Folletos Educativos sobre Geosintéticos y sus

 Folletos Educativos sobre Geosintéticos
y sus Aplicaciones
La IGS, a través de su Comité de Educación ha compilado esta serie de folletos que
abordan una variedad de temas relativos a geosintéticos, su uso y diseño. Estos folletos
incluyen información que ilustra el uso y beneficios de materiales geosintéticos en una
amplia variedad de aplicaciones civiles y ambientales.
Estos folletos están también disponibles en varios idiomas, junto con otros importantes
recursos, en la página web de la IGS:
Clasificación de los Geosintéticos
Preparado por R.J. Bathurst
Traducido por R. D. F. Durand (*)
Los geosintéticos pueden ser ampliamente clasificados en categorías según el método de
manufactura. Las actuales denominaciones junto con breves descripciones son presentadas
a continuación:
Geotextiles son mantas de fibras o hilos tejidos, no
tejidos, atados o cosidos. Las mantas son flexibles y
permeables y generalmente tienen la apariencia de un
tejido. Geotextiles son usados en aplicaciones de
separación, filtración, drenaje, refuerzo y control de
erosión.
Geomallas son materiales geosintéticos que tienen una
apariencia de malla abierta. La principal aplicación de los
geomallas es el refuerzo de suelos.
Georedes son materiales tipo malla abierta formados por
dos conjuntos de hebras poliméricas gruesas y paralelas
interactuando en un ángulo constante. La malla forma una
manta con cierta porosidad que es usada para llevar
relativamente grandes cantidades de fluido o gases
internamente.
Geomembranas son láminas continuas y flexibles
elaboradas de un o más materiales sintéticos. Estos son
relativamente impermeables y son usados como
revestimientos de contenedores de fluidos y gases y como
barreras de vapor.
Geocompuestos son geosintéticos hechos de una
combinación de dos o más tipos de geosintéticos. Algunos
ejemplos son: geotextil-geored; geotextil-geomalla;
geored-geomembrana; o un revestimiento geosintético de
arcilla (GCLs). Drenes prefabricados de geocompuestos o
drenes verticales prefabricados (PVD’s) son formados por
un núcleo plástico drenante rodeado de un filtro de
geotextil.
Revestimientos geosintéticos de arcilla (GCL’s) son
geocompuestos que son prefabricados con una capa de
arcilla bentonitica típicamente incorporada entre una
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geotextil
geomembrana
bentonita
geotextil
1
camada superior e inferior de geotextil o limitado por una
geomembrana o una simple camada de geotextil.
Geotextiles de GCL’s son frecuentemente cocidos a través
del núcleo de bentonita para incrementar internamente la
resistencia al corte. Cuando hidratadas representan
barreras efectivas de fluido y gases y son comúnmente
usadas en aplicaciones de revestimiento de rellenos
sanitarios muchas veces conjuntamente con una
geomenbrana.
Tubos ranurados (Geopipes) son tubos poliméricos
perforados o de pared sólida usados para drenaje de
líquidos o gases (incluyendo aguas lixiviadas o colecta de
gas en aplicaciones de rellenos sanitarios). En algunos
casos el tubo perforado es cubierto con filtro de geotextil.
Geoceldas son redes tridimensionales relativamente
gruesas construidas por tiras de planchas de polímero. Las
tiras son juntadas para formar celdas interconectadas que
son rellenadas con suelo y ocasionalmente concreto. En
algunos casos geoceldas de tiras de poliolefina de 0.5 m a
1 m de ancho han sido conectadas con barras verticales
de polímero para formar estratos profundos de geoceldas
llamados geocolchones.
confinamiento de suelo
Bloques o tablas de Geoespuma son creados por
expansión de espuma de poliestireno para formar una red
de baja densidad de céldas cerradas llenas de gas. La
geoespuma es usada como aislante térmico, como un
relleno leve o como una camada vertical compresible para
reducir presiones de tierra contra paredes rígidas.
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
(**) Reproducción de figuras autorizadas por Ennio M. Palmeira (Universidad de Brasilia, Brasil).
Sobre la IGS
La Sociedad Internacional de Geosintéticos (International Geosynthetics Society – IGS) es una
organización sin fines de lucro dedicada al desarrollo científico y tecnológico de geotextiles,
geomembranas, productos afines y tecnologías relacionadas. La IGS promueve la diseminación de
información técnica sobre geosintéticos a través de informativos (IGS News) y de sus dos revistas
oficiales (Geosynthetics International - www.geosynthetics-international.com y Geotextiles and
Geomembranes - www.elsevier.com/locate/geotexmem). Informaciones adicionales sobre la IGS y
sus actividades pueden ser obtenidas en www.geosyntheticssociety.org o contactando la
Secretaria de la IGS ([email protected]).
Aviso: La información presentada en este documento ha sido revisada por el Comité de Educación de la
“International Geosynthetics Society (IGS)” y se cree que representa correctamente el actual estado de la
práctica; sin embargo, tiene carácter puramente informativo. La IGS, el autor y el traductor no aceptan
ninguna responsabilidad proveniente del uso de la información presentada. La reproducción de este
material es permitida si la fuente es claramente identificada.
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Funciones de los Geosintéticos
Preparado por Richard J. Bathurst
Traducido por R. D. F. Durand (*)
Los geosintéticos incluyen una variedad de materiales de polímeros especialmente
fabricados para uso en aplicaciones de tipo geotécnico, geoambiental, hidráulico e de
ingeniería de trasporte. Es conveniente identificar la función primaria de un geosintético,
pudiendo ser de: separación, filtración, drenaje, refuerzo, contención de fluido/gas o
control de erosión. En algunos casos los geosintéticos pueden tener doble función.
Separación: Los geosintéticos actúan para separar dos camadas
de suelo que tienen diferentes distribuciones de partículas. Por
ejemplo, los geotextiles son usados para prevenir que materiales
de base penetren suelos blandos de estratos subyacentes,
manteniendo la espesura de diseño y la integridad de la vía.
Separadores ayudan también en la prevención del acarreamiento
de granos finos en dirección de estratos granulares permeables.
geosintético como
separador
Filtración: Los geosintéticos actúan en forma similar a un filtro
de arena permitiendo el movimiento de agua a través del suelo y
reteniendo las partículas traídas por el flujo. Por ejemplo, los
geotextiles son usados para prevenir la migración de agregados de
los suelos o la formación de canalículos cuando se tiene drenaje
en el sistema. Los geotextiles son usados también debajo de “riprap” y otros materiales en sistemas de protección para prevenir la
erosión del suelo como en terraplenes de ríos y costas.
Drenaje: Los geosintéticos actúan como drenes para conducir el
flujo a través de suelos menos permeables. Por ejemplo, los
geotextiles son usados para disipar las presiones de poro en la
base de terraplenes viarios. Para grandes flujos fueron
desarrollados drenes de geocompuestos. Estos materiales han sido
usados como drenes de canto en pavimentos, drenes de
interceptación en taludes, y drenes de contrafuertes y muros de
contención. Drenes verticales prefabricados (PDV’s) han sido
usados para acelerar la consolidación de fundaciones con suelos
blandos cohesivos debajo de terraplenes y rellenos previamente
cargados.
Q
geosintético
PDV
Refuerzo: Los geosintéticos actúan como un elemento de refuerzo
dentro de la masa de suelo o en combinación con el propio suelo
para producir un compuesto que mejore las propiedades de
resistencia y deformación. Por ejemplo, geotextiles y geomallas
son usados para adicionar resistencia a tracción a la masa de suelo
y posibilitar paredes de suelo reforzado verticales o casi verticales.
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Los refuerzos permiten la construcción de terraplenes al borde de taludes con mayores
ángulos que los posibles con suelo no reforzado. Los geosintéticos (generalmente
geomallas) han sido usados para cubrir cavidades que se pueden generar debajo de camadas
granulares sometidas a carga (carreteras y vías de ferrocarril) o debajo de sistemas de
cubierta en rellenos sanitarios.
Contención de Fluido/Gas (barrera): Los geosintéticos actúan
como una barrera impermeable para fluidos y gases. Por ejemplo,
geomenbranas, películas finas de geotextil, revestimientos de
arcilla geosintética (GCLs), y geotextiles revestidos son usados
como barreras que impiden el flujo de líquidos o gases. Esta
función es usada también en pavimentos, encapsulación de suelos
expansivos y contenedores de desperdicios.
Control de Erosión: Los geosintéticos actúan para reducir la
erosión del suelo causado por el impacto de lluvias y escorrentía
de aguas de superficie. Por ejemplo, mantas temporales de
geosintéticos y tapetes livianos permanentes de geosintéticos son
colocados sobre los taludes evitando la exposición del suelo.
Barreras de geotextil son usados en la retención de partículas
traídas por la escorrentía superficial. Algunos tapetes de control
de erosión son hechos usando fibras de madera biodegradables.
barrera de
geosintético
geotextil
Los geotextiles son usados también en otras aplicaciones. Por ejemplo, son usados en
pavimentos de asfalto reforzado y en estratos de amortiguación para prevenir punción en
geomenbranas (mediante la reducción de presión de los puntos de contacto) por piedras en
el suelo adyacente, desechos o agregado durante la instalación y servicio. Los
geosintéticos han sido usados como cubiertas en la superficie de rellenos sanitarias para
prevenir la dispersión de desechos sueltos debido al viento o a aves. Los geotextiles
también han sido usados en encofrados flexibles de concreto y en la composición de bolsas
de arena. Geotubos cilíndricos son manufacturados de dos camadas de geotextil que son
llenados con relleno hidráulico para crear terraplenes costeros o para desecación de lodo.
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
(**) Reproducción de figuras autorizadas por Ennio M. Palmeira (Universidad de Brasilia, Brasil).
Sobre la IGS
La Sociedad Internacional de Geosintéticos (International Geosynthetics Society – IGS) es una
organización sin fines de lucro dedicada al desarrollo científico y tecnológico de geotextiles,
geomembranas, productos afines y tecnologías relacionadas. La IGS promueve la diseminación de
información técnica sobre geosintéticos a través de informativos (IGS News) y de sus dos revistas
oficiales (Geosynthetics International - www.geosynthetics-international.com y Geotextiles and
Geomembranes - www.elsevier.com/locate/geotexmem). Informaciones adicionales sobre la IGS y
sus actividades pueden ser obtenidas en www.geosyntheticssociety.org o contactando la
Secretaria de la IGS ([email protected]).
Aviso: La información presentada en este documento ha sido revisada por el Comité de Educación de la
“International Geosynthetics Society (IGS)” y se cree que representa correctamente el actual estado de la
práctica; sin embargo, tiene carácter puramente informativo. La IGS, el autor y el traductor no aceptan
ninguna responsabilidad proveniente del uso de la información presentada. La reproducción de este
material es permitida si la fuente es claramente identificada.
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Geosintéticos en Vías no Pavimentadas
Preparado por E.M. Palmeira
Traducido por R. D. F. Durand (*)
Los geosintéticos pueden ser utilizados de forma eficaz en el refuerzo de vías no
pavimentadas y plataformas de trabajo sobre suelos blandos. Cuando son especificados
apropiadamente, los geosintéticos pueden tener una o más de las siguientes funciones:
separación, refuerzo y drenaje. Los geotextiles y las geomallas son los materiales más
comúnmente usados en esos tipos de obras.
Cuando son aplicados como refuerzo en vías no pavimentadas, los geosintéticos pueden
proveer los siguientes beneficios, respecto de las vías no reforzadas:
• Reducción del espesor de relleno;
• Separación entre agregados y suelos de
baja resistencia, en caso se use geotextil;
• Aumento de la capacidad de soporte de
suelos de baja resistencia;
• Reducción de la deformación lateral de
rellenos;
• Generación de una distribución de
esfuerzos más favorable;
• Ensancha la distribución de los
incrementos de esfuerzos verticales;
• Reducción de la deformación vertical
debido al efecto membrana;
• Incremento del tiempo de vida de la vía;
• Reducción
del
mantenimiento
periódico;
• Reducción de los costos de construcción
y operación de la vía.
relleno
suelo blando
Mecanismos típicos de degradación en vías con pavimento no reforzado sobre suelos
blandos
Separador
(geotextil)
refuerzo
T
θ
Separación
Mejor distribución de presiones
Efecto membrana
Influencia del refuerzo con geosintéticos en el comportamiento de vías no pavimentadas
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Cuando la profundidad del ahuellamiento aumenta, la forma deformada del geosintético
provee mayor refuerzo debido al efecto de membrana. La componente vertical de las
fuerzas de tensión en el refuerzo, reduce posteriores deformaciones verticales en el
terraplén.
Varias investigaciones en la literatura han mostrado que en una vía reforzada se alcanzará
una determinada profundidad de ahuellamiento para un número de repeticiones de carga
(intensidad de tráfico), mayor que en el caso no reforzado. Esto conduce a un mayor
tiempo de vida y a un menor mantenimiento periódico de la superficie.
espesor de relleno o reducción de espesor
Un material de refuerzo drenante, también acelerará la consolidación de un suelo blando,
aumentando su resistencia. Es posible lograr el drenaje de suelos blandos mediante el uso
de geotextiles con agregados, geotextiles y geomallas como refuerzo o geocompuestos de
drenaje. La estabilización de la parte superior del suelo de fundación blando será benéfica
si la vía será pavimentada en el futuro, reduciendo costos de construcción y disminuyendo
las deformaciones del pavimento.
N3
N2
N – número de repeticiones de carga
J – rigidez del refuerzo
N1
vía no reforzada
J3
J2
J1
vía reforzada
resistencia del suelo blando
Gráfico típico para diseño
Construcción de una vía no pavimentada
reforzada sobre arcilla orgánica blanda
Existen métodos de diseño disponibles en la literatura, incluyendo métodos simples
basados en el uso de gráficos para análisis preliminares. Estos métodos requieren de
parámetros convencionales del suelo y parámetros del refuerzo para el diseño en
condiciones de rutina. Algunos gráficos de diseño han sido también desarrollados por
fabricantes de geosintéticos especialmente para el dimensionamiento preliminar usando sus
productos.
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
Sobre la IGS
La Sociedad Internacional de Geosintéticos (International Geosynthetics Society – IGS) es una
organización sin fines de lucro dedicada al desarrollo científico y tecnológico de geotextiles,
geomembranas, productos afines y tecnologías relacionadas. La IGS promueve la diseminación de
información técnica sobre geosintéticos a través de informativos (IGS News) y de sus dos revistas
oficiales (Geosynthetics International - www.geosynthetics-international.com y Geotextiles and
Geomembranes - www.elsevier.com/locate/geotexmem). Informaciones adicionales sobre la IGS y
sus actividades pueden ser obtenidas en www.geosyntheticssociety.org o contactando la
Secretaria de la IGS ([email protected]).
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Geosintéticos en la Ingeniería de Caminos
Preparado por E.M. Palmeira
Traducido por R. D. F. Durand (*)
Caminos y autopistas son de gran importancia para el desarrollo de un país. Debido al
tránsito sistemático de vehículos pesados, condiciones climáticas y propiedades mecánicas
de los materiales usados en la construcción de pavimentos, estos pueden durar
considerablemente menos que lo proyectado.
Daños en un pavimento convencional
Aplicación de geosintéticos en pavimentos (**)
En este sentido, los geosintéticos pueden ser utilizados eficazmente para:
geosintético
capa nueva
•
capa nueva
capa vieja
Reducir o evitar grietas por reflexión
sello de geosintético
grieta
•
Servir como una barrera para evitar la expulsión de finos
Expulsion de finos
geosintético
•
Reducir el espesor de la capa de asfalto
capa
refuerzo de geosintético
•
∆
∆
Reducir el espesor del pavimento
•
Aumentar el tiempo de vida útil del pavimento.
Profundidad del
ahuellamiento
r
sin geosintéticos
con geosintéticos
No. de repeticiones de carga
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La eficiencia de los geosintéticos como refuerzo en un pavimento puede ser estimada
mediante el Factor de Eficiencia (E):
Nr = número de repeticiones de carga hasta la falla del pavimento
reforzado.
N
E= r
Nu = número de repeticiones de carga hasta la falla del pavimento no
Nu
reforzado.
La información disponible en la literatura presenta valores de E de hasta 16, lo que
demuestra que se pueden alcanzar incrementos considerables en el tiempo de vida del
pavimento con el uso de geosintéticos como refuerzo o separación. Observaciones de
campo y resultados de investigaciones confirman mejoras en el desempeño del pavimento
debido al uso de geosintéticos.
Profundidad del
ahuellamiento
sin geosintéticos
r
con geosintéticos
0
0
r
No. de repeticiones de carga
Incremento del tiempo de vida de un pavimento debido
al uso de refuerzo geosintético
Si son especificados e instalados apropiadamente, los geosintéticos pueden ser de costo
eficiente y pueden mejorar el desempeño y la durabilidad de los pavimentos. Información
adicional sobre la aplicación de geosintéticos en pavimentos y otras áreas de la ingeniería
geotecnica y geoambiental pueden ser encontrados en www.geosyntheticssociety.org.
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
(**) Cortesía de la Dr. Lilian R. Rezende (Universidad de Goias, Brasil).
Sobre la IGS
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organización sin fines de lucro dedicada al desarrollo científico y tecnológico de geotextiles,
geomembranas, productos afines y tecnologías relacionadas. La IGS promueve la diseminación de
información técnica sobre geosintéticos a través de informativos (IGS News) y de sus dos revistas
oficiales (Geosynthetics International - www.geosynthetics-international.com y Geotextiles and
Geomembranes - www.elsevier.com/locate/geotexmem). Informaciones adicionales sobre la IGS y
sus actividades pueden ser obtenidas en www.geosyntheticssociety.org o contactando la
Secretaria de la IGS ([email protected]).
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“International Geosynthetics Society (IGS)” y se cree que representa correctamente el actual estado de la
práctica; sin embargo, tiene carácter puramente informativo. La IGS, el autor y el traductor no aceptan
ninguna responsabilidad proveniente del uso de la información presentada. La reproducción de este
material es permitida si la fuente es claramente identificada.
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Geossintéticos em Ferrovias
Preparado por K.C.A.P. Maia, R.J. Bathurst e E.M. Palmeira
Os geossintéticos podem desempenhar as seguintes funções em novas ferrovias ou na
reabilitação de ferrovias existentes: separação de materiais com diferentes granulometrias,
filtração, drenagem e reforço do solo. Em obras ferroviárias, os geossintéticos podem ser
aplicados dentro ou abaixo da camada de lastro e/ou sublastro.
703
703
Muros de Arrimo
Reforçados
Controle de
Erosões
Lastro
Sublastro
Sistemas de
Drenagem
Estabilização do Subleito
Ênfase será dada aqui na utilização de geossintéticos dentro e abaixo das camadas de lastro
e/ou sublastro. Os geossintéticos mais utilizados para essa aplicação são os geotêxteis, as
geogrelhas, os geocompostos e as geocélulas em funções como separação, reforço,
filtração e drenagem.
Antes
Depois
Separação: Os geossintéticos podem ser utilizados para separar camadas da estrada de
ferro que tenham diferentes granulometrias e propriedades. A passagem do trem sobre os
trilhos provoca a movimentação dos dormentes. Como resultado desse movimento, os
finos do solo de subleito podem ser bombeados para dentro da camada granular, reduzindo
a resistência e a capacidade drenante dessa camada. Além disso, os geossintéticos podem
atuar evitando que o material granular penetre no subleito constituído por solo mole,
mantendo a espessura e a integridade da camada granular e aumentando a sua vida útil.
Para atuar convenientemente nesta função, os geossintéticos devem apresentar resistência à
concentração de tensões (rasgo, punção e estouro), assim como, tamanho das aberturas
compatível com a granulometria dos materiais que se deseja separar.
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Geossintético
Separação dos
Materiais
Bombeamento
de Finos
Reforço: Geossintéticos (geotêxteis, geogrelhas e
geocélulas) instalados sobre subleitos instáveis
podem eliminar a necessidade de substituição desse
solo, aumentando a capacidade de carga do sistema
devido a uma melhor distribuição de tensões. Quando
colocados na camada de lastro ou de sublastro, os
geossintéticos podem ajudar a reduzir os recalques
associados ao espalhamento lateral da camada pelo intertravamento dos materiais de lastro
e sublastro. As principais características dos geossintéticos que devem ser consideradas
para essa função são a interação entre geossintético-solo/lastro, resistência aos danos
mecânicos, rigidez à tração e resistência à tração.
Filtração: O fluxo de água do subleito para a camada granular
pode carregar finos do subleito. Isso pode ocorrer por causa do
aumento do nível de tensões no subleito devido à passagem
dos trens. Neste caso, um geotêxtil pode atuar como filtro,
permitindo a livre passagem da água e ao mesmo tempo
retendo as partículas sólidas do subleito. Para desempenhar
essa função, o geotêxtil deve atender a critérios específicos de
permeabilidade e filtro, além de ser resistente à colmatação.
Lastro
Sublastro
Água Subterrânea
Drenagem: O sistema de drenagem é de fundamental importância para evitar a
deterioração da ferrovia devido à ação da água proveniente da chuva sobre as camadas de
lastro e sublastro ou bombeada do subleito para o lastro. Um geocomposto drenante
disposto em pontos importantes da estrada de ferro pode atuar na drenagem transversal da
seção, prevenindo o acúmulo de água. Para esta aplicação o geocomposto deve apresentar
grande capacidade drenante e resistência a danos mecânicos.
Se adequadamente especificado e instalado, os geossintéticos podem melhorar o
desempenho das ferrovias, aumentando a sua vida útil e reduzindo o número de
manutenções periódicas.
Sobre a IGS
A Sociedade Internacional de Geossintéticos (International Geosynthetics Society – IGS) é uma
organização não-lucrativa dedicada ao desenvolvimento científico e de engenharia dos geotêxteis,
geomembranas, produtos correlatos e tecnologias associadas. A IGS promove a disseminação de
informação técnica sobre geossintéticos por meio de informativos (IGS notícias) e de seus dois
jornais oficiais (Geosynthetics International – www.geosynthetics-international.com e Geotextiles
and Geomembranes – www.elsevier.com/locate/geotexmem). Informação adicional sobre a IGS e
suas atividades pode ser obtida em www.geosyntheticssociety.org ou contatando a Secretaria da
IGS no e-mail [email protected].
Declaração: A informação apresentada neste documento foi revisada pelo Comitê de Educação da
“International Geosynthetics Society (IGS)” e acredita-se que represente corretamente o estado da prática
atual, com caráter meramente informativo. Contudo, a IGS, o autor e o tradutor não aceitam quaisquer
responsabilidades sobre o uso da informação apresentada. A reprodução deste material é permitida se a
fonte for claramente declarada.
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Geosintéticos en Muros de Contención
Preparado por R.J. Bathurst
Traducido por R. D. F. Durand (*)
Capas horizontales de refuerzos de geosintéticos pueden ser incluidas en muros de
contención de rellenos para proveer una masa de suelo reforzada que actúa como una
estructura de gravedad y resiste las presiones de tierra desarrolladas detrás de la zona
reforzada. Los tipos de refuerzo utilizados son geomallas, geotextiles tejidos y tiras de
poliéster. La estabilidad local del relleno en la parte superior de la pared es asegurada
mediante la fijación del refuerzo a unas unidades de paramento construidas con materiales
como polímeros, madera, concreto o gaviones en una variedad de formas. En Norte
America ha sido probado que los muros de suelo reforzado pueden ser construidos en hasta
50% del costo convencional de muros de contención de gravedad.
CON PANELES SEGMENTALES
CON PANEL DE APOYO
Encofrado
Bloque de concreto
Geocelda
Malla de alambre
CON ENVOLTORIO DE GEOTEXTIL
CON PARED MODULAR
Ejemplos de tipos de muros de suelo reforzado
Bloques modulares
Refuerzos Geosintéticos
Geotêxtil geomalla
Suelo
Suelo
Referido
Ejemplos bloques
Suelo de fundación
Muro temporal com cara envuelta con
geotextil
Folletos Educacionales
Componentes de mampostería modular
(muro segmental)
International Geosynthetics Society
11
Los Cálculos de análisis y diseño en muros
de suelo reforzado están relacionados con
mecanismos
externos,
internos,
de
paramento y globales. Los métodos globales
se refieren a mecanismos de inestabilidad
que van más allá de la estructura compuesta
de suelo reforzado. Estos cálculos son
realizados en forma rutinaria usando
métodos convencionales de análisis de
estabilidad de taludes.
Muro elaborado con mampostería modular
a) deslizamiento
base sliding de base
volcamiento
b)b)overturning
d) carga de tracción excesiva
e) arrancamiento
g) ruptura de conexión
c)
portante
c)capacidad
bearing capacity
(asentamiento excesivo)
h) falla de columna por corte
f) deslizamiento interno
i) volcamiento de unidades
Modos de diseño de muros de suelo reforzado: a), b), c) externos; d), e), f) internos; g), h),
i) de paramento
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
Sobre la IGS
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organización sin fines de lucro dedicada al desarrollo científico y tecnológico de geotextiles,
geomenbranas, productos afines y tecnologías relacionadas. La IGS promueve la diseminación de
información técnica sobre geosintéticos a través de informativos (IGS News) y de sus dos revistas
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“International Geosynthetics Society (IGS)” y se cree que representa correctamente el actual estado de la
práctica; sin embargo, tiene carácter puramente informativo. La IGS, el autor y el traductor no aceptan
ninguna responsabilidad proveniente del uso de la información presentada. La reproducción de este
material es permitida si la fuente es claramente identificada.
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Geosintéticos en Taludes sobre Fundaciones Estables
Preparado por R.J. Bathurst
Traducido por R. D. F. Durand (*)
Las capas de refuerzo con geosintéticos son usadas para estabilizar taludes contra
potenciales fallas de asentamiento utilizándolas como capas horizontales de refuerzo
primario. El talud reforzado puede ser parte de la rehabilitación de taludes y/o para
fortalecer los lados de los terraplenes.
Las capas de refuerzo permiten que los taludes
sean construidos con inclinaciones más
pronunciadas que en taludes no reforzados. Puede
ser necesario estabilizar la cara expuesta del talud
(particularmente durante la etapa de relleno y
compactación) mediante el uso de refuerzos
secundarios relativamente cortos y menos
espaciados y/o mediante la envoltura de las capas
de refuerzo en el paramento. En la mayoría de los
casos la cara expuesta del talud debe ser protegida
contra la erosión. Esto puede requerir materiales
geosintéticos como geoceldas rellenas con suelo o
Ejemplo de talud restaurado con suelo
biomantas o geomallas que a menudo son usadas
reforzado.
para proteger la vegetación temporalmente. La
figura de abajo muestra que un dren interceptor
puede ser necesario para eliminar las fuerzas de
infiltración en la zona del suelo reforzado.
La ubicación, número, longitud y
resistencia de los refuerzos
ZONA
DE SUELO
REFORZADO
ZONA
DE SUELO
REFORZADO
primarios necesarios para proveer
REFUERZO PRIMARIO
pryMARIO
un adecuado factor de seguridad
REFUERZO
contra la falla del talud es
SECUNDARIO
determinada usando análisis de
métodos de equilibrio límite
drenDRENAJE “CHIMENEA”
SUPERFICIE
chimenea
SUPERFICIE
DEDE
convencional modificados para
PROTECCIÓN
PROTECCION
incluir las fuerzas estabilizadoras
SUELO
RETENIDO
SUELO
RETENIDO
disponibles provenientes de los
tubo de drenaje
GEOTEXTIL – EVUELTO
envuelto
en geotextil
TUBO DE DRENAJE
refuerzos. El proyectista puede
usar el “método de tajadas” junto
suelo de fundación estable o lecho de roca
con la suposición de mecanismos
Talud reforzado con geosintético sobre fundación estable
de ruptura tales como superficies
de falla circular, superficies de
falla compuesta y de dos o múltiples cuñas. Se asume que las capas de refuerzo proveen
una fuerza de contención en el punto de intersección de estas con la superficie potencial de
falla en análisis. El factor de seguridad utilizando el método de análisis convencional de
Bishop puede ser realizado por la siguiente ecuación:
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13
M 
FS =  R 
+
 M D  no reforzado
∑T
admisible
× R T cos α
MD
donde MR y MD son los momentos
resistentes y actuantes para el talud no
reforzado, respectivamente, α es el
ángulo de la fuerza de tracción en el
refuerzo con relación a la horizontal, y
Tadmisible es la resistencia máxima a
tracción del refuerzo. Considerando
admisible que los refuerzos de
geosintéticos
son
extensibles,
el
proyectista puede asumir que la fuerza
del refuerzo actúa tangente a la superficie
Ejemplo de análisis de una superficie de deslizamiento
de falla con lo que RT cos α = R. Entre
circular en un talud de suelo reforzado sobre fundación
estable.
las superficies potenciales de falla
también se deben incluir aquellas que
pasan parcialmente a través de la masa de suelo reforzado y por el suelo mas allá de la
zona reforzada así como aquellas totalmente contenidas en la zona de suelo reforzado.
Refuerzo primario
Terraplén reforzado terminado
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
Sobre la IGS
La Sociedad Internacional de Geosintéticos (International Geosynthetics Society – IGS) es una
organización sin fines de lucro dedicada al desarrollo científico y tecnológico de geotextiles,
geomenbranas, productos afines y tecnologías relacionadas. La IGS promueve la diseminación de
información técnica sobre geosintéticos a través de informativos (IGS News) y de sus dos revistas
oficiales (Geosynthetics International - www.geosynthetics-international.com y Geotextiles and
Geomembranes - www.elsevier.com/locate/geotexmem). Informaciones adicionales sobre la IGS y
sus actividades pueden ser obtenidas en www.geosyntheticssociety.org o contactando la
Secretaria de la IGS ([email protected]).
Aviso: La información presentada en este documento ha sido revisada por el Comité de Educación de la
“International Geosynthetics Society (IGS)” y se cree que representa correctamente el actual estado de la
práctica; sin embargo, tiene carácter puramente informativo. La IGS, el autor y el traductor no aceptan
ninguna responsabilidad proveniente del uso de la información presentada. La reproducción de este
material es permitida si la fuente es claramente identificada.
Folletos Educacionales
International Geosynthetics Society
14
Geosintéticos en el Terraplenado sobre Suelos Blandos
Preparado por J. Otani y E.M. Palmeira
Traducido por R. D. F. Durand (*)
La construcción de terraplenes sobre suelos de baja resistencia puede ser una tarea
desafiante. En este sentido, el uso de geosintéticos para mejorar la estabilidad de
terraplenes es una de las técnicas más efectivas y comprobadas de refuerzo de suelos.
Falla típicas de terraplén no reforzado y usos de geosintéticos como refuerzo
En tales problemas, los geosintéticos pueden ser efectivamente usados para
1) Reducir desplazamientos en suelos de baja resistencia debido a bajas capacidades
portantes;
suelo blando
Soft ground
geosintéticos
geosynthetics
2) Prevenir la falla global del terraplén y del suelo de fundación blando; y
suelo
blando
soft ground
geosynthetics
geosintéticos
ruptura
break
superficie
de falla
failure surface
3) Prevenir la falla por deslizamiento a lo largo de la superficie de los geosintéticos.
superficie
deslizamiento
sliding de
force
fricción
friction
geosynthetics
geosintéticos
suelo
blando
soft ground
El nivel de estabilidad de un terraplén reforzado sobre un suelo blando puede ser evaluado
mediante la definición de los factores de seguridad (Fs):
• Para estabilidad global
M + ∆M R
Fs = R
≥ tipicamente − entre − 1.2 ~ 1.3
MD
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International Geosynthetics Society
15
donde MD: momento actuante
MR: momento resistente
∆MR: contribución del geosintetico al momento contra la falla
•
PR
≥ tipicamente = 1.5
PA
PA: empuje activo del terraplén (de las presiones activas de tierra)
PR: fuerza de fricción a lo largo de la interface terraplén-refuerzo
Fs =
Para estabilidad contra falla por deslizamiento
La eficiencia de los geosintéticos como refuerzos de terraplenes en suelos blandos puede
ser visualizada en las siguientes figuras.
Safety
Factor
de
Safety
factor
factorseguridad
Refuerzo
Reinforcement
reforzado
reinforced
1.0
Suelo
Softblando
soils
nounreinforced
reforzado
Final
Enddeofconstrucción
construction
En caso de un efecto limitado del refuerzo, se puede usar un terraplén sobre pilotes. Se
pueden emplear pilotes prefabricados o pilotes de suelo mejorado.
Geosintético
Geosynthetic
f riction
fricción
sof
t
suelo
ground
blando
Pilote convencional o
Pile or improved soil pile
pilote de suelo mejorado
Terraplén sobre un conjunto de pilotes
En caso sean utilizados materiales drenantes, los geosintéticos pueden ser apropiadamente
especificados para contribuir en la aceleración de los asentamientos debidos a la
consolidación del suelo blando.
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
Sobre la IGS
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organización sin fines de lucro dedicada al desarrollo científico y tecnológico de geotextiles,
geomembranas, productos afines y tecnologías relacionadas. La IGS promueve la diseminación de
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oficiales (Geosynthetics International - www.geosynthetics-international.com y Geotextiles and
Geomembranes - www.elsevier.com/locate/geotexmem). Informaciones adicionales sobre la IGS y
sus actividades pueden ser obtenidas en www.geosyntheticssociety.org o contactando la
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Aviso: La información presentada en este documento ha sido revisada por el Comité de Educación de la
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16
Geosintéticos en Rellenos Sanitarios
Prepararado por M. Bouazza y J. Zornberg
Traducido por R. D. F. Durand (*)
Los geosintéticos son ampliamente utilizados en el diseño de sistemas de
impermeabilización tanto de la base como la cobertura en instalaciones de rellenos
sanitarios. Tales usos incluyen:
• geomallas, que pueden ser usados para reforzar taludes por debajo de los residuos así
como para reforzar los suelos de cobertura por encima de las geomembranas;
• georedes, que pueden ser usadas en drenaje en planar;
• geomembranas, que son laminas poliméricas relativamente impermeables que pueden ser
usadas como barreras de líquidos, gases y/o vapores;
• geocompuestos, que consisten en dos o mas geosintéticos, pueden ser usados para
separación, filtración o drenaje;
• revestimiento de arcilla geosintetica (GCL’s), que son materiales compuestos de
bentonita y geosintéticos que pueden ser usados como barrera hidráulica o de
infiltración.
• Geotuberías, que pueden ser usadas en aplicaciones en rellenos sanitarios para facilitar la
colección y el rápido drenaje de líquidos lixiviados en dirección de un receptor y luego
hacia un sistema de eliminación.
• geotextiles, que pueden ser usados con fines de filtración o como un colchón para
proteger geomembranas contra el punzonado.
La figura abajo ilustra los múltiples usos de geosintéticos como cobertura y como base en
sistemas de revestimiento de una instalación moderna de relleno sanitario.
Red de drenaje compuesta
Sistema de control de
erosión de geosintético
Geoconducto
Dren interceptor hecho
de geocompuesto
Pozo de extracción
de fluidos
Geomembrana
Refuerzo (geomalla,
geotextil, geocelda)
Refuerzo de
fibra
Cubierta de suelo
Barrera vertical HDPE
Pozo de agua
subterránea
Geocompuesto para
Gas/Agua
GCL
Filtro de
geotextil
Filtro de
geotextil
Relleno de
arcilla
Geored
Refuerzo
(Geomalla, Geotextil)
Residuo sólido
Geored
Geomembrana
primaria
Grava
Geoconducto
Cobertura de
geotextil daily
Geomembrana
secundaria
Refuerzo de
fibra
Filtro de
geotextil
Filtro de
geotextil
Estrato de arcilla compactada
Dreno para el
control de gradiente
El sistema de revestimiento de base ilustrado en la figura arriba es un sistema de doble
revestimiento compuesto. Este incluye un compuesto Geomembrana/GCL como sistema
primario de revestimiento y un compuesto geomembrana/arcilla compactada como
Folletos Educacionales
International Geosynthetics Society
17
sistema de revestimiento secundario. El sistema de detección de fugas, localizado entre los
revestimientos primario y secundario, es un compuesto geotextil/geored. El sistema de
colección de líquidos lixiviados sobre el revestimiento primario consiste de grava con una
red de geotuberias perforadas. Una capa de protección de geotextil por debajo de la grava
provee un colchón para proteger la geomembrana primaria del punzonado de piedras de
encima. El sistema de colección de líquidos lixiviados sobre la cobertura primaria en los
lados del talud del sistema de revestimiento es conformado por un geocompuesto de
drenaje (compuesto geotextil/geored) incorporado dentro de la grava sobre la base. Un
filtro geotextil cubre toda la base del relleno sanitario y previene la obstrucción de los
sistemas de colección y remoción de lixiviados. El nivel freático puede ser controlado en el
fondo del relleno mediante drenes de control de gradiente construidos usando geotextiles.
El suelo de fundación puede ser estabilizado usando refuerzos de fibra distribuidos en
forma aleatoria, mientras que los taludes de suelo empinados debajo del revestimiento son
reforzados usando geomallas.
El sistema de cobertura del relleno sanitario ilustrado en la figura contiene una barrera
formada por una capa de compuesto geomembrana/GCL. La capa drenante sobre la
geomembrana es de geocompuesto de drenaje (geotextil/geored). Adicionalmente, el
sistema de cobertura de suelo incluye refuerzos de geomalla, geotextil, o geocelda por
debajo del sistema de barrera de infiltración. Esta capa de refuerzos puede ser usado para
minimizar las deformaciones en las capas impermeabilizantes debido a asentamientos
diferenciales de los residuos o por una expansión vertical futura del relleno sanitario.
Adicionalmente, el sistema de cobertura puede incluir un refuerzo de geomalla o geotextil
sobre la barrera de infiltración para la estabilidad de la cubierta vegetal. Refuerzos de fibra
también pueden ser usados en la estabilización de las zonas empinadas de suelo de
cobertura vegetal. La figura muestra un geocompuesto de control de erosión encima del
suelo de cubierta vegetal y provee protección contra la erosión. La figura también ilustra
el uso de geotextiles como filtros en pozos de extracción de agua subterránea y de líquidos
lixiviados. Finalmente, la figura muestra el uso de un sistema de barrera vertical de
HDPE y un geocompuesto como dren interceptor a lo largo del perímetro de la instalación
de relleno sanitario.
A pesar de que no todos los componentes mostrados en la figura serían totalmente
necesarios en relleno sanitario, la figura muestra varias aplicaciones de geosintéticos que
pueden ser considerados en el diseño de este tipo de instalaciones.
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
Sobre la IGS
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Geosintéticos en el Tratamiento de Aguas Residuales
Preparado por M. Sadlier
Traducido por R. D. F. Durand (*)
Los geosintéticos son usados en diferentes aplicaciones en instalaciones de tratamiento de
aguas residuales. El uso más común es en lagunas que operan con procesos aeróbicos y
anaeróbicos. Entre otras aplicaciones se tiene la evaporación mejorada de aguas residuales
y la deshidratación de lodos mediante geotubos permeables hechos de geotextil.
Lagunas Anaeróbicas con Cubiertas
Cuando las aguas residuales con una carga orgánica razonablemente alta son mantenidas
en una laguna durante varios días, un sedimento anaeróbico se acumula en la base de la
laguna. En una laguna no cubierta la actividad de digestión anaeróbica se realiza en la base
de la laguna mientras que la actividad próxima de la superficie tiende a ser aeróbica.
Estas lagunas pueden ser cerradas
Gas expulsado
al aire con una cubierta de
geomembrana flotante para:
Cubierta flotante
(a) mejorar la actividad de
digestión anaeróbica por la
Salida
Entrada
Escoria
Lodo
exclusión de aire (oxigeno)
(b) permitir la colecta de gas
(especialmente metano) el cual puede se usado como combustible
(c) reducir el efecto del olor proveniente de la actividad anaeróbica.
Generalmente estas lagunas toman aguas
residuales con DOB (demanda de oxigeno
bioquímico) de 400 a 5000 kg/m3 y el
efluente de salida tiene el DOB reducido en
90 a 95%. El tiempo de retención es
normalmente de 4 – 7 días. El proceso
anaeróbico es mayormente autopropulsado
y la única acción mecánica inicial
requerida es abastecer a la laguna con
aguas residuales y forzar su salida hacia un desagüe por rebose. Puede haber la necesidad
de que algunos sistemas trabajen con excesivas acumulaciones de sedimentos (base) y de
escorias (superficie debajo de la cubierta), pero esto depende de la naturaleza del agua
residual y de la dinámica del sistema.
Lagunas Aeróbicas (Aireadas)
Los
sistemas
aeróbicos
usan
Aire
Aireador
aireadores de superficie tanto como
sistemas difusores para introducir
aire en las aguas residuales Entrada
Difusor
Salida
resultando en el consumo del
contenido orgánico el cual es
generalmente expulsado como dióxido de carbono. Típicamente estos sistemas toman
Folletos Educacionales
International Geosynthetics Society
19
aguas residuales con DOB en el orden de 500 a 1500 kg/m3 y el efluente de salida tiene el
DOB reducido alrededor de 90%. El tiempo de retención es normalmente de 4 -7 días.
Lagunas Aeróbicas y Anaeróbicas (Combinadas)
Muchas plantas de tratamiento de aguas residuales utilizan sistemas aeróbicos y
anaeróbicas como procesos combinados o separados. Esto puede ser fácilmente realizado
en una laguna usando una cobertura
Gas
flotante
de
geomembrana
especialmente diseñada. Estos sistemas
Cubierta flotante
combinados tienen una capacidad de
tomar agua residual con DOB de 5000 Entrada
Salida
Escoria
Lodo
kg/m3 y alcanzar un efluente de salida
con menos de 100 kg/m3. Los tiempos
totales de retención pueden estar en el orden de 10 días aunque algunos sistemas finalizan
con lagunas de ‘acabado’ o filtración/irrigación en pasto. Estos sistemas combinados tienen
la capacidad de reutilizar el gas para proveer energía que puede ser usada en los
mecanismos de aeración.
Aplicaciones de los geosintéticos
Las aplicaciones de geosintéticos en estos sistemas de lagunas están esencialmente
asociados con sistemas de impermeabilización y con sistemas de cubiertas flotantes, sin
embargo hay variaciones que pueden ser optadas de acuerdo a las circunstancias:
(a) Sistemas de revestimiento: se pueden especificar apropiadamente revestimientos
geosintéticos de arcilla, con cubiertas de suelo o concreto; o geomembranas.
(b) Sistemas de Cubierta: los diseños pueden variar con factores tales como el proyecto de
operación de la cubierta con respecto a los niveles de efluente, colecta de gas y factores
asociados, así como con las restricciones de construcción, las cuales pueden limitar las
opciones de diseño de la cubierta.
(c) Evaporación Mejorada: una típica geomembrana oscura con aguas residuales
superficiales por encima de ella, hará que se eleve la temperatura del agua por radiación
solar, creando una mejor capacidad de evaporación. Esto es utilizado en la eliminación de
aguas residuales y en procesos de extracción de minerales y sal. Una cubierta flotante
sobre el agua residual previene el aumento del volumen de residuos en la estación seca,
permitiendo la extracción de agua fresca de la cubierta.
(d) Desecación de Lodos: los geotubos fueron inicialmente desarrollados como una
herramienta de construcción para permitir el uso de arenas drenadas en la construcción de
obras de defensa costera o similares. Esas propiedades de filtración también pueden ser
usadas para secar rápidamente con elevado contenido de humedad, llevándolos a un estado
sólido que permita su transporte en camiones sin goteo.
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
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ninguna
responsabilidad proveniente
del usoGeosynthetics
de la información
Folletos
Educacionales
International
Society presentada. La reproducción de este
20
material es permitida si la fuente es claramente identificada.
Geosintéticos en Proyectos Hidráulicos
Preparado por J. Zornberg y M. Bouazza
Traducido por R. D. F. Durand (*)
Las estructuras hidráulicas comprenden un segmento del mercado de geosintéticos con
probablemente las mayores oportunidades de crecimiento. El término “estructuras
hidráulicas” incluye presas y canales. Las estructuras hidráulicas interactúan con el agua
que puede ser una de las mayores fuerzas destructivas en la naturaleza. Los geosintéticos
son generalmente utilizados para limitar la interacción entre la estructura y el agua. Los
geosintéticos pueden incrementar la estabilidad de las estructuras hidráulicas.
Los geosintéticos pueden ser usados en estructuras hidráulicas para:
• Reducir o prevenir la infiltración mediante el uso de geomembranas.
• Reducir o prevenir erosión de bancos en canales mediante el uso de
sistemas de impermeabilización con geomembranas.
• Proveer drenaje y/o filtración mediante el uso de geotextiles y georedes.
• Proveer refuerzo a la fundación de estructuras o ha la propia estructura mediante
el uso de geomallas.
Las geomembranas son prácticamente impermeables a infiltraciones de agua y son
comúnmente usadas en presas en la creación de una barrera hidráulica en el talud aguas
arriba. Las geomembranas pueden ser dejadas expuestas o cubiertas usando materiales
como paneles de concreto o rip-rap. El uso de geomembranas ha probado particular
utilidad en la mejora de presas de concreto deterioradas. La exposición puede acortar la
duración de las geomembranas debido a la degradación por radiación ultra violeta, pero
puede ser reparada con mayor facilidad que cuando se trata de geomembranas cubiertas.
Las geomembranas cubiertas pueden ser también propensas a daño, tal como
punzonamiento causado por materiales localizados en la parte superior y/o inferior. Los
geotextiles son comúnmente colocados por debajo, y algunas veces sobre la geomembrana
para proteger el material contra punzonamiento, sirviendo como un amortiguamiento para
minimizar la concentración de presiones.
Presa con fugas de água
(fitraciones)(**)
Folletos Educacionales
Presa revestida com geomembrana(**)
International Geosynthetics Society
21
Las filtraciones a través de una geomembrana ocurren principalmente por defectos en la
unión de las juntas, y por orificios originados por punzonamiento. Generalmente, los
defectos son minimizados a través de programas de control de calidad de instalación y
ejecución en obra. Sin embargo, las filtraciones son inevitables especialmente cuando las
geomembranas comienzan a envejecer. Para proteger la estructura, georedes o
geocompuestos geored/geotextil son normalmente usados como drenaje detrás de la
geomembrana. El agua proveniente de la filtración colectada y depositada aguas abajo a
través de un conducto en la presa o atrás en el reservorio.
El sistema de geosintéticos es fijado en la cara de la presa en forma mecánica,
frecuentemente mediante el uso de pernos y tornillos de fijación. Empaques y selladores
son usados para impermeabilizar las conexiones y juntas. Las Presas con geometrías
complejas son más propensas a defectos en las costuras y juntas.
Banda continua de acero
inoxidable
Geomembrana
Arandela de metal
Goma neopreno
Geored o geotextil grueso
(opcional)
Perno de anclaje expansivo
Sistema convencional de fijación
Revestimiento del talud aguas arriba de
una presa(**)
Detalle de la fijación mecánica(**)
Los componentes de un sistema de geosintéticos seleccionado para su uso en una
estructura hidráulica son cuidadosamente diseñados y específicos para el lugar de
aplicación. Si son especificados e instalados apropiadamente. Los geosintéticos pueden
ser eficientes en términos de costos y prolongar la vida útil de una estructura hidráulica.
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
(**) Cortesía del Geosynthetic Institute (GSI, USA).
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“International Geosynthetics Society (IGS)” y se cree que representa correctamente el actual estado de la
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22
Geosintéticos en Drenaje y Filtración
Preparado por J.P. Gourc y E.M. Palmeira
Traducido por R. D. F. Durand (*)
Los geosintéticos pueden ser usados efectivamente como drenos y filtros en obras civiles y
ambientales en forma adicional o en sustitución de materiales granulares. Los
geosintéticos son de fácil instalación en campo y comúnmente son eficientes en términos
de costos en situaciones donde la disponibilidad de materiales granulares no satisfacen
especificaciones de diseño, son escasos o tienen su uso restringido por leyes ambientales.
Geotextiles tejidos y no tejidos (vista ampliada)(**)
Geocompuesto para drenaje
Geosintéticos para drenaje y filtración
Geotextiles y geocompuestos para drenaje son los tipos de geosintéticos usados para
drenaje y filtración. Estos materiales pueden ser usados en obras como estructuras de
contención, terraplenado, control de erosión, áreas de colecta de desperdicios, etc.
geosintético
geosintético
Estructuras de contención
Pavimentos
Drenaje radial
Aplicación de Geosintéticos como drenos y filtros
De la misma forma que un dren, un geosintético puede ser especificado para atender
requisitos hidráulicos que permitan el flujo libre de fluidos o gases por medio del mismo o
que atraviesen su plano.
Q
tG
tG
Q
geosintético
Flujo paralelo al plano del geosintético
Folletos Educacionales
Flujo normal al plano del geosintético
International Geosynthetics Society
23
Filtros de geotextile deben atender criterios que aseguren que los suelos de base sean
retenidos sin impedir el flujo de agua. Criterios de retención disponibles establecen que
FOS ≤ n Ds
donde FOS es el tamaño de filtración del geotextil, el cual es
asociado al tamaño de los poros y a la abertura del geotextil, n
es un número que depende de los criterios usados y Ds es una
dimensión representativa de los granos del suelo de base
(usualmente D85, que es el diámetro para el que 85% en peso
de las partículas de suelo son menores que este diámetro).
Los filtros también deben ser considerablemente más permeables
que el suelo de base por todo el tiempo de vida útil de la obra. De
esta forma, los criterios de permeabilidad para geotextiles
establecen que
kG ≥ N k s
donde kG es el coeficiente de permeabilidad del geotextil, N es un
número que depende de las características del proyecto (varía
típicamente entre 10 y 100) y ks es el coeficiente de permeabilidad
del suelo de base.
Los criterios de obstrucción requieren que el geotextil no se obstruya y son basados en
relaciones entre el tamaño de la abertura de filtración del geotextil y el diámetro de las
partículas de suelo que deben ser permitidas de circular a través del geotextil. Pruebas de
desempeño pueden también ser realizados en laboratorio para evaluar la compatibilidad
entre un suelo y un filtro geotextil candidato.
Cuando los geosintéticos son especificados e instalados apropiadamente, estos pueden
proveer soluciones eficientes en términos de costos para casos de drenaje y filtración en
obras de ingeniería civil y ambiental. Información adicional sobre el uso de geosintéticos
en estas aplicaciones y otros campos de la ingeniería geotecnica y geoambiental pueden ser
encontrados en www.geosyntheticssociety.org.
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
(**) Fotografía de geotextile tejido extraído de “Geotextiles Handbook”, por T.S. Ingold y K.S. Miller,
Thomas Telford London, 1988.
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Geosintéticos en el Control de Erosión
Preparado por E.C. Shin y G. Rao
Traducido por R. D. F. Durand (*)
La erosión es un proceso natural causado por las fuerzas del agua y el viento. Este es influenciado
por un cierto número de factores, como el tipo de suelo, vegetación y geografía, y puede ser
acelerado por varias actividades que ocurren dependiendo del uso de suelo. Procesos de erosión sin
control pueden causar daños mayores a estructuras existentes y al medio ambiente.
Daños causado por erosión
Cañón causado por erosión
Los geosintéticos pueden ser usados en el control de erosión en obras como:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Protección de taludes
Canales
Zanjas de drenaje
Vías fluviales
Protección de riberas
Recuperación de áreas degradas
Reforestación
Protección contra abrasión
Retención contra caída de rocas
• Rompeolas
• Vertederos
• Terraplenes
Dependiendo del proyecto y las características del lugar, una obra de control de erosión puede
envolver el uso de un o más productos geosintéticos como geotextiles, geomantas, georedes,
geomallas, etc. Algunos ejemplos de aplicación de geosintéticos en obras de control de erosión son
presentados a continuación:
Control de erosión en taludes
Geosintético
Pasta de cemento
Semilla
Sistema de
fijación
Siembra
Folletos Educacionales
Vista final
International Geosynthetics Society
25
Una obra de protección en taludes puede requerir el uso de geosintéticos, suelo clavado, tirantes o
anclajes para garantizar la estabilidad. En algunos casos, la estabilidad de la superficie puede ser
alcanzada mediante la cubierta de la cara del talud con una bolsa de geotextil rellena con pasta de
cemento. La vegetación complementaria del talud protege contra perdidas de suelo debido a las
acciones del agua y del viento. Es posible combinar vegetación con mantas de geosintéticos para
proteger la cara de taludes pronunciados reforzados contra procesos erosivos.
Cesped
Geosintético
Suelo
Paramento envuelto
Vista final
Control de erosión en canales
Bloques o paneles de polímero o concreto y geosintéticos pueden ser empleados en la protección de
canales, riberas y taludes de orillas.
Bloque PE
Geosintético
Fundación
Construcción con
bloques de polietileno (PE)
Vista final
Las tres primeras fotografías de la primera página son cortesía del Prof. J. Camapum-de-Carvalho y del Prof.
E.M. Palmeira (Universidad de Brasilia, Brasil).
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
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sus actividades pueden ser obtenidas en www.geosyntheticssociety.org o contactando la
Secretaria de la IGS ([email protected]).
Aviso: La información presentada en este documento ha sido revisada por el Comité de Educación de la
“International Geosynthetics Society (IGS)” y se cree que representa correctamente el actual estado de la
práctica; sin embargo, tiene carácter puramente informativo. La IGS, el autor y el traductor no aceptan
ninguna responsabilidad proveniente del uso de la información presentada. La reproducción de este
material es permitida si la fuente es claramente identificada.
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Aplicaciones de Geosintéticos en la Agricultura
Preparado por R. Frobel
Traducido por R. D. F. Durand (*)
El uso de geosintéticos en la agricultura ha ido creciendo mundialmente. Las primeras
aplicaciones fueron en granjas y algunas de las primeras especificaciones fueron dirigidas
al uso agrícola de recubrimiento de estanques. Estos primeros usos incluyen el
recubrimiento de zanjas así como estanques de granjas y captaciones de colecta de agua en
regiones áridas. Hoy en día, las aplicaciones incluyen la protección de aguas subterráneas y
aguas de superficie que son contaminadas por desechos animales. El uso de geosintéticos y
en particular de geomenbranas en granjas ha recorrido un largo camino creciendo
considerablemente en los últimos años, especialmente con legislaciones ambientales más
rígidas así como de la conciencia pública por medio de programas como los desarrollados
por el USDA/NRCS, U.S. EPA y agencias gubernamentales en otros países.
CONTENCIÓN COMO UNA NECESIDAD
Los recursos de agua potable vienen siendo más
escasos y caros. La necesidad de proveer una barrera
contra altas tasas de pérdida de agua subterránea ya
es una realidad en muchos lugares y no solo en
regiones áridas o semiáridas. Es importante también
proteger ambientalmente la superficie y los recursos
de agua de la contaminación debido a desechos
animales y el aire de gases nocivos. La contención
con un método confiable es una necesidad y no una
opción debido a las recientes leyes ambientales
emitidas mundialmente.
Digestor anaeróbico con
laguna de desechos
Los geosintéticos representan una alternativa confiable de costo efectivo a sistemas de
impermeabilización de suelo compactado y de arcilla que aportan mucho menos en control
de infiltración, son altamente variables en calidad y no son aceptables para diseño
conforme normas reguladoras. Aunque las geomenbranas son los primeros tipos en ser
usados como barreras o como coberturas de control de olores, otros geosintéticos son
usados conjuntamente tales como geotextiles, geocompuestpos y georedes.
IMPERMEABILIZACIÓN DE LAGUNAS DE DESECHOS ANIMALES
Lagunas de desechos animales contribuyen a la polución de aguas subterráneas y
superficiales. Para controlar la infiltración de desechos son utilizados sistemas de
impermeabilización de tierra compactada así como geosintéticos. Debido a legislaciones
ambientales, el uso de geosintéticos ha ido aumentando rápidamente, en particular,
geomenbranas expuestas, geomenbranas con cobertura de suelo y GCL’s con cubierta de
suelo. Adicionalmente, compuestos de geotextiles y georedes son utilizados en la
protección e transmisión de gases.
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CUBIERTAS PARA EL CONTROL DEL OLOR DE DESECHO ANIMALES
Una variedad de problemas de salud fueron atribuidas a grandes concentraciones de
desechos animales los cuales emiten gases tóxicos como sulfato de hidrogeno y amoníaco.
Cubiertas de control de olores pueden ser constituidas por geomenbranas o tejidos
revestidos de bajo costo o sistemas más caros y más elaborados de cubiertas de
geocompuestos flotantes dependientes del diseño y del estado crítico de la contención.
TRANSPORTE DE AGUA
Los geosintéticos y la mayoría de geomenbranas son usadas en la
preservación y transporte de agua limpia para uso en granjas. El
transporte de agua en zanjas, canales laterales y principales para
distribución en cultivos es tan común como el uso de reservorios de
agua y estanques en granjas. La pérdida por infiltración en canales y
zanjas puede alcanzar de 30 a 50%, sin embargo, puede ser
eliminada con el uso de geosintéticos como sistemas de
impermeabilización. Tanto cubiertas de suelos como geomenbranas
expuestas son usadas extensamente en el recubrimiento de canales
nuevos y canales antiguos con necesidades de recuperación.
Adicionalmente, canales recubiertos con concreto ya agrietado que
hayan perdido su efectividad a lo largo de los años pueden ser Canal de irrigación
substituidos o reparados con geomenbranas. Geotextiles de
protección, geocompuestos y geomallas pueden ser utilizados conjuntamente.
RETENCION DE AGUA
Geomenbranas cubiertas de suelo y GCL’s son usados en la construcción y rehabilitación
de estanques. Geomenbranas expuestas son usadas para recubrir tanques de concreto
antiguos o para recubrir nuevos tanques prefabricados.
DIGESTORES ANAERÓBICOS
Los digestores anaeróbicos son usados para acelerar la descomposición de desechos
animales en un ambiente controlado y así permitir la recuperación y uso de biogás. El
biogás es usado para abastecer generadores para producir electricidad, calefacción y agua
caliente para uso domestico. Los geosintéticos pueden ser usados en los digestores tanto
para recubrir la laguna anaeróbica o para cubrir la laguna para colectar biogás.
(*) Raúl Darío Durand F. es Ingeniero Civil, M.Sc. en Geotecnia por la Universidad de Brasilia.
Sobre la IGS
La Sociedad Internacional de Geosintéticos (International Geosynthetics Society – IGS) es una
organización sin fines de lucro dedicada al desarrollo científico y tecnológico de geotextiles,
geomembranas, productos afines y tecnologías relacionadas. La IGS promueve la diseminación de
información técnica sobre geosintéticos a través de informativos (IGS News) y de sus dos revistas
oficiales (Geosynthetics International - www.geosynthetics-international.com y Geotextiles and
Geomembranes - www.elsevier.com/locate/geotexmem). Informaciones adicionales sobre la IGS y
sus actividades pueden ser obtenidas en www.geosyntheticssociety.org o contactando la
Secretaria de la IGS ([email protected]).
Aviso: La información presentada en este documento ha sido revisada por el Comité de Educación de la
“International Geosynthetics Society (IGS)” y se cree que representa correctamente el actual estado de la
práctica; sin embargo, tiene carácter puramente informativo. La IGS, el autor y el traductor no aceptan
ninguna responsabilidad proveniente del uso de la información presentada. La reproducción de este
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