separacion y estabilizacion 1
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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
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
GEOTEXTILES TEJIDOSGEOTEXTILES TEJIDOS
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
•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
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
METODOLOGIA DE DISEÑO
Diseño por Función separación
• 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
METODOLOGIA DE DISEÑO
Diseño por Función separación
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)
METODOLOGIA DE DISEÑO
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
Diseño por Función 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
METODOLOGIA DE DISEÑO
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
Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
Re
sis
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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)
RESISTENCIA AL ESTALLIDO (BURST) CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0)
50
550
1050
1550
2050
2550
3050
3550
4050
4550
5050
5550
6050
6550
7050
7550
8050
150 350 550 750 950 1150 1350
Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
Re
sis
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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
METODOLOGIA DE DISEÑO
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
RESISTENCIA AL ESTALLIDO (BURST) CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0)
50
550
1050
1550
2050
2550
3050
3550
4050
4550
5050
5550
6050
6550
7050
7550
8050
150 350 550 750 950 1150 1350
Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
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
METODOLOGIA DE DISEÑO
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
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)
METODOLOGIA DE DISEÑO
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
METODOLOGIA DE DISEÑO
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
Norma INVIAS Art. 231-07
SEPARACIÓN
SOFTWARE DE DISEÑO GEOSOFT V 1.0
Diseño por Función
Diseño por Especificaciones
METODOLOGIA DE DISEÑO
• AASHTO M288-05. Internacional
• Normas INVIAS. Colombia
METODOLOGIA DE DISEÑO
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
Norma INVIAS Art. 232-07
REQUERIMIENTOS DEL GEOTEXTIL
ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO
VALORES MARV
GEOTEXTILES TEJIDOS
T 2400
ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO
T 2400
ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO
GEOTEXTILES NO TEJIDOS VALORES MARV
ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO
NT 5000
NT 4000
ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO
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)
TECNOLOGIA DE REFUERZO CON GEOTEXTILES EN VÍAS
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.
TECNOLOGIA DE REFUERZO CON GEOTEXTILES EN VÍAS
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
•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
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
GEOTEXTILES TEJIDOSGEOTEXTILES TEJIDOS
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
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.
RECOMENDACIONESCONSTRUCTIVAS
CBR TRASLAPO (cm)
CBR<1 90
1<CBR<3 60
CBR>3 30
RECOMENDACIONESCONSTRUCTIVAS
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.
RECOMENDACIONESCONSTRUCTIVAS
La compactación final debe ser realizada hasta la densidadrequerida por medio de equipos compactadores.
RECOMENDACIONESCONSTRUCTIVAS
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 Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES
SEPARACIÓN
• Bucaramanga - Colombia.
BODEGA
Liberia - Costa RicaSEPARACIÓN
PARQUE INDUSTRIAL OCCIDENTE
SEPARACIÓN
Carretera. Pucallpa-Yarinacocha - PerúSEPARACIÓN
EJEMPLOS ESTABILIZACION
San José - Costa Rica
SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES
Concesión CCFC
Patio Contenedores Contecar Cartagena
Bodega Colmotores - Bogotá
TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES
Proyecto River Port – Barranquilla, Colombia
TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES
Proyecto River Port – Barranquilla, Colombia
Vía Palestina Caldas
TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES
Proyecto Lewis Energy (Patio de Maniobras) – Bogotá,Colombia
TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES
Autopista Upata-Guasipati – Edo. Bolivar, Venezuela
TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES
Zona Franca Bogotá
TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES
Portal 20 de Julio
PROYECTO CIENAGA DE LA VIRGEN
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.
.
CONCLUSIONES