto se origina en la propiedad por la cual un material flexiblealongado,aladoptarunacurvaporefectodelacarga,el esfuerzonormalsobresucaracncavaesmayorqueelesfuerzo sobrelacaraconvexa,lacualsetraduceenquebajolaaplicacin decargaelesfuerzoverticaltransmitidoporlageomallahaciala sub-rasanteesmenorqueelesfuerzoverticaltransmitidohaciala geomalla.

Todoesteproblemaocurreennivelesdedeformacindemasiados altoscomolosquesuelenpasarenvassinpavimentardespusde unnmero derepeticionesdecarga elevada.

Deacuerdoconloplanteadoenloanterior,elmecanismodemayor importanciaparalasestructurasvariaseselconfinamientolateral, medianteelcualsealcanzaran3beneficiosprincipalesquelosenunciaremos:

33* http://oswaldodavidpavimentosrigidos.blogspot.com/

RestriccindeldesplazamientolateraldelosagregadosdelaBase o Sub-base

Lacolocacindeunaovariascapasdegeomallasdentrooenlfondodelascapasdelabasepermitirlainteraccinporcortante entreelagregado ylageomalla,amedidaquelabase tratad desplazarselateralmente.

Lacargaporcortanteestrasmitidadesdeelagregadodelacapa granularhacia lageomalla y la colocaen tensin.

Laaltarigidezdelageomallaactapararetardareldesarrollodela deformacinportensinenelmaterialadyacenteaesta,situacin quesegeneraconstantementeenlazonadondeseencuentraun diferencialdetipos de estructura.

Unadeformacinlateralpequeadelabaseosubbasesetraduce enmenordeformacinvertical dela superficiedela va deacceso.

Mejoramientoenladistribucindeesfuerzossobrela sub-rasante

Ensistemasestratificados,cuandoexisteunmaterialmenosrgido pordebajodelabaseosubbase,unaumentoenelmdulodela capadebaseosub-baseresultaenunadistribucindelosesfuerzos verticales ms amplia sobrela subrasante.

Entrminosgenerales,elesfuerzoverticalenlabaseosubrasantedirectamentepordebajodelageomallaydelacargaaplicadadebe disminuiramedidaqueaumentalarigidezdelabase.Estose reflejaenuna deformacinsuperficial menoryms uniforme.

Reduccindelesfuerzoydeformacinporcortesobrela sub-rasanteLadisminucindeladeformacinporcortetransmitidadesdela baseosubbasehacialasubrasanteamedidaqueelcortantedela basetransmitelascargastensionaleshaciaelesfuerzo,sumadoa los menores esfuerzos verticales genera un estado de esfuerzos menosseveroquellevaaunamenordeformacinverticaldela subrasante.

3.3EnsayodeunaestructurareforzadaconGeomallabiaxial coextruida.

Lasconclusionesylosresultadosempricosfueronobtenidos duranteelanlisisdeunaestructuradepavimentoconsecciones reforzadasynoreforzadas,utilizadaspararealizarelensayode pavimento.

Las variables que se estudiaron fueronlas siguientes:

Resistencia delasub-rasante(CBR)Espesordela capa degravaTipo degeosinteticosNumerode ejesequivalentes

Paraverificarlacapacidadderefuerzodelageomallaenlabasede unacarreteraaplicandoprocesosdelaboratorioparapoderobtener datosconfiablesyreproduciblesparamedicionesinsituypara realizarla comparacinentresecciones reforzadas yno reforzadas.

Paraanalizarvariascondiciones,setomaravaloresdeCBRenla sub-rasante.

Lasdimensionesdelascapasderefuerzofueronde2mpor4.5m paradejar0.15mdetraslapoalolargodelavaenelejecentraly0.25m detraslapoalo anchodela carretera entrecapasderefuerzo adyacentes.

Fueroninstaladasvariasseccionessinrefuerzo,teniendodiferentes valoresderesistenciaenlasubrasanteyespesoresdebase.Parala seccintpicadelacarreteraseexcavounazanjadondesecolocounasub-rasantesde0.7myCBRde1%,3%,8%posteriormente,se coloc la geomallay por ltimo se rellencon espesores entre0.25m y 0.50m congrava seleccionada ydebidamentecompactada.

Paralacapadehormignasfalticosemantuvounespesor constante de6mm a lo largo detoda la va.

Msde200ejesequivalentefueronaplicadosporunvehculoque transitabaenunsolo sentido.

El vehculo segua un camino definido por las lneas centrales demarcadasenlacarpetaasfltica,Deestaformasegarantizaba quelas llantas circularan siempreporel mismo lugar.

Elvehculoutilizadoenelensayo,fueuncaminestndarconeje tndemenlapartetraserayunejesencilloenlapartedelantera. Losejes fueroncargados con 85 KN Y 40 KN respectivamente.

Elcaminmantenaunavelocidadconstantede25km/hdesu trayecto,deestaformacadavueltacompletadacada55seg aproximadamente.

Figura 3.4ejetndem.34* http://www.carreteros.org/ccaa/legislacion/carreteras/andalucia/normativa/firmes/apartados/5_5.htm

Lasconclusionesobtenidasen elensayodelasseccionesreforzadas ynoreforzadas,fueronrealizadasatravsdegrficos(enfuncinde la resistencia del suelo de subrasante, nmero de ciclos y coeficientesdecapas),estosgrficospermitenalosINGENIEROS disearcorrectamente,estructurasdepavimentosflexibles utilizando refuerzos conGEOMALLAS COEXTRUIDAS.

3.4 GeomallasTenax

(SONGEOMALLASRIGIDASCON VALORESDEESFUERZOSY MODULOSDERESISTENCIAALTAS),secaracterizanporuna excelentecapacidad de efecto llamado (interlock).

Lostiposdegeomallasconsideradoshansidodivididosen2tipos basndose en losvalores desu resistencia a tensin:

Tipo A, VALORDERESISTENCIAA LA TENSIONDE20KN/MTipo B, VALORDE RESISTENCIAA LA TENSIONDE30KN/M

3.5 Geomallastensar

Las geomallastensar cuentan con una estabilidad dimensional necesariaparareforzarlosmaterialesridosderellenosobre subrasantesnaturalesgraciasaunestrictoconfinamientodelas partculasquelimitansumovimiento.Alaplicarcargasalascapad derelleno,lainfluenciaderefuerzodegeomallasTensarseextiende alolargoyhaciaarribaatravsdelrelleno,distribuyendo eficientementelacargaimpuestasobreunreadeextensin suficiente paraprevenirel punzonamientodela subrasantenatural.

LosdiseosparaconstruccinsobresuelosblandoscongeomallasTensarimplican la determinacinde:

Condiciones decarga mxima

Fortalezadela sub-rasante

Tipo deFortaleza delos materiales derellenodisponibles

Espesorrequeridodelosmaterialesderellenoconelrefuerzo delas geomallasTensar.

Fig.3.5 Geomallatensarenelpavimento

LasgeomallasTensarhansidodiseadasparacumplirconlasms estrictasexigenciascuandosetratadeconstruirsobresubrasantesdepoca resistencia. Estasgeomallascuentanconlamezclaprecisadecaractersticas queles permitendistribuircargasy mejorarla sub-rasantes.

35*http://www.tecnex-sa.com/Productos/Geogrillas/br_spec.pdf3.5.1Caractersticas Principalesde la geomallaTensarESTRUCTURADEMALLAABIERTA:Parainteractuarcon materialesderellenoyformarasunmaterialcompuestoconuna capacidad decarga mayor.

GRANFORTALEZADEUNIONES:Paragarantizarlatransferencia delas cargas a lolargo yanchodela malla.

RIGIDEZTORSIONAL:Parasimplificarlainstalacinyofrecer resistencia a ladeformacin una vez instalada.

DURABILIDAD:Parasobreviviralosesfuerzosdelainstalaciny resistirla degradacinuna vez instalada.

TodasestascaractersticasformanunaCADENAdepropiedades queconfierealageomallasTensarsucapacidadparamejorarel rendimiento desub-rasantesdepoca resistencia.

Estasgeomallashansidocreadasexclusivamenteparareforzarel suelo mejorque cualquierotra cosa quese encuentre bajo tierra.

FIG.3.6 COLOCACIONDEGEOMALLA TENSAR EN CARRETERAS Y AUTOPISTAS36* http://www.tecnex-sa.com/Productos/Geogrillas/br_spec.pdf

3.5.2Diseo paramejorarla sub-rasante

Lassub-rasantesdbiles representanunproblemacomnenla construccindepavimentos.Yaquelasub-rasanteeselcimiento delpavimento,sufalloconducealdeteriororpidodelaestructura del pavimento.

Tradicionalmente,lassub-rasantesdbilesopobreshansido removidasparaserreemplazadasconrellenoimportadoohansido estabilizadas qumicamente.

Ambasopcionessoncarasyconsumenmuchotiempo, especialmente encomparacinconla solucinSpectra.

ElsistemaSpectramejoraeldesempeodelas sub-rasantes existentesdistribuyendolascargassobreunasuperficiems amplia,locualreduceelbombeoyelfallodeesfuerzocortante,al mismotiempoqueaprovechaalmximolacapacidaddecargade las sub-rasantes.

Cuando hay que sobreexcavar o rellenar, las geomallasTensar puedenreduciroauneliminarlanecesidadde sobre excavar, removersuelosdbilesocontaminadoseimportarrellenosselectos caros.Losresultadossonunaconstruccinmsrpidaymenores costos.

Cuandoseconsideralaestabilizacinconcalocemento,las geomallasTensarpuedenbrindarunaalternativa.Sepuedelograr elsoportesineltiempo,elcostoylospeligrosambientalesque entraanlosmtodosdeestabilizacinqumica,ysinimpedirel drenajeinterno.

Cuandoserequierenseccionesderellenoprofundas,lasgeomallasTensarpuedenreducirelespesordelacapaderellenoenhastael50%,lograndoladistribucindecarganecesariaalmismotiempo.

Comoresultadosereducenloscostosderellenoselectoyse completael trabajo ms rpidamente.

Cuandoseconstruyencaminospavimentadosonopavimentados, playasdeestacionamiento,aeropuertos,pistasde rodaje,lneas ferroviariasoauncimientos,elmejoramientodelasubrasantecon geomallasTensarproduceuntrabajomseconmico,ahorra materiales y abreviael tiempo de construccin.

En cualquier suelo dbil, las geomallasTensar distribuyen las cargasimpuestas,mejoranlacapacidaddecarga,reducenel ahuellamientoybrindanunaalternativaaloscostososmtodos convencionales.

FIG.3.7DISTRIBUCIN DECARGAS ENELPAVIMENTOMEDIANTELA GEOMALLATENSAR

37*http://www.tecnex-sa.com/Productos/Geogrillas/br_spec.pdf

FIG.3.8 COMPORTAMIENTODELA GEOMALLA TENSAR EN LASUB-RASANTE

3.5.2 Diseo paramejorarlaBase

Confrecuencia,lossistemasdepavimentofallanprematuramente porqueelmaterialdelacapabaseseesparcelateralmentedelos senderosdelasruedas(carga).Estoproduceelahuellamientoy finalmentela rotura dela superficie del pavimento.

Alproporcionarconfinamiento,elsistemaSpectrapermitequela capabasereforzadaresistaeldesplazamientolateral,mejorandoas eldesempeoestructural del pavimento.

Estesistemanosloesfcildeinstalar,sinoqueahorratiempoy dinero,reduciendolasobreexcavacin,disminuyendolosmateriales necesariosparalaseccindepavimentoyprolongandolavidatildelpavimento.


Almismotiempoquebrindanuncostototalmenor delproyecto,lasgeomallasTensarBXparareforzarlacapabase pueden ayudara cumplirlos calendarios de construccin del pavimentoo hasta facilitarsu terminacinantes delo programado.

ElsistemaSpectraparareforzarlacapabasetambinhatriunfado enlaprueba msdifcil detodas:el desempeoenelmundo real.

LasgeomallasTensarBXhansidoutilizadaspordepartamentos viales estatales, entidades de distrito y municipales locales, as comopropietariosparticulares,demostrandoelvaloreconmicoy estructuraldel sistema Spectra una yotra vez.

FIG.3.9COMPORTAMIENTODELA GEOMALLA TENSAR EN LA BASE


3.6.- MTODO AASHTO PARA PAVIMENTOS FLEXIBLESEl mtodo de diseo AASHTO (American Association of StateHighway and TransportationOfficials), originalmente conocido como AASTHO, fue desarrollado en los Estados Unidos, basndose en un ensayo a escala real realizado durante 2 aos partir de los deterioros que experimentan representar las relaciones deterioro - solicitacin para todas las condiciones ensayadas.A partir de la versin del ao 1986, el mtodo AASHTO comenz a introducir conceptos mecanicistas para adecuar algunos parmetros a condiciones diferentes a las que imperaron en el lugar del ensayo original.Los modelos matemticos respectivos tambin requieren de una calibracin para las condiciones locales del rea donde se pretenden aplicar.

El modelo de ecuacin de diseo est basado en la prdida del ndice de servicialidad (PSI) durante la vida de servicio del pavimento; siendo ste un parmetro que representa las bondades de la superficie de rodadura para circular sobre ella.

Figura 3.10 Grfico Ejes Equivalente (ESAL) vs. Serviciabilidad ilustrando la tendencia. Fuente: Gua para pavimentos flexibles de la AASHTO

Valores de la stndarn normal, ZR, correspondientes a los niveles de confiabilidad, R Fuente: Gua para pavimentos flexibles de la AASHTO

Valores de Nivel de confiabilidad R recomendados Fuente: Gua para pavimentos flexibles de la AASHTO

La confiabilidad en el diseo (R) puede ser definida como la probabilidad de que la estructura tenga un comportamiento real igual o mejor que el previsto durante la vida de diseo adoptada.Cada valor de R est asociado estadsticamente a un valor del coeficiente de STUDENT (ZR). A su vez, ZR determina, en conjunto con el factor "So", un factor de confiabilidad.

3.6.1 Desviacin ESTANDARPara pavimentos flexibles: Desviacin estndar entre 0.30 y 0.50

3.6.2 Nmeroestructuralindicativodelespesortotalrequeridodepavimento (SN)

Figura 3.11 Estructura esquemtica de un pavimento flexible

SN = a1 D1 + a2 D2 m2 + a3 D3 m3 + ........ + anDnmn

a = coeficiente estructural de la capa D = espesor, en pulgadas, de la capa m = coeficiente de drenaje de la capan = nmero de capas40*http://www.imcyc.com/revistacyt/mar10/artportada.htm

3.6.3 CoeficientesestructuralesLos materiales usados en cada una de las capas de la estructura de un pavimento flexible, de acuerdo a sus caractersticas ingenieriles, tienen un coeficiente estructural "a". Este coeficiente representa la capacidad estructural del material para resistir las cargas solicitantes. Estos coeficientes estn basados en correlaciones obtenidas a partir de la prueba AASHO de 1958-60 y ensayos posteriores que se han extendido a otros materiales y otras condiciones para generalizar la aplicacin del mtodo.

Valores mnimos en pulgadas. Fuente: Gua para pavimentos flexibles de la AASHTO

Coeficiente estructural de la carpeta asfltica(a1)Si se conoce el Mdulo de Elasticidad de la mezcla asfltica en psi o si se conoce la Estabilidad Marshall en libras.

Figura 3.12 Carta para estimar coeficiente estructural a1 a partir del mdulo elstico (carpeta asfltica) Fuente: Gua para pavimentos flexibles de la AASHTOCoeficiente estructural para la capa base (a2)

Figura 3.13 Nomograma para estimar coeficiente estructural a2 para una base granular. Fuente: Guaparapavimentos flexibles de la AASHTO

Coeficiente estructural para la capa sub-base (a3)

Figura 3.14 Nomograma para estimar coeficiente estructural a3 para una sub-base granular. Fuente: Gua para pavimentos flexibles de la AASHTO

3.6.4 Coeficientes de drenaje (mi)

Tabla 3.15 Coeficientes de drenaje mi recomendados. Fuente: Gua para pavimentos flexibles de la AASHTO

La calidad del drenaje se define en trminos del tiempo en que el agua tarda en ser eliminada de las capas granulares (capa base y sub-base):Calidad de drenajeAgua eliminada en

Excelente2 horas

Buena1 da

Regular1 semana

Pobre1 mes

deficienteNo drena

Calidad de drenaje de una capa del pavimento. Fuente: Gua para pavimentos flexibles de la AASHTO

Para calcular el tiempo en que el agua es eliminada ser necesario conocer la permeabilidad, k, pendientes, espesores D2 y D3 de los materiales a utilizar como capa base y sub-base, respectivamente.

3.6.5 Diferencia entre el ndice de servicialidad inicial, po, y el ndicede servicialidad terminal de diseo, pt (PSI)PSI = po ptServicialidad es la condicin de un pavimento para proveer un manejo seguro y confortable a los usuarios en un determinado momento. Inicialmente se cuantific la servicialidad de una carretera pidiendo la opinin de los conductores, estableciendo el ndice de servicialidadp de acuerdo a la siguiente calificacin:

Figura 3.16 ndice de serviciabilidad. Fuente: Gua para pavimentos flexibles de la AASHTO

Posteriormente se estableci una combinacin matemtica de mediciones fsicas en los pavimentos, siendo una forma ms objetiva de evaluar este ndice.

Sv : Varianza de las inclinaciones de la rasante existente en sentido longitudinal respecto de la rasante inicial. Mide la rugosidad en sentido longitudinal. cf : Suma de las reas fisuradas en ft2 y las grietas longitudinales y transversales en pie, por cada 1000 ft2 de pavimento. P : rea bacheada en ft2 por cada 1000 ft2 de pavimento.RD: Profundidad media del ahuellamiento en pulgadas. Mide la rugosidad transversal.po = 4,2- (4,2 es la mxima calificacin lograda en la AASHO Road Test para pavimento flexible).pt = ndice ms bajo que puede tolerarse antes de realizar una medida de rehabilitacin = 2,5+ para carreteras con un volumen de trfico alto 2,0+ para carreteras con un volumen menor.

3.6.6 Mdulo de Resilencia, en PSI, del material de sub-rasante (MR)La capacidad del suelo se mide mediante las pruebas de CBR y Mdulo de Resilencia, dependiendo de los equipos disponibles.Relaciones CBR - Mdulo de Resiliencia:En nuestro pas no existe experiencia ni equipos para determinar el Mdulo de Resilencia. Ante esta carencia se recurre a correlaciones con el CBR.Se puede utilizar la siguiente correlacin entre el CBR de la terracera y el mdulo de resilencia:MR (psi) = 1500 CBR

Figura 3.17 Ensayo para hallar Mdulo de elasticida

41*http://laboratoriointegrado.uniandes.edu.co/lab_c_031_equipos.html

Clculo R = 95 %So = 0.35W18 = 5 x 10^6

Datos de los materiales para el diseoMaterialMr ( Mpa-psi )Mi

Carpeta asfltica2760 (400,000 ) ^2-

Base207 ( 40,000 )0.80

Subbase105 ( 20,000 )0.80

Subrasante34 ( 5,000 )-

De acuerdo a los Mdulos de Resiliencia (Mr) se obtienen los nmeros estructurales de diseo (SN), utilizando el baco de la figura3.17 de la siguiente forma:

Comenzando en el lado izquierdo del baco, en donde dice Confiabilidad R (%), se sale con valor de R = 0.95

En la siguiente lnea inclinada que dice .Desviacin Standard So. Se pone el valor de So = 0.35 y uniendo este punto con el de R = 0.95 del punto anterior, se traza una lnea que intercepte la siguiente lnea TL en un punto que va a servir de pivote.

En la siguiente lnea vertical dice. No. Total de ESALs aplicados W18 (millones), en esta encontramos el valor de 5 x 10^6 ESALs = 5, 000,000 = 5 en el baco; entonces uniendo el punto de pivote de la lnea anterior con este nuevo punto, se encuentra otro punto pivote en la siguiente lnea vertical TL.

En la siguiente lnea vertical que dice Mdulo Resiliente efectivo de la subrasante (ksi), se encuentra el valor de Mr (Mpa-psi) = 5000 = 5 para la subrasante, se une el ltimo punto pivote encontrado anteriormente y el valor de 5 en esta lnea hasta encontrar la primera lnea vertical izquierda del cuadro situado a la extrema derecha.

Figura 3.18 nomograma para numero estructuralDe este punto de interseccin, se contina horizontalmente hasta encontrar la lnea inclinada que corresponde a un valor de PSI = 2,0 que es Prdida de serviciabilidad de diseo, de este punto se baja a la lnea inferior del cuadro en donde se encuentra el .Nmero estructural de diseo SN, que para el caso es 5.0 (para proteger la sub-rasante) que es el Nmero Estructural requerido para proteger toda la estructura del pavimento.

Para los siguientes valores de Mr = 20,000 = 20 el valor de SN2 es 3.60 (para proteger la sub-base granular) y para Mr = 40,000= 40 el valor de SN1 es de 2.08 (para proteger la base triturada).

Seguidamente para encontrar los valores de los coeficientes estructurales de capa (a x), se hace uso de las figuras siguientes en funcin del mdulo elstico del concreto asfltico y los mdulos de resiliencia de la base y la sub-base, para lo cual se procede as:

Con el valor del mdulo elstico del concreto asfltico (Mpa = 400,000), se encuentra el coeficiente estructural de capa a1 haciendo uso de la figura 3.18; para el caso, saliendo del valor de 400,000 en la figura hacia arriba a interceptar la lnea de pivote y de all horizontalmente hacia la izquierda para encontrar el valor correspondiente de a 1 = 0.42.

Figura 3.19

Para encontrar el valor de coeficiente de capa a2 de las bases trituradas granulares, se usa la figura 3.19 y con el Mdulo de resilienciaMr = 40,000 40 (PSI) , en la lnea vertical del lado extremo derecho, horizontalmente se traza una lnea hasta encontrar la lnea vertical del extremo izquierdo, lo cual da un valor de a2 = 0.18

Figura 3.20

Para encontrar el valor del coeficiente de capa a3 en la subbase, se usa la figura 3.20 y con el Mdulo de resilienciaMr = 20,000 20 (PSI) (Tabla 7-3) en la lnea vertical del lado extremo derecho, horizontalmente se traza una lnea hasta encontrar la lnea vertical del extremo izquierdo, lo cual da un valor de a 3 = 0.14.

Figura 3.21

Se calcula el espesor de capa asfltica, suponiendo un Mr igual al de la base; as se calcula el SN1 que debe ser absorbido por el concreto asfltico es:D1 > = SN 1 / a 1 = 2.08 / 0.42 = 4.95, adoptar 5

Entonces el SN1* absorbido por el Concreto Asfltico es:SN1* = a1 x D1* = 0.42 x 5 = 2.1

Despus se calcula el espesor mnimo de la capa de baseD 2 > = SN2 -SN1* / a2 m2D 2 > = 3.60 -2.1 / 0.18 x 0.80 = 10.42 adoptar 11

Entonces el SN2* absorbido por la base es:SN2* = a 2 m 2 D2 *SN2* = 0.72

Despus se calcula el espesor de la sub-base es:D3* >= SN 3 -( SN1* + SN2*) / a 3 m 3D3* >= 5.0 - (2.1 + 0.72) / 0.10 * 0.80 =27.25 adoptar 27

Siendo el SN3* absorbido por la sub-base es:SN3* = a 3 m 3 D3 *SN3* = 0.10 x 0.80 x 27 = 2.16

Para verificacin tenemos que es la suma de los valores de las frmulas:SN1* +SN2* + SN3* = 2.1 + 0.72 + 2.16 = 4.98 >= 5.0Por lo tanto, los espesores de diseo que cumplan con las especificaciones de los materiales son:

Capa asfltica:5.0. (12.7 centmetros)Base: 11.0. (27.94 centmetros)Subbase: 27.0. (68.58 centmetros)

Si el resultado de la suma de los nmeros estructurales es menor

Tesina Los Geosinteticos Aplicados a Obras de Pavimento Flexible

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