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  • 1. APLICACIONES CON GEOTEXTILES SEPARACIÓN-ESTABILIZACIÓN
  • 2. FABRICACIÓN GEOTEXTILES
  • 3. POLIMEROS UTILIZADOS EN LA FABRICACIÓN DE GEOTEXTILES Polipropileno Poliéster Polietileno Poliamida (Nylon) Ref.Robert Koerner 5 Ed. 92 % 5% 2% 1%
  • 4. FIBRAS PROCESO DE FABRICACIÓN DE FIBRA PARA GEOTEXTILES NO TEJIDOS Recepción / Inspección Materia Prima Alimentación Tolvas
  • 5. GEOTEXTILES NO TEJIDOS PROCESO DE FABRICACIÓN GEOTEXTILES NO TEJIDOS
  • 6. GEOTEXTILES NO TEJIDOS Distribución de fibras aleatoriamente Características generales: - Muy filtrantes respecto a otros geotextiles. - Muy drenantes respecto a los geotextiles Tejidos. Fibra Punzonada por agujas
  • 7. GEOTEXTILES TEJIDOS Proceso de fabricación de Productos Tejidos
  • 8. GEOTEXTILES TEJIDOS Proceso de fabricación de Productos Tejidos
  • 9. GEOTEXTILES 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
  • 10. PROPIEDADES MECÁNICAS Y ENSAYOS DE LABORATORIO
  • 11. NORMAS DE ENSAYO PARA GEOTEXTILES Las normas existentes son métodos de ensayo para establecer valores de cada una de las propiedades que poseen los geotextiles. PROPIEDADES DE LOS GEOTEXTILES - Propiedades Mecánicas. - Propiedades Hidráulicas. - Propiedades Físicas.
  • 12. PROPIEDADES MECANICAS - Resistencia a la Tensión (Met. Grab) Elongación [N] [%] - Resistencia a la Tensión (Met. T.A) [kN/m ] Elongación [%] - Resistencia al Estallido (Mullen) [ psi ] - Resistencia al Punzonamiento - Resistencia al Rasgado Trapezoidal [ N ] [N]
  • 13. Resistencia a la Tensión Geotextiles: Geotextiles No Tejidos Deformacines >50% Geotextiles Tejidos Deformaciones 15%-28%
  • 14. PROPIEDADES HIDRAULICAS - Tamaño de abertura aparente (AOS) [ mm ] - Permitividad [ seg.-1 ] - Tasa de flujo [l/min/m2] - Permeabilidad [cm/seg] - Espesor [ mm ]
  • 15. APLICACIONES CON GEOTEXTILES SEPARACIÓN-ESTABILIZACIÓN
  • 16. FUNCIÓN DE REFUERZO Separación y refuerzo con Geosintéticos CBR 1 2 3 Separación con Geotextil 4 5 6 7 8 Nada 9 10 11 12 •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). 13 CBR
  • 17. TECNOLOGIA - SEPARACION Geosintéticos en vías La tecnología de los Geosintéticos ha permitido la introducción y aplicación de nuevas metodologías de diseño y construcción. Para esta aplicación, los geotextiles sirven para optimizar el uso de los recursos, tiempo y dinero.
  • 18. PROBLEMAS EN VIAS Deterioro Prematuro Características y propiedades de los materiales que conforman la estructura de la vía Condiciones de carga que sobrepasan los valores de diseño Contaminación de Suelos Granulares Mezcla de suelos de diferentes características
  • 19. GENERALIDADES Proceso de deterioro Cuando se utiliza suelo granular (base, subbase, relleno) sobre suelo fino (subrasante) se presentan dos procesos en forma simultánea: Migración de suelos finos dentro del suelo granular Disminución de su capacidad portante y de drenaje Geotextil Area de aplicación de carga
  • 20. Migración de suelos finos dentro de la capa granular Concreto Capa Granular Subrasante
  • 21. Intrusión de suelo granular dentro de suelo fino Concreto Capa Granular Subrasante
  • 22. Cita Koerner: “Un metro cúbico de material seleccionado colocado sobre un metro cúbico de barro es igual a dos metros cúbicos de barro.
  • 23. FUNCION SEPARACION Y ESTABILIZACION
  • 24. SEPARACION Y ESTABILIZACION Geotextil Contaminación
  • 25. GENERALIDADES Separación y refuerzo con Geosintéticos CBR 1 2 3 Separación con Geotextil 4 5 6 7 8 Nada 9 10 11 12 •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). 13 CBR
  • 26. CAMPOS DE APLICACION Vías Pavimentadas Pavimentos Pavimentos Pavimentos Pavimentos flexibles semi-rígidos rígidos articulados (adoquines) Vías No Pavimentadas Afirmado Vías Férreas Edificaciones
  • 27. PROPIEDADES FISICAS - Largo de rollo - Ancho de rollo [m] [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)
  • 28. VALORES MARV VALORES TÍPICOS
  • 29. 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)
  • 30. ESPECIFICACIONES TECNICAS DE GEOTEXTILES VALORES TIPICOS
  • 31. 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
  • 32. EL VALOR VMPR ASEGURA UNA CONFIABILIDAD EN EL DEL 97.5% EN EL CUMPLIMIENTO DE UNA ESPECIFICACION Curva de distribución normal del muestreo
  • 33. POR QUE ES IMPORTANTE EL VALOR MARV -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. 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
  • 34. CERTIFICACION DE CALIDAD POR LOTE Son 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
  • 35. NORMATIVA VIGENTE INTERNACIONAL
  • 36. NORMATIVA VIGENTE AASHTO 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
  • 37. 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
  • 38. METODOLOGÍA DE DISEÑO PARA SEPARACIÓN
  • 39. METODOLOGIA DE DISEÑO Diseño por Función Diseño por Especificaciones
  • 40. METODOLOGIA DE DISEÑO Diseño por Función separación • Este diseño permite escoger el geotextil adecuado para colocar en la interfaz subrasante - capa granular, que tiene como función principal la separación de suelos adyacentes con propiedades y características diferentes y la estabilización de la subrasante durante el periodo de vida util de la estructura de una vía
  • 41. METODOLOGIA DE DISEÑO Diseño por Función separación • Consiste en comparar las resistencias del geotextil con el valores requeridos en el diseño para una misma propiedad, obteniendo un factor de seguridad global Fsg Tallow resistencia disponible Fsg = Fsg ≥2 Resistencia requerida (especificaciones de diseño) Resistencia disponible: Resultado de laboratorio Resistencia requerida : Valor obtenido de una metodología de diseno que simula las condiciones reales del proyecto
  • 42. 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)
  • 43. Tabla 1. Factores de seguridad para función de separación Factores de seguridad parcial Area de aplicación Daños por Degradación Degradación Instalación Química Biológica FSID Separación FSCD FSBD 1.1 a 2.5 1.0 a 1.5 1.0 a 1.2
  • 44. METODOLOGIA DE DISEÑO 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
  • 45. CONCEPTOS DE DISEÑO Resistencia a la tensión (GRAB) p´ d d S d Treq = p’ * 10-3 * (dv)2 * [f(ε)] ε Geotextil
  • 46. GRAB: Simula la tensión generada entre dos partículas compactadas p’ Capa granular d d s d Geotextil
  • 47. METODOS PARA LA DETERMINACION DE LA CARGA DE ROTURA Y LA ELONGACION DE GEOTEXTILES (METODO GRAB). ASTM D4632 Importancia: Determina una resistencia a la tensión y su valor es representativo en el control de calidad. Mordaza
  • 48. METODO PARA LA DETERMINACION DEL INDICE DE RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO DE GEOTEXTILES, GEOMEMBRANAS Y PRODUCTOS RELACIONADOS. ASTM D-4833 Evalúa la resistencia del geotextil a ser penetrado por un objeto punzonante. Funciones aplicables: Separación y estabilización Filtración Protección
  • 49. Resistencia al punzonamiento p’ p’ hh dh da
  • 50. Resistencia al punzonamiento Freq = p’da2 S1S2S3 Freq : S1 : hh : S2 : S3 : fuerza vertical que el geotextil debe resistir factor de punzonamiento: S1 = hh / da altura de empuje: hh £ da factor de escala: S2 = 0.31 / da factor de forma: S3 = 1 - Ap / Ac Valores Ap / Ac : Tabla en función del tipo de suelo granular
  • 51. RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0) 1000 Tamaño Partículas 152.4 mm (6.0 in) Resistencia al Punzonamiento Requerida (N) 900 127.0 mm (5.0 in) 800 700 101.6 mm (4.0 in) 600 76.2 mm (3.0 in) 500 400 50.8 mm (2.0 in) 300 200 25.4 mm (1.0 in) 100 12.7 mm (0.5 in) 0 150 350 550 750 950 1150 1350 Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
  • 52. METODO PARA LA DETERMINACION DEL INDICE DE RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO DE GEOTEXTILES, GEOMEMBRANAS Y PRODUCTOS RELACIONADOS. ASTM D-4833 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. Geotextil
  • 53. RESISTENCIA AL ESTALLIDO MULLEN BURST 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 estabilización Filtración
  • 54. Resistencia al estallido (Mullen Burst) Presión de inflado, p Capa granular Tamaño máx, da Geotextil Subrasante dv p
  • 55. DISEÑO POR FUNCION SEPARACION Resistencia al estallido (Mullen Burst) F.S = (ptest * 2.63) / (p´ * da) F.S : p´ : p : da : ptest: Factor de seguridad global del proyecto esfuerzo en la superficie geotextil: p’ £ p presión de inflado diámetro máx partículas presión de ensayo Burst
  • 56. METODO PARA LA DETERMINACION DE LA RESISTENCIA AL ESTALLIDO DE GEOTEXTILES (METODO DEL DIAFRAGMA HIDRAULICO - MULLEN BURST). ASTM D-3786 Importancia: Mide un índice de resistencia a la tensión de una forma multidireccional. Geotextil
  • 57. RESISTENCIA AL ESTALLIDO (BURST) CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 1.5) Tamaño Partículas 152.4 mm (6.0 in) 6050 Resistencia Burst Requerida (KPa) 5550 127.0 mm (5.0 in) 5050 4550 101.6 mm (4.0 in) 4050 3550 76.2 mm (3.0 in) 3050 2550 50.8 mm (2.0 in) 2050 1550 1050 25.4 mm (1.0 in) 550 12.7 mm (0.5 in) 50 150 350 550 750 950 1150 1350 Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
  • 58. RESISTENCIA AL ESTALLIDO (BURST) CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0) Tamaño Partículas 8050 152.4 mm (6.0 in) 7550 Resistencia Burst Requerida (KPa) 7050 127.0 mm (5.0 in) 6550 6050 5550 101.6 mm (4.0 in) 5050 4550 76.2 mm (3.0 in) 4050 3550 3050 50.8 mm (2.0 in) 2550 2050 1550 25.4 mm (1.0 in) 1050 12.7 mm (0.5 in) 550 50 150 350 550 750 950 1150 1350 Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
  • 59. Metodología de Diseño Criterio de retención 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
  • 60. METODO ESTANDAR PARA LA DETERMINACION DEL TAMAÑO DE ABERTURA APARENTE (TAA) DE UN GEOTEXTIL. ASTM D-4751 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 estabilización Filtración Drenaje
  • 61. METODO ESTANDAR PARA LA DETERMINACION DEL TAMAÑO DE ABERTURA APARENTE (TAA) DE UN GEOTEXTIL. ASTM D-4751 Importancia: El valor obtenido es asociado con el tamaño de partículas de suelo que pueden pasar a través del geotextil sin taponarlo ni colmatarlo Geotextil
  • 62. Metodología de Diseño Criterio de Permeabilidad Kg > Ks Kg Permeabilidad del Geotextil Ks Permeabilidad del Suelo
  • 63. METODO PARA LA DETERMINACION DE LA PERMEABILIDAD AL AGUA DE LOS GEOTEXTILES POR MEDIO DE LA PERMITIVIDAD. ASTM D-4491 Mide el flujo de agua en la dirección normal al plano del geotextil. Funciones aplicables: Separación y estabilización Filtración Drenaje
  • 64. 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.
  • 65. Criterio de supervivencia Verificar las propiedades exigidas por la metodología de diseño por especificaciones: – Norma AASHTO M288 – Especificaciones Invias
  • 66. EJEMPLO DE DISEÑO
  • 67. Ejemplo de diseño: Se requiere utilizar un geotextil de separación en la interfaz subrasante – subbase granular. Datos del proyecto: Ancho calzada: 7.30 m Cunetas y bermas: 1.80 m Ancho total corona: 10.90 m TPD (1er año servcio): 3000 vpd Periodo de diseño: 10 años Tránsito de diseño: N = 6 x 106 ejes eq. 8.20 ton Distribución vehícular: 61% autos, 10% buses, 29% camiones Presión de inflado: 100 psi = 690 kPa Datos suelo subrasante: Tipo: ML (limo arcilloso) k = 2.5 x 10-6 cm/s D85 = 0.085 mm CBR = 3.5% Datos subbase: da = 2.5¨= 63.5 mm
  • 68. RESISTENCIA AL METODOLOGIADE DISEÑOESTALLIDO FSp = 2.0) DE DISEÑO (BURST) CARTA (FSg = 2.0; FSp = 2,Tamaño Partículas FSg = 2 8050 152.4 mm (6.0 in) a. Resistencia al estallido (Mullen Burst) 7550 7050 127.0 mm (5.0 in) Resistencia Burst Requerida (KPa) (Gráficas): Determinar Treqdiseño 6550 6050 FSP = 2 5550 Geotextil Tejido : Todos cumplen 5050 FSg = 2 4550 p´= 690 kPa da = 63.5 mm (2.5”) 4050 101.6 mm (4.0 in) 76.2 mm (3.0 in) 3550 Geotextil No Tejido : NT2500 en adelante 3050 50.8 mm (2.0 in) Según gráfica: Treqdiseño =2550 kPa 1895 2050 1895 kPa 1550 25.4 mm (1.0 in) 1050 12.7 mm (0.5 in) 550 50 150 350 690 kPa 550 750 950 1150 1350 Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
  • 69. METODOLOGIA DE DISEÑO b. Resistencia a la tensión (GRAB) Se escoge uno de los geotextiles que cumplen la resistencia al estallido: Por ej. NT2500 Tult = 710 N , Elongación => 50% p´= 690 kPa da = 63.5 mm (2.5”) f(e) = 0.50 FSp = 2 FS g = Tult -3 FS p p' × 10 ( 0.33 d a ) 2 f ( ε ) ⇒ FS g = 2.7 ok √
  • 70. RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0) METODOLOGIA DE DISEÑO 1000 Tamaño Partículas FSp = 2, FSg = 2 152.4 mm (6.0 in) 900 Resistencia al Punzonamiento Requerida (N) c. Resistencia al punzonamiento 127.0 mm (5.0 in) 800 (Gráficas): Determinar Treqdiseño 700 101.6 mm (4.0 in) FSP =Geotextil Tejido : Todos cumplen 2 600 FSg = 2 500 p´= 690 kPa da = 63.5 mm (2.5”) 400 Geotextil No Tejido : Todos Cumplen S1 = 0.33 NT2500 en adelante 300 S2 = 0.31/da S3 = 0.5 227 N 200 100 Según gráfica: Treqdiseño = 227 N 76.2 mm (3.0 in) 50.8 mm (2.0 in) 25.4 mm (1.0 in) 12.7 mm (0.5 in) 0 150 350 690 kPa 550 750 950 1150 1350 Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
  • 71. METODOLOGIA DE DISEÑO d. Criterio de retención (TAA) Criterio de retención: TAA < 0.6 mm ok Para NT2500 TAA = 0.15 mm < 0.6 mm 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 √
  • 72. SEPARACIÓN Norma para la Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en Vías DESIGNACION AASHTO M288-05 T BL 3. R A A equerim ientos paralasPropiedades del G eotextil enSeparación M étodos deEnsayo U nidades C del G lase eotextil Perm itividad TA A EstabilidadU ltravioleta (R esistencia M antenida) R equerim ientos A D4491 STM A D4751 STM s m m C 2 dela Tabla1 lase 0.02 0.60valor m prom por rollo áx. . A D4355 STM % 50%después de500horas de exposición -1
  • 73. REQUERIMIENTOS DEL GEOTEXTIL SEPARACIÓN Norma INVIAS Art. 231-07
  • 74. SEPARACIÓN Norma INVIAS Art. 231-07
  • 75. SOFTWARE DE DISEÑO GEOSOFT V 1.0
  • 76. METODOLOGIA DE DISEÑO Diseño por Función Diseño por Especificaciones
  • 77. METODOLOGIA DE DISEÑO CRITERIO DE SUPERVIVENCIA • AASHTO M288-05. Internacional • Normas INVIAS. Colombia
  • 78. GEOTEXTILES TEJIDOS T 2100 SEPARACIÓN VALORES MARV
  • 79. SEPARACIÓN T 1700
  • 80. SEPARACIÓN GEOTEXTILES NO TEJIDOS NT 3000 VALORES MARV
  • 81. SEPARACIÓN NT 2500
  • 82. ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO Norma para la Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en Vías DESIGNACION AASHTO M288-05 TABLA4. Requerim ientos para las Propiedades del G eotextil en Estabilización M étodos de Ensayo Unidades Clase del Geotextil Permitividad TAA Estabilidad Ultravioleta (Resistencia M antenida) Requerimientos ASTMD4491 ASTMD4751 s mm Clase 1 de la Tabla 1 0.05 0.43 valor m prom por rollo áx. . ASTMD4355 % 50%después de 500 horas de exposición -1
  • 83. REQUERIMIENTOS DEL GEOTEXTIL ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO Norma INVIAS Art. 232-07
  • 84. ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO T 2400 GEOTEXTILES TEJIDOS VALORES MARV
  • 85. ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO T 2400
  • 86. ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO NT 5000 GEOTEXTILES NO TEJIDOS VALORES MARV
  • 87. ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO NT 4000
  • 88. GEOSOFT V1.0 T 2400
  • 89. TALLER DE DISEÑO
  • 90. SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES EN VIAS 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”.
  • 91. REDUCCIÓN POR CONTAMINACIÓN DE MATERIALES
  • 92. METODO AASHTO 1993 Coeficientes estructurales (ai) Algunos rangos de valores de coeficientes de capas para materiales usados en el ensayo de carreteras de ASSHTO son: Superficie concreto asfáltico Base granular Subbase 0.40 - 0.44 0.10 - 0.14 0.06 - 0.11
  • 93. REDUCCIÓN COEFICIENTES DE CAPA La contaminación de materiales granulares por finos reduce significativamente la durabilidad de los pavimentos. Estructuralmente los cambios de resistencia en los materiales inciden en el número de repeticiones de carga. Según R. Koerner, la contaminación de los suelos seleccionados puede modificar los CBR correspondientes. CBR=40% CBR=30% CBR=20% a= 0.11 a= 0.09 a= 0.06
  • 94. METODO AASHTO 1993 Método de Diseño AASHTO El SN requerido se convierte en el espesor real de concreto asfáltico, base y subbase granular, por los coeficientes de capa apropiados que representan las resistencias relativas de los materiales de construcción. N = a1 D1 + a 2 D 2 m2 + a3 D3 m3 Donde ai =Coeficientes de capas (1/pulg) Di =Espesores de capa (pulg) mi =Coeficientes de drenaje de capa Capa afectada
  • 95. METODO AASHTO 1993 Concreto Capa Granular Subrasante a3= 0.06 Migración de suelos finos dentro de la capa granular
  • 96. Por efectos de la contaminación a3 se reduce
  • 97. Disminución de los Ejes Equivalentes – vida útil 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
  • 98. •Opción 1 (Compensar con espesor de granulares adicionales) Son necesario 5” adicionales (13 cm) para compensar la contaminación si no se emplea un Geotextil de Separación.
  • 99. •Opción 2. (Emplear un Geotextil de Separación) Materiales Costo ($USD) Material Granular (m3) 13,9 13 cm de material contaminado (m2) 1,8 Geotextil T2100 Separación (m2) 1,2 Ahorro 34% Previendo el Geotextil de Separación se puede tener un ahorro inicial del 34%
  • 100. ESTABILIZACION DE SUBRASANTES
  • 101. TECNOLOGIA DE REFUERZO CON GEOTEXTILES EN VÍAS Los problemas… Carretera en el estado Zulia – Venezuela (PDVSA)
  • 102. 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 de pavimento. •Dificultad de conseguir materiales granulares en ciertas zonas, o conseguir materiales con buenas características (acarreos costosos). •Se requieren soluciones costosas como aumento de los espesores de los materiales granulares, mejoramientos de las condiciones mecánicas de los materiales constitutivos de la estructura de pavimento. •No se puede garantizar la vida útil del diseño al no tener algún material que separe la capa granular de la sub-rasante.
  • 103. 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 materiales granulares •Control de fallas de fondo del terraplén •SEPARACIÓN
  • 104. 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
  • 105. 1. PLATAFORMA DE TRABAJO
  • 106. FUNCIÓN DE REFUERZO Separación y refuerzo con Geosintéticos CBR 1 2 3 Separación con Geotextil 4 5 6 7 8 Nada 9 10 11 12 •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). 13 CBR
  • 107. CONCEPTO DE REFUERZO Con CBR < 3% y altas cargas las deformaciones son importantes generando tensión en el geotextil (efecto membrana) Al asumir esfuerzos de tensión se aumentan la resistencia al corte del suelo
  • 108. CONCEPTO DE SEPARACIÓN (COMO COMPLEMENTO AL REFUERZO) Adicional al refuerzo se obtiene una ventaja al generar una separación de materiales con propiedades diferentes (granulares y suelos de sub-rasante)
  • 109. Cita Koerner: “Un metro cúbico de material seleccionado colocado sobre un metro cúbico de barro es igual a dos metros cúbicos de barro.
  • 110. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS •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
  • 111. ESTABILIZACION DE SUELOS
  • 112. GEOTEXTILES TEJIDOS Cintas Planas Excelentes propiedades mecánicas Menores propiedades hidráulicas
  • 113. TEORÍA DE DISEÑO - REFUERZO En el punto más probable de falla del geotextil se verifica que el esfuerzo normal aplicado sea menor a la resistencia por tensión del geotextil (afectado por un FS) σn σn τ τ Geotextil Deformado τ Punto de mayor posibilidad de falla del geotextil τ FS >= 1.3
  • 114. GEOMALLAS DE REFUERZO GEOMALLAS BIAXIALES COEXTRUIDAS
  • 115. ENSAYOS DE LABORATORIO Resistencia a la Tensión Importancia: Ensayo de desempeño que determina la resistencia a los esfuerzos de tensión a diferentes deformaciones.
  • 116. ENSAYOS DE LABORATORIO Resistencia en los Nodos Importancia: Ensayo que indica la capacidad de la geomalla de generar confinamiento dentro de una masa de suelo.
  • 117. 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%
  • 118. FUNCIONAMIENTO DE LA GEOMALLA
  • 119. FUNCIONAMIENTO DE LA GEOMALLA
  • 120. NEOWEB SISTEMA DE CONFINAMIENTO CON NEOWEB
  • 121. ESTABILIZACION DE SUELOS GEOTEXTILES Y GEOMALLAS
  • 122. METODOLOGÍA DE DISEÑO - REFUERZO La metodología se basa en la comparación de dos estructuras de pavimento: •Una inicialmente diseñada sin refuerzo •La otra con refuerzo empleando geotextil (enfocada hacia la optimización de espesores de materiales granulares)
  • 123. ESTABILIZACION DE SUELOS GEOTEXTILES 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 subrasante CBRbc = CBR del material de reemplazo. s = profundidad de ahuellamiento permitido. fs = factor igual a 75mm fc = factor igual a 30 kPa Nc = 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)
  • 124. Espesor Material Granular (m) 1.5 SIN REFUERZO GEOTEXTIL TEJIDO GEOMALLA LBO 202 GEOMALLA LBO 302 1.0 0.5 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 CBR de la Subrasante (%) 2.0 2.5 3.0
  • 125. PROCESO CONSTRUCTIVO
  • 126. RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS Adecuar la subrasante de acuerdo con la especificación particular.
  • 127. TRASLAPO DEL GEOTEXTIL cm CBR%
  • 128. RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS Traslapo mínimo sobre material granular 30 cm. CBR CBR<1 1<CBR<3 CBR>3 TRASLAPO (cm) 90 60 30
  • 129. RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS Apilar material granular para ser extendido
  • 130. RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS El espesor de la capa de material granular a colocar encima del geotextil no deberá ser menor a 15 cm pero podrá ser incrementado de acuerdo con las indicaciones del diseñador.
  • 131. RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS La compactación final debe ser realizada hasta la densidad requerida por medio de equipos compactadores.
  • 132. Ejemplos Separación
  • 133. SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES • Transmilenio Américas, Bogotá - Colombia
  • 134. SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES • Transmilenio Avenida Norte Quito Sur
  • 135. SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES • Transmilenio Avenida Norte Quito Sur
  • 136. SEPARACIÓN • Bucaramanga - Colombia.
  • 137. Liberia - Costa Rica BODEGA SEPARACIÓN
  • 138. SEPARACIÓN PARQUE INDUSTRIAL OCCIDENTE
  • 139. SEPARACIÓN Carretera. Pucallpa-Yarinacocha - Perú
  • 140. EJEMPLOS ESTABILIZACION
  • 141. SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES San José - Costa Rica
  • 142. Concesión CCFC
  • 143. Patio Contenedores Contecar Cartagena
  • 144. Bodega Colmotores - Bogotá
  • 145. TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES Proyecto River Port – Barranquilla, Colombia
  • 146. TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES Proyecto River Port – Barranquilla, Colombia
  • 147. Vía Palestina Caldas
  • 148. TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES Proyecto Lewis Energy (Patio de Maniobras) – Bogotá, Colombia
  • 149. TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES Autopista Upata-Guasipati – Edo. Bolivar, Venezuela
  • 150. TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES Zona Franca Bogotá
  • 151. TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES Portal 20 de Julio
  • 152. PROYECTO CIENAGA DE LA VIRGEN
  • 153. PROYECTO CIENAGA DE LA VIRGEN
  • 154. CONCLUSIONES Los Geosinteticos empleados, permiten la disminución de espesores de estos o el aumento de vida útil de la estructura. El uso de Geosinteticos genera menor impacto ambiental al disminuir espesores de un recurso natural no renovable. Las Geosintéticos son mecánicamente los suelos usados para estabilizar Su uso, disminuye la explotación y acarreo de materiales granulares de mejoramiento y de conformación de las estructuras. .

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