laura elena sanchez garcia

ITC
INSTITUTO TECNOLÓGICO
DE LA CONSTRUCCIÓN, A.C.
LOS G E O T E X T I L E S Y SI A P L I C A C I Ó N EN LAS C A R R E T E R A S .
TESIS
PROFESIONAL
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO CONSTRUCTOR
P R E S E N T A :
LAURA ELENA SANCHEZ GARCIA
D I R E C T O R
DE
T E S I S :
ING.HECTOR S.SANDOVALVALLE
LICENCIATURA EN INGENIERÍA DE CONSTRUCCIÓN CON
RECONOCIMIENTO DE VALIDEZ OFICIAL DE ESTUDIOS
DE LA SEP SEGÚN ACUERDO No.952359 DE FECHA
15DE NOVIEMBRE DE 1995
MEXICO, D.F.
MARZO 199')
ITC
INSTITUTO TECNOLÓGICO
DELA CONSTRUCCIÓN, A.C.
LOSGEOTEXTILESYSUAPLICACIÓNEN LASCARRETERAS.
TESIS PROFESIONAL
QUE PARAOBTENERELTITULODE:
INGENIEROCONSTRUCTOR
PRESENTA:
LAURAELENASANCHEZGARCIA.
DIRECTORDETESIS
ING.HECTORS.SANDOVALVALLE
LICENCIATURAENINGENIERÍADECONSTRUCCIÓNCON
RECONOCIMIENTODEVALIDEZOFICIALDEESTUDIOS
DELASEPSEGÚNACUERDONo.952359DEFECHA
15DENOVIEMBREDE1995.
MEXICOD.F.
MARZO1999
LOSGEOTEXTILESYSUAPLICACIÓNENLAS CARRETERAS.
ÍNDICE.
I INTRODUCCIÓN.
Pág.9
IIGEOTEXTILES.
11
2.1Generalidades.
11
2.2Propiedadesdelosgeotextiles.
12
2.2.1 PropiedadesFísicas
12
2.2.2 PropiedadesMecánicas.
13
2.2.3PropiedadesHidráulicas.
16
2.2.4 PropiedadesdeDurabilidad.
17
IIIUSOS DELOSGEOTEXTILES.
18
3.1SeparacióneImpermeabilizado!!.
18
3.2 RefuerzoyArmado.
18
3.3 Infiltración.
20
3.4 Drenaje.
20
3.5ControldePermeabilidad.
21
3.6ContenciónyConfinamiento.
21
IVAPLICACIÓN DELOSGEOTEXTILES ENCAMINOS NOPAVIMENTADOS.
4.1Consideracionesdediseño .
22
4.2Funcionesdelgeotextil.
23
4.3Pruebasdeplacacongeotextiles.
26
4.4Pruebasdecargaconuncamiónusandogeotextil.
4.5Pruebasdecargaconuncamiónsinusargeotextil.
4.6Funcióndegeotextildurantelaspruebasde carga.
27
30
31
4.7Fórmulasdediseño.
32
4.8Propiedadesmecánicasdelgeotextil.
34
4.9 Curvasdediseño.
35
1
VGEOTEXTILESENLACONSTRUCCIÓNDECARRETERAS.
Pág.38
5.1Especificacionesparageotextilesusadosenpavimentos.
38
5.2Requerimientosdeconstruccióneinstalacióndegeotextiles.
42
5.2.1 Instalacióndegeotextilesexperiencia concontratistas.
5.3Pruebasdedurabilidadde unacarretera reforzada congeotextiles.
45
46
5.3.1Estudiodedurabilidaddeunacarretera reforzada congeotextilesen
Francia.
49
5.4Abrasiónydañosalosgeotextiles usadosencarreterascongravas.
52
5.5Pruebasy resultadosdelosgeotextilesextraídosdeunaautopista.
55
VIUSOSDELOSGEOTEXTILES ENMEXICO.
65
6.1 Construccióndelacarretera Minatitlán-Coatzacoalcos.
65
6.2 Características regionales,estratigrafíaypropiedades.
66
6.3 Consideracionesdediseño.
68
6.4Procedimientosdeconstrucción.
69
6.5 Resultados.
78
VilCONCLUSIONES.
79
Vil BIBLIOGRAFÍA.
81
2
AGRADECIMIENTOS.
AmiMADREpor serelapoyo y pilar escencialdemi vida contodomiamor,respeto/
admiraciónyagradecimiento.
AmiPADREconagradecimiento,amorycarinoportodoloquehahechopormi.
AlSeñorDonARTUROL.C.quehasidoparamiunmotivodiariodesuperaciónyluchacon
todomirespeto,amoryagradecimiento.
AmiesposoING.SERGK)CONTRERASPAVÓN contodomiamorycariño.
AlING.HECTORSANDOVALVALLE por ladedicación yesfuerzo,paralarealizacióndela
presentetesis,conmuchoagradecimiento.
AmihermanaALEJANDRAcontodomiamorycarino.
AmihermanaMAYRA.
3
Amis sobrinos RICHARDT,GERHARDTy FRANZ, por que algún día lleguen aser alguien en
laviday seanmuy exitosos.
Amis abuelosANGELAy SAMUEL (Q.E.P.D.)
Amis tíos PATYy RICARDOVERA con todo miamory agradecimiento.
AmitíaSYLVIA.
Amis tíos LOLITAy PEPE(Q.E.P.D.)
4
AL C.P.GUILLERMO FERNANDEZ URBANconagradecimiento y cariño.
Al ING.JORGEHERNANDEZ BUSTAMANTEy ala SEÑORA HILDA.
A mis amigas desiempreANA MA.MONTIELLOPEZ
ROSAMA.AVILA DEMORALESY HUMBERTO.
MA.LUISA GOMEZ LARA.
ANABEL BAEZRUIZ.
YASUS RESPECTIVAS FAMILIAS.
A los INGENIEROS MIGUELJASSO CORONADO.
MANUEL MEJIAJIMENEZ.
FRANCISCOSOTOGOMEZ.
SANDROZEDILLO BETANZO
Atodosmiscompañerosdegeneración.
5
A lasinstituciones quemeformaronCOLEGIOHUMBOLDTDEPUEBLA.
UNIVERSIDAD DELASAMERICAS PUEBLA.
INSTITUTOTECNOLÓGICO DELA CONSTRUCCIÓN
Ala LIC.GRACIELA OLMOS MAGALLANES contodamiamistad.
6
B/
C
°
L
Í I C
'OTECA
SINOPSIS.
LaTesis habla acerca de un material llamado Geotextil,de sus propiedades, usos y laforma en
queserelacionaenlascarreteras.
JUSTIFICACIÓN.
Conelavancedelaépocamoderna,surgelanecesidaddecambiosentodoslosámbitossociales.
Dentro de la Industria de la Construcción surgen nuevos materiales y métodos para hacer más
eficientes lasobras logrando de ésta forma su optimization .Uno de éstos materiales nuevos son
lastelassintéticasllamadosGEOTEXT1LES.
Elegí éstetema debido a que es muy importante que se conozcan las nuevas attemativas que
surgendíaadía,asícomotambién paraconocer másafondo laspropiedades,características yla
formaenquetrabajanlosGeotextiles.
Enlapresentetesis,seestudia alGeotextilysuaplicación enlascarreteras. Sinembargo,existen
diversasaplicacionescondichomaterialcomoson:eniostaludes,comoretencionesenmacizos
rocosos,etc.
OBJETIVOS.
Conocer acerca de las propiedades y características de los geotextiles. Así como los usos,
aplicacionesyexperienciasobtenidasenMéxicoyotrospaísesdeEuropay NorteAmérica.
7
METODOLOGÍA.
Elpresentetrabajoseelaboróbasándose enlosiguiente:
InformacióndeTextos.
EntrevistasconpersonasquetienenexperienciaconlosGeotextiles.
SecretariadeComunicacionesyTransporte
SociedadMexicana deMecánicadeSuelos.
SociedadMexicanadeMecánicadeRocas.
GrupoCOPACA(DedicadoalaelaboracióndeGeotextiles).
Internet.
8
I.
INTRODUCCIÓN.
La explosión demográfica ha originado problemas económicos y sociales un tanto difíciles de
resolver sistemática y eficientemente. Tales problemas repercuten en todos los sectores, de aquí
quesurja lanecesidaddedarunasoluciónacortoplazo.
Dentro de la industria de la construcción y en particular en las obras de beneficio social,tales
como las carreteras, presas, vías terrestres, sistemas de alcantarillado, entre otras, se ha ido
llevando a cabo unatransformación radical en los métodos constructivos y en algunos materiales
queconstituyenlaobraengeneral.
En esta transformación se da consecuencia de que los materiales para la integración de las
obrassonescasos,costososolejanosdellugarendondeseconstruye.
Por tal motivo se han llevado a cabo estudios sobre diferentes materiales, para tratar de
substituirlos por otros artificiales que cumplan con las propiedades de los primeros;pero que de
alguna uotramaneraresultenmaseconómicos,fácilesdeinstalar,etc..
El contenido de estatesistrata de un material sintético llamado Geotexlil,elcual es usado como
materialconstitutivo enlasobrasciviles.
En tiempos recientes se han utilizado en obras de Ingeniería Civil como ya se mencionó, un
substitutodelosmaterialesquecomúnmenteseempleanenprocesosconstructivos.
Los Geotextiles se comenzaron a usar a principios de la década de los años 70, como un
materialconstituyenteendiversasobrasde ingeniería.
Surgelanecesidaddeobtenertierrasfirmes ensuelosblandos,mantener laestabilidaddeobras
marítimas,usarlocomounelemento paraleloenlaconstruccióndevíasterrestres,etc
Los geotextiles son un compuesto de polímeros de gran resistencia a la tensión,que aumenta la
capacidad de carga de los suelos blandos
para uniformizar asentamientos diferenciales,
incrementa la resistencia a la descarga de sólidos finos en infiltraciones de agua, estabiliza
terraplenes,haciendo posiblelaverticalidaddeestos,etc.
9
En el capítulo segundo ,se habla de las generalidades de los geotextiles, es decir de sus
característicasfísicas, mecánicas, hidráulicas, sudurabilidad,etc.
En el tercer capítulo se habla de ios usos de ios geotextiles sus características de armado,
separación, infiltración, drenaje, control de permeabilidad, contención y así como de su
confinamiento.
Elcuartocapítulo esacercadelosgeotextiles en caminos no pavimentados. Se habla acerca de
susconsideracionesdediseñoyalgunaspruebasrealizadas.
El quinto capítulo es sobre la construcción de carreteras, aquí se ven ciertas especificaciones,
requerimientos de construcción, instalación de los geotextiles y como son afectados atraves del
tiempo.
Elsextocapítulo essobre la carreteraMinatitJán-Coatzacoalcos, esteesuncaso muy específico
deusodeungeotextilenlaRepúblicaMexicana.
Enelséptimo capítulosonlasconclusiones,aquí se plasman los resultados y recomendaciones
deltrabajoquesellevó'acaboenlapresenteTesis.
10
II.
GEOTEXTILES.
LosGeotextilessontelasquetienendiversasaplicacionesenla
Ingeniería sobretodoentrabajosdeVíasTerrestres.
Entre los ejemplos más antiguos en los que se puede decir que ya se utilizaban telas como
refuerzo de suelos blandosen carreteras podemos hablar de losRomanos que usaban camas de
varastejidas antes de colocarlosenrocamientos, yaún antesse diceque en Inglaterra 2500 a.a,
existieron caminos construidos con varas y ramas en regiones pantanosas. En el extremo oriente
haynumerososejemplosdeestructuras reforzando elsueloconvaras, raíces,ramasobambú.
En épocas más modernas el uso de los geotextiles ha cobrado más auge, las primeras
aplicacionessedierona raízdelaproducciónde materialessintéticosderivadosdelpetróleo.
2.1 Generalidades.
Los Geotextiles son telas sintéticas, elásticas y resistentes que se
utilizan en obras de ingeniería para reforzar los suelos. Siendo estos manufacturados con uno o
más polímeros, loscualesson compuestosderivadosde otroporpolimerización, es decir, se unen
moléculasde unmismocompuesto para conseguirotrodepesomolecularmáselevado.
Existendostiposdegeotextiles,tejidos ynotejidos, losprimerostienen loshilosparalelosdetal
manera que constituyen una estructura como el de las telas comunes, los segundos son telas
manufacturadas por punzonamiento.es decir, se colocan lastelas sintéticas en máquinas textiles
las cuales poseen infinidad de agujas y conforme éstos pasan van siendo desmenuzadas y
presionadas para darles la consistencia del material conocido con el nombre de bajo
alfombra.Dentro delosnotejidosse encuentran lostermosoldados cuyatécnicademanufactura se
rige por la aplicación de altas presiones a una cierta temperatura para obtener geotextiles de
superficies tersaseimpermeables.
11
2.2Propiedades delos Geotextiles
En la ingeniería de suelos, la aplicación de
membranas sintéticas utilizadas como refuerzo a la tension puede ser estudiada a través de sus
propiedadesfísicas,mecánicas,hidráulicasy otras
2.2.1Propiedades Físicas.
Peso La prueba comúndelaAST M para esta propiedadse
designa como D-1910,el peso de la membrana se expresa por unidad de área kg/m^la
determinación del peso puede hacerse con aproximación de 001% del peso del espécimen, y la
longitudyelanchosuelenmedirse bajotensióncero
Espesor,el espesorde una membrana es la distancia entre lasuperficie más alta y la más baja
del matenal,medida bajo unapresión específica, el método D-1777de laA.STMyestipulaque el
espesor es medido con una exactitud de por lo menos 0001 pulg(002 mm) bajo las presiones
indicadasenlasiguientetabla
Tipode matenal
Suave
presión
ttpodemembrana
cobertores,lanas.geotex
0 35-35g/cm2
notejidos
moderado
Firme
mantas,sabanas,tapetes
Mezclillas.fieltros ,mem
1 40-1.44g/cm2
7-700g/cm2
branasde asbesto
Las membranas para construcción no se incluyen en latabla debido a que el espesor se vuelve
muyimportante cuandoserequiereenelcalculodeotrapropiedaddelamembrana
12
CompresibilidadElespesorde una membrana responde a lavariación de una presión en
forma similar, para la pruebade compresibilidad,en geotecnia,la pendiente de lacurva resultante
es un modulo de compresibilidadA este ultimo se considera un índice de propiedad físicamecanica
2.2.2Propiedades Mecánicas
Se denominan propiedades mecánicas de los geotextiles a las siguientes características
resistencia a latensión ,modulodedeformación inicial,endurecimiento otenaadad, resistencia al
rasgado,resistencia alPunzonamiento yalaabrasión
Resistencia a la tensión Conocida como la resistencia de Grab, se mide con la prueba de
resistencia usada comunmente entextiles con los métodos D-1682y D-751 de la A.STM, en la
cual solamente una parte del ancho del espécimen es sostenida entre abrazaderas y ensayado
hastalafalla
Lasrelacionesesfuerzo-deformación semuestran acontinuación
iA
rTsr
c
/\\\¿Y\\\
a Resist última
b Elongación
(
I
«(*>
c pend decurvaesfuerzo deformación
13
Laresistenciaalatensión:eselmáximoesfuerzoquesoporta lamuestradelamembrana.La
deformabilidad bajotensión(módulo degrab),dichomódulodedeformación,influye en la capacidad
de soporte del geotextil en la gráfica esfuerzo-deformación, el módulo de grab es la pendiente
inicialdelacurva.
Tenacidad: es el trabajo necesario para llevar una muestra a la falla, esto representa la
capacidaddelgeotextilparasoportar artasdeformaciones así comotambién esfuerzos; es el área
bajolacurvade resistenciadegrab.
Resistenciaalrasgado:
También es conocida como rasgado trapezoidal, es la fuerza
requerida para evitar la propagación de la ruptura de algunas fibras del geotextil, se mide con la
prueba D-2263geotextil de laA.S.T.M.jque consiste en insertar una muestra trapezoidal de una
membrana en unamáquina de prueba de tensión, con el objeto de que las fibras sean llevadas
progresivamente alrasgado,paracomenzarelprocesosehace uncorte inicialde5/8".
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^-N.
A
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Figuraquemuestra elcortede5/8".
14
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9
Resistencia alpunzonamiento:
Es la fuerza que se opone a la penetración del material a través del geotextil;previene al
punzonamiento que pudiera ocasionar el balasto de aristas afiladas, previene la filtración de
suelosfinos haciaelbalastoyviceversa laresistencia al punzonamiento semide conlaprueba de
penetración D-751 A.S.T.M. , que consiste en incrustar una varilla de 5/16" en una muestra del
geotextilancladaenunmoldede 11/2".
1I
1
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"ÍM-U f^^t
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l^SVAWft
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Pruebade resistencia alpunzonamiento.
Resistencia alaabrasión:
Se define como la resistencia a la fricción a largo plazo, se
estudia para prevenir la formación de oquedades producidas a largo plazo por estar en contacto
con el agregado. Se estudia con la prueba Taborde abrasión D-1175A.S.T.M.,que consiste en
aplicar una carga dinámica de f=100newtons y w=1000g, sobre un agregado que a su vez esta
colocado sobre unamembrana para posteriormente evaluarel procedimiento del pesodel material
expulsado,debidoalafricciónentreunay otrasuperficie,finalmenteseefectúalapruebadegrab.
PruebadeGrab.
15
2.2.3Propiedades Hidráulicas.
Las propiedades hidráulicas que se consideran importantes para la aplicación de los geotextiles,
son:lapermeabilidadinicial, resistencia altaponamientoy resistenciaalatubificación.
Permeabilidadalagua:
Puede estudiarse con un permeámetro de carga constante
efectuando ciertas adaptaciones. Un espécimen de la membrana a probarse se coloca en una
base plástica y se acomoda con otro tubo de plástico de 4.5"de diámetro £f
agua se introduce en la parte superior del tubo,desde donde fluye hacia abajo a través de la
membrana,fueradelsistemamanteniendo lacargaconstante.
Sellevanacabotrespruebasconcargasde3,12 y36pulgadaslosdatossegrafican de manera
convencional paraobtenerlapermeabilidaddelamembrana encm/seg.
Pruebaderelacióndegradiente;
Esta prueba designada como CW-02215 por el
Cuerpo de Ingenieros,esta' definida como la relación del gradiente de filtración a través de la
membranayaunapulgadadelsuelo,algradiente atravésdedospulgadasadyacentesdelsuelo.
Lapruebasellevaacabo enel pemneámetro decarga constante, elaguafluye 24 horas,antes
dequesetomenlosdatos para calcular larelacióngradiente.Es importante conocer la resistencia
altaponamiento,yaqueelobjetivoesevitarlamigracióndepartículasatravésdelgeotextil.
Resistencia alatubificación:
Si el gradiente del flujo del suelo se vuelve demasiado
grande para que la membrana lo retenga, lafalla de la membrana se representará haciendo una
pruebadelaboratoriosimilaralapruebadegradienteascendente.
16
2.2.4Propiedades de Durabilidad.
Unas de éstas pruebas son resistencia a los
reactivos químicos, el método D-543A.S.T.M., cubre esta área con eltítulo de resistencia de los
plásticos alosreactivosquímicos.
Se trata de evaluar el comportamiento de fibras como acetato, dacrón, acrylán, orión,
rayón,algodón,bajounagranvariedadde agentesquímicos como elácido sulfúrico ,ácido nítrico,
ácido fosfórico, hidróxido de sodio, agentes blanqueadores, agentes corrosivos, etc.. Muchos de
los cuales se emplean en diferentes concentraciones y temperaturas. Después de la exposición
especificada, lasmuestrasselimpian,sesecanalairey posteriormentesoncondicionadasa70°C
y65%dehumedadrelativadurante 16horas.Estas muestrassesometen apruebasde resistencia
a la ruptura, elongación a la ruptura, así como su tenacidad. Basándose en los resultados
obtenidossepuedeconocer ladurabilidaddelgeotextil.
Otraspruebasquememidenladurabilidadsonlasdelaresistencia alaluzy alaintemperie:.
Estas pruebastambién son cubiertas por la A.S.T.M.con eltítulo de "Temperismo de Plásticos"y
se designan como D-1435,ésta es una prueba comparativa que depende del clima .estación del
año,condicionesatmosféricas,ycomotalsolonosdauníndicedeladurabilidadalargoplazo.
17
III.
USOSDELOSGEOTEXTILES.
3.1Separacióne Impermeabilización.
Estosmaterialessonutilizados paramantenerseparadosdosclasesdiferentesdesuelos.
Son importantes para evitar la contaminación de suelos friccionantes y cohesivos, entre
subrasanteybase, encarreterasoentrebalastoylasubrasante deferrocarriles.
Enelcaso de la colocacióntemporal de material granular sobrecarga,con elque se provoca el
aumentodelarapidezylamagnituddelasentamiento ensuelosblandos.
El geotextil establece una frontera permeable entre diferentes masas de suelo y roca. De esta
manerasepreserva la resistencia ypermeabilidadde agregados y otrotipodematerialesselectos,
aplicacionestípicasdeestosonenlaconstruccióndecaminosyterraplenes.
3.2RefuerzoyArmado.
Sepueden usara losgeotextiles comoapoyodeterracerías enterrenosde bajovalor relativo de
soporte. El concepto es teóricamente válido, debido a que el geotextil decrece en el nivel de
esfuerzos en el suelo de cimentación,causado por el esfuerzo cortante horizontal, provocado por
lascargasverticales (tránsitovehicular).
A tensión, lo cual distribuye la carga en un área de mayor acción y por esto decrece su
intensidad,estoessimilaraloque sucedeenelconcreto reforzado.
Un decremento en el esfuerzo significa menor probabilidad de falla, por lo tanto un suelo más
resistente.
El geotextil imparte resistencia a la tensión, incrementando la estabilidad estructural .Algunos
ejemplos son el refuerzo de terraplenes construidos sobre suelos inestables, la construcción de
muros de contención mediante encapsulados de suelos, el desplante de taludes con mayores
ángulosdeinclinación.
Lainfiltracióneslarelacióngeotextil-suelo quepermite ellibreflujodel agua,atravésdelplanodel
textil,durante unlapsoindefinidamentelargo.
18
a ^opsiruccior de sutdrene* / ae opss*as a<i cornbtnanon con estructuras Desadas
j / ^nes¥enrocarnierto paraovrtrff Ide>osionaetaiades
*KX^M
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C©n ff«otextll
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^omportamipntc de ©Tacenas antes 5, después OPútilzar LP Geotexfil
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itenciondesuelosque podrandes'i¿aise 'ateralmerrte sisedejaran stn refuerzos
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:
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a id *ransrnisioi* de una gneta existente en a carpeta asfáltica cuando se coíoca u n
Mo asfa¡f¡co nueiíoen un reertearpetado
19
3.3Infiltración.
Es una de las áreas en donde el empleo de los geotextiles tiene mayor aplicación, debido al
controldelapermeabilidadejercidasporellos.
3.4 Drenaje.
El empleo de estos materiales es recomendable en muchos problemas de drenaje como por
ejemplo, se usan para eliminar losfiltros graduados en presas de tierra, suelos estabilizados con
drenesverticales,asícomoenmurosdecontención.
Es el sistema en equilibrio geotextil-suelo, que permite el libre flujo del agua sin la pérdida de
suelo, en el plano del geotextil, algunos ejemplos son drenes de chimenea en presas, drenes en
muros de contención, capas rompedoras de capacidad.Esta aplicación es privativa de los
geotextilesfabricados porentrelazamiento mecánico,que porsu construccióny espesor presentan
tambiénuncomponentedepermeabilidadensuplano,enlosgeocompuestos paradrenaje
Estaaplicación haidocayendoendesusoparalosgeotextiles.
20
3.5Controlde la Permeabilidad.
El control de la permeabilidad es de vital importancia , ya sea que el geotextil se este usando
comounademe oenalgúntipodecarretera,ya quesi nosecontrola elaguaquetenemosenuna
carretera me puede ocasionar deformaciones en la carpeta asfáltica, y si se está usando como
ademe con laexistencia deaguase pueden llegar a ocasionar derrumbes, de aquíque el control
delapermeabilidad esmuyimportante.
Las geomembranas que aquí se utilizan son elaboradas en el lugar, consisten de geotextlles
impregnadosgeneralmente conproductosasfálticos,parareducirsupermeabilidad.
Existeunaecuaciónparaeldiseñodefuncionalidadquesemuestra acontinuación:
valordelapropiedad permisible
f.s.=
valordelapropiedad requerida.
Debido a lo particular de cada problema,el ingeniero debe emplear sucriterio para determinar el
F.S.másadecuado.
3.6 Contención y Confinamiento.
Los geotextiles pueden actuar como moldes para contener a otros materiales(arena, grava,
concreto o suelo del lugar) y poder así satisfacer la forma de cualquier superficie en la que son
construidos
Estas telas se pueden utilizar para fabricar "insitu" grandes elementos de construcción como
diquesotaludesyafallados.
21
IV.
APUCACION DELOSGEOTEXTILES ENCAMINOS NOPAVIMENTADOS.
4.1 Consideracionesdediseño.
Los caminos no pavimentados incluyen, caminos de
accesoaáreasmadereras,minas,caminostemporalesasitiosdeconstrucción,etc.Talescaminos
muchasvecescruzanregionesdondeexistensuelosdemuybajaresistenciaalcorte.
Tradicionalmente,laconstruccióndecaminos no pavimentados haconsistido en la colocaciónde
materialdisponible paralabase.
Muchasveceslacirculacióndevehículoscausaunentremezcladodelosmaterialesdela basecon
losde lasubrasante, necesitando renivelaciones regulares y colocación de material adicionalpara
la base. Recientemente, se han utilizado los geotextiles para colocarlo entre la base y la
subrasante parareducir elespesorde la base y para economizarelmantenimiento durante lavida
deserviciodelcamino.
Algunos métodos de diseño y construcción de caminos no pavimentados con la colocación de la
basedirectamente sobre la subrasante han sido presentados por Atvin y Hammrt en el "National
CrushedStone Institute"yotros.
La utilización de geotextiles en caminos de bajo volumen vehicular ha sido discutida, pero los
resultados reportados variaron, haciendo así las observaciones tanto para la contribución de la
tela,comoparalaestructuradelcamino.
La capacidad de carga en un modelo de prueba se incrementó con el usodel geotextil, haciendo
asíelfuncionamientodelcaminomásefectivo.Otroestudio establecióqueelgeotextil noreducela
cargadefalladelmodelodeprueba,perosilograreducirlasdeflexiones.
También se notaron reducciones similares en las deflexiones con el usode las telas pnetensadas.
La importancia de permitir deflexiones grandes para el mejor funcionamiento del geotextil fue
notadaporJessbergeryestotambiénesta implicado enlasconsideraciones dediseñodeGiroudy
Roemer. La presente contribución utiliza un procedimiento de diseño, haciendo uso de las
propiedades mecánicas específicas de los geotextiles y esta basado en extensos estudios con
modelosagranescala.
22
4.2FuncionesdelGeotextil.
Lascuatro principalesfuncionesdelgeotextilson:
Separación
Refuerzo
Filtración
Drenaje.
Estaspuedencontribuirconjuntamente amejorar elfuncionamientodecaminosnopavimentados.
Separación:
Lateta provee una barrera mecánica entre la base y lasubrasante y la intrusión
definosenlabase.
Refuerzo.
Los geotextiles contribuyen a la capacidad de carga debido a sus características
mecanicas.La tensión desarrollada en los geotextiles se deriva en fuerzas que incrementan la
capacidaddecargadelsistema.
Lamayorconsideracióndelosgeotextilessonsuspropiedadesmecánicas.
Filtración.
Losgeotextiles actúan comofiltros por la retención de partículasfinas mientras
que permite elflujo del agua, eslo se conoce como la presión disipada delagua. Enesta función
losmayoresparámetrossonlaporometríadelatelaysuestructura.
Drenaje.
Losgeotextiles actúan como drenes al permitirel movimiento del agua sobre suplano.
Solociertastelasespesasy notejidasaltamenteporosaspermiteneltransporteefectivodelagua.
Las pruebas a gran escala involucran las funciones de separación y refuerzo del geotextil, la
filtración no se omite, pero tampoco se incluye específicamente en el estudio. El transporte de
agua fue esencialmente omitido, porque las pruebas de diseño impidieron tal ocurrencia;se
necesitan pruebas adicionales para estudiar lacontribución de esas últimasfunciones en caminos
nopavimentadosenvariascondiciones.
23
También existen algunos arreglos para que se realicen las pruebas;a continuación se hará una
breve descripción de la prueba a gran escala en la cual se basa el concepto de diseño, aunque
algunosdiseñostambiénserefieren aotrascontribuciones. Las pruebasfueron llevadasa cabo y
elconceptodediseñodesarrollado poruncomitéen"La EngineeringTestingCompany".
Las pruebas fueron ejecutadas bajo condiciones controladas en secciones a gran escala da
caminos no pavimentados .Fueconstruido unmodelo especialen unfoso de concreto de5.5m de
ancho, 9.1 m de longitud y 1.2 m de profundidad, se utilizó un sistema de soporte de carga
removióle capazde resistirfuerzasverticalesde reacciónde 130kn, paralaspruebasdecarga.
Acontinuaciónestaeldiagramadelfosoparalaejecucióndepruebasde placa
Diagramadefoso para lapruebadePlaca.
Elfoso se relleno de arcilla plástica muy suelta mezclada uniformemente, la subrasante tuvo una
cohesión de 3.4kpa., éstosdatos fueron obtenidos del "National Estándar Bentonrte",el contenido
deaguafuédel450%.Se colocó,sobrela subrasante nivelada,latela de Bidim con unaescalade
referencia paramedirlosesfuerzosfinalesdelaprueba,enseguida,secolocólabasedegrava,
24
B , S
U Q T E C A
Extendida a compresión con distribución
granulométrica maxima de 44.4mm,densidad de
colocado de 85-90% máximo de la densidad seca, en tres elevaciones con una compactación
vibratoria intermedia. Los accesos al nivel de prueba fueron inclinados para permitir el paso de
camiones,comosemuestra enlasiguientefigura:
fíeolexfí/.
iübraeoríte (Arcilla).
ColocacióndelGeotextil.
Los espesores iniciales de la base variaron de 0.2m a 0.6m y la densidad del área del geotextil
desde0-150a0.340kg/m2.
También fueronconstruidasseccionesdecontrolsimilaressin geotextil
25
4.3PruebasdePlacaconGeotextiles.
Sellevó"acabounestudiodetalladodelasdeflexionesconincrementosdecarga,descargasyde
losefectosdelaproporciónynúmerodelosciclosdecarga.
Unaseriedepruebasconsistióenincrementarlafuerzasobreunaplacarectangulardeltamañode
lahuelladerodadadeuncamióndual10-20.Lafuerzafuesuministradaporunmartillohidráulico,
lareaccióndetalfuerzafuetomada porelsoporte,ysemantuvo aintervalos convenientes(10
para el puntodecedencia, el cualfue definido endonde las curvas deldesplazamiento delas
fuerzaspresentaronunrepentinoincrementoenlapendiente).Acontinuaciónsemuestralafigura.
Secomenzóladescargadespuésdepasarelpuntodecedencia.
Siguieron20ciclosentre elceroy el80%del puntodecedencia con lecturasde deflexionesa
fuerzasmáximasyfinalmenteunalecturaadescarga.
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PruebadelosincrementosdecargaydeflexionesenelGeotextil
26
i
Esto constituyó una secuencia de carga, fueron entonces agregadas una segunda, tercera o
subsecuentes caigas hasta que la deflexión de descaiga alcanzó una profundidad de
150mm.Cuando este puntofue alcanzado, se efectuó una reparación,rellenandocon material de
baseelinteriorde lacavidadformada, compactandoalniveloriginaldelacorona.
4.4PruebasdeCargaconun camión usandoGeotextil.
La carga con camión fue realizada utilizando un vehículo con el peso concentrado en el dual
trasero.
Fuesimilaral procedimientodelapruebade placa yconsistióen elincrementode cargasycargas
repetidas.
carga a l a i » . 2 pasadas:
•adir la profundidad da
redada.
pasadasrepetidasal80Xda
cadenciasaadirlaprofaadldaddarodada.
adicione al lnciaaauto «•
carga, 2 pasadas: aadir
la profaadldad da redada
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Con ambos tipos de carga de camión, la superficie de rodada fue medida a intervalos regulares
transversalmente a lasección delaspruebas.
27
Losresultadosde una secuencia de incrementos de carga concamión en unaserie se presentan
enlasiguientefigura.
Profundidadderodadasparaunasecuenciadecargasconcamión.
Se continuó sobre la misma región las dos series siguientes, las cuales se presentan en la
siguientegráfica, aquíse ilustraelgranmejoramiento producido poreltensadogradualde latela y
reparacióndelasrodadas.
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Mejoramientodetelaproducidaporeltensado.
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Dezplazamientoverticalydeformacióndelateladespuésdelaspruebasconcargadecamión.
Al finalizar las últimasseriesdepruebaslabasefueexcavada cuidadosamente para descubrirla
telayhacerperfilesdelainterfasetela-subrasante.
Los análisis detales perfiles conducen a la derivación deb.'Ladistancia entre lospuntosde
inflexióndelatela.
Lasmallas detelaexpuesta dan deformaciones residuales entreel12%yel15%transversalesa
3/4 centralesdelasección depruebayademás puede considerarse esencialmente constanteen
esaregión.
29
4.5Pruebasde Cargaconuncamiónsin usar Geotextil.
Sellevaronacabopruebasenregionesadyacentesconysingeotextiles.
En estas pruebas, se lograron pocos ciclos de carga (1 a 5) entre mediciones de cedencias
consecutivas.
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K* t f t R B A A X l A i CON TCLlV*
'--. ¿INTELk
L CAftfiAS INTERMEDIAS
í>0
130
Í30 (mm)
DEfLLXWNclS
Comparacióndepruebasde placaconysingeotextil.
Lapresencia delatela nomodificóelmódulo del sistema inicial, pero incrementó (cerca del 15%)
lasfuerzasdecedencia.Lospuntosdecedencia conciclos intermitentes,sintela,presentaron una
aceleradatendencia haciaabajo,peromoviéndose haciaarribaconlapresenciadelatela.
30
Lacedencia inicial presentó unafalla al punzonado durante los ciclos .Lasgrietasde la superficie
sedeslizaron fueradela placa durante los ciclos en el sistema congeotexüles,pero no pudieron
observarsesemejantesefectossintela.
Pruebasconcargasdecamión.
Se llevaron a cabo pocas pruebas semejantes, a
causade lasdesventajas obviasdedaño irreversible alsubsuelo y a la base,y la posible pérdida
de un camión .Sin embargo, las observaciones y mediciones en pruebas con cargas de camión,
confirmaron losresultadosde las pruebascon placas:fallas iniciales algomásavanzadas, rápidas
rodadassubsecuentesydeterioraciónsilascargassecontinuabancercadelvalordecedencia.
4.6Función del geotextildurante laspruebas decarga.
Laspruebasdeplacayconcargasdecamioncondujeronalassiguientesconclusiones:
1.- Solo fueron visibles cantidades muy pequeñas de finos en la superficie de la tela final de la
prueba más extensa, por lotanto,la tela proporciona una barrera de separación efectiva entre la
subrasantede arcillablandayelmaterialdelabase.
2.- La presencia de latela en la estructura del camino presentó solo efectos menores arriba dela
primera cedencia. Arriba de tal punto, la tela no fue suficientemente deformada o tensada para
generarfuerzassignificantesdesoporte.
3.- Se notó un gran incremento en la capacidad de carga cuando el sistema del camino estuvo
sujeto a diversos ciclos de paso de vehículos con cargas cercanas al valor de cedencia. Estos
ciclosincrementaroneláreasobrelacualsetensaytambiénlasfuerzasresultantes.
4.- Después de la rodada y reparación, las cargas subsecuentes resultaron en grandes
incrementosuniformesenlaresistenciadecarga.
Después de la reparación la teta está tensa y en una configuración geométrica;de modo que
pequeñasfuerzas uniformesdetensiónpuedan convertirse enconsiderables fuerzasverticales de
soporte.
5.- La observación de los esfuerzos uniformes de la tela (transversales al flujo de los vehículos)
requirió de un conocimiento del comportamiento esfuerzo-deformación de latela bajo condiciones
dedeformaciónenelplano.
Losresultadosdeotrosmétodosdepruebapuedenintroducirserioserrores.
31
4.7Fórmulasde Diseño.
1-Consideracionesgenerales.
Losconceptosdediseño,comolosdesarrollados porSowersestánbasadosenlafórmula
tradicionalde Terzaghi-Meyerhoff, pero modificada, para calcular la capacidad de carga del suelo
incluyendo untérminoadicionalparalacontribucióndelgeotextil.
Así, en el punto de falla incipiente de la ¡nterfase base-subrasante, la resultante de la carga
aplicada(presión del neumático),qt, es exactamente balanceada por la capacidad de carga del
sistema debido a la cohesión del suelo, qc, la contribución de la tela qg, y un efecto de
sobrecarga,qs.
Deaquísepuedeobtenerlaformulasiguiente:
qt=qc+qs+qg
(1)
Eltérmino qt puede calcularse utilizando el concepto del diagrama de esfuerzos ,si la carga del
neumático esft, susdimensiones :b,viene siendo elancho y I,la longitud,el ángulode la basedel
diagrama esq .entonces lapresión efectiva de la subrasante para laprofundidad z, del agregado
seconviertee n :
qt=
ft
(I+22coso) (b+22coto)
(2)
Lacantidadqceselproductodelacohesión c,y elfactordecapacidad de carga de la cohesión,
nc,estevalorseselecciona apropiado para eltipodefalla considerada n=TTpara lafalla local (esto
essintela) yn=TJ+2paralafallageneral.
El término de sobrecarga qs, se estableció para tener un pequeño valor positivo, pero la
contribucióndeestetérminoesmuypoca,exceptoparavaloresmuygrandesdez.
2 - Soportedebidoalatelaqg.
32
La tensión en la tela contribuye a soportar la carga de dos maneras, directamente bajo los
neumáticos, ladeflexión cóncava de la tela resulta en una fuerza neta haciaarriba, en la porción
convexa,alotroladodeldiagrama de esfuerzos.La fuerza neta es hacia abajo yayuda a contener
elsuelo.
Lacontribucióndelatela puedeexpresarsecomo:
qg =
C**B
(3)
Alfa es la banda detensionesde latela (banda detensión fuerza detension por unidadde ancho
detelamedida bajolascondicionesdedeformacióndelplano.
X =alfactor de deformación unitaria de latela relacionado algrado dedeformación de la
misma.
B =b*22coto,anchodelabasedeldiagramadeesfuerzos.
El factor z fue derivado de un análisis de la intefase base-tela -subrasante y la deformación
unitariadelatela resultódelaspruebasdecarga,fuédado porsupuestoque:
1-La forma deflectada de la tela puede aproximarse a una serie de parábolas, cóncava hacia
abajo, bajo la carga de los neumáticos y convexa en el otro lado. Los puntos de inflexión fueron
asumidos para permanecer en el nivel original de la tela, la relación entre b(distancia entre Is
puntosde inflexión) y b' presentados en lasiguientefigura fueron obtenidas en las mediciones de
ladeformacióndelatela.
Deformación de
LaTela.
HIGHCONTACT
PRESSUREAT
PAVEMENTSURFACE
<=TIREPRESSURE)
LOW
PRESSURE
ATSUBOBADE
33
VEHICLE
LOAD
2.- La deflexión vertical máxima de la tela ,d, está relacionada a la superficie de deflexión del
material de la base por igualación de los volúmenes desplazados en esos dos n¡veles(figura
anterior).
Laformadelasuperficiederodadafuedeterminada experimentalmente.
3-Lacontribucióntotaldelatelaestacompuesta delaresultanteverticalhaciaarriba(qg/2)dela
tensióndelatela bajolosneumáticos ydos resultantes (qg/4) cada una bajo lasmedias parábolas
convexasenotroladodelospuntosdeinflexión.
4.8Propiedades Mecánicas del Geotextil.
Nueve de los métodos estándar de prueba para textiles sujetan telas a condiciones de esfuerzos
en el plano similares a los observados en estas pruebas,,por lo tanto, se desarrollo'un nuevo
aparato de pruebas en el que las telas son tensadas en el plano de deformaciones. Los
resultados de la prueba, cuando son convertidos a bandas de tensión contra la deformación se
usanenparámetrosdediseño.
Y se usan para seleccionar valores apropiados de la deformación de la tela para el uso y la
seleccióndelatelamásconveniente paraelmejorfuncionamientoyeconomíaóptimos.
La alternativa del diseño de operación de la tela dependerá del tránsito máximo esperado,
instalaciónyprocedimientosdemantenimiento yelfactordeseguridadapropiado.
Tambiéndebensertomadaencuentalaspropiedadesdelcreep.
La ecuación (3)demuestra que tanto mas grandesson las bandas de tensión y ladeformación,
muchomayorseráelsoportedelatela(qg).
Así, contrarío a otras aplicaciones de geotextíles donde la deformación no es deseable, en un
camino no pavimentado las telas con alta resistencia y módulo intermedio presentan la mejor
combinacióndepropiedades.
Paradostelasdiferentesconigual resistencia ala ruptura perodiferentes módulos,laquetieneel
módulo menor dará mayor refuerzo y una rodada más grande para los mismos trabajos de
esfuerzos.
34
4.9CurvasdeDiseño.
Algunosejemplosespecíficos ilustranelmétododediseño congeotextiles. Entoncessepueden
llevaracabocálculosparaderivarvaloresde &acualquiervalordadodezporlacombinaciónde
lasecuaciones(1), (2),(3)conlosvaloresapropiadosde nc, qs,alfayz.
Algunasde lascurvasresultantesdediseño(figuradeabajo)ilustranlarelaciónentrelacantidad
requeridadelmaterialde labaseparadiferentesresistenciasdelsuelo,enloscasosde capassin
tela yde capas contres telas notejidas punzonadas de estructura similar, pero dediferentes
densidadesdeárea(masaporunidaddeárea).
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COHESION DL LA. 5UBRA6ÍVUTE1
Resistenciasdel suelocon ysinGeotexti!.
Estascurvas asumen unmaterial para la base compactado con densidad de 2160kg/cm3,una
fuerzanormalen cadaejedualde130knydeformacionesdelatelacorrespondientesal 50%dela
resistenciadefalla.
Laconstrucción de|camino es apropiada con eltensando de la tela insitu y la reparaciónde
rodadascuandoestasalcanzanunaprofundidadde 150mm.(Parausonormalesapropiadoun
espesormínimoenlabasede150mm,peroestepuedeseraumentadoporlas curvasylasáreas
deruptura).
35
El diagrama ilustra que existen grandes diferencias en el espesor requerido de la base cuando se
utilizandiferentestelas en caminos sobre suelos muy blandos, pero que las diferencias disminuyen
o muchasveces desaparecen en condiciones firmes de suelo.
Con una cohesión de 14kpa. se requeriría un espesor de 0.15m.
Tales curvas de diseño, costo, tela, material de la base y mano de obra pueden usarse para
calcular alternativas de costos de construcción.
La siguiente figura ilustra el caso para suelos muy blandos. Puede alcanzarse una gran economía.
Lasdiferencias de costos entre usardiferentestelas pueden ser considerables.
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Diagrama d e costos usando geotextil y sin Geotextil
En casos donde los costos de construcción son similares entre las alternativas, el sistema que
usa unatela será una mejor elección, como el caso de condiciones inesperadas de sobrecarga o
resistencia de suelo suelto, la tela gruesa continuará funcionando cuando latela más ligera pueda
ser excesivamente rodada o fallar uniformemente.
Para subrasantes firmes puede parecer una ventaja no económica el uso de lastelas gruesas.
Pueden construirse telas similares para otras situaciones. En todos los casos, cuanto más pobre
sea el suelo, más pesada sea la carga y mayor sea el costo del agregado, tanto mayores serán las
diferencias de los costos y, por lo tanto, hay un ahorro potencial en el uso de los geotextiles en la
construcción de caminos no pavimentados.
En los casos extremos, la tela más gruesa(con una mayor densidad de área) logrará los costos
totales más bajos.
36
V.
GEOTEXTILESENLACONSTRUCCIÓNOECARRETERAS.
5.1 Especificaciones paraGeotextiles usadosen Pavimentos.
Todos los pavimentos tienden a agrietarse bajo el efecto combinado del tránsito y del medio
ambiente.
Lasgrietas debilitan la estructura de un pavimento y facilitan la penetración de agua, produciendo
deformaciones permanentes.
Los agrietamientos afectan la apariencia del pavimento creando una imagen desfavorable.La
correcciónyprevención prolongansuvida útil.
Uno de los mejores métodos para el control de grietas en ios pavimentos es mediante el empleo
degeotextiles,comorefuerzo.
Los geotejidos empleados son del tipo no tejido (no-woven) capaces de resistir esfuerzos de
tensión radialesyderetener el asfalto,que lesproporcionará la característica ¡mpermeabílizadora,
asicomotambién lacaracterística desello.
En los pavimentos rígidos deben de colocarse, los geotextiles en bandas de 30 a 45 centímetros
deanchosobrejuntasogrietas,antesdelacolocacióndeunasobrecarpeta.
La inclusión del geotextil, en contacto con las capas asfálticas, proporciona a los pavimentos
menordeformabilidadymayorresistencia alagrietamiento.
Losobjetivosquesepersiguenalutilizarelgeotextil, sonentreotros:
1.- Retardar e impedir el agrietamiento por fatiga de las capas asfálticas, al actuar como un
elementoderefuerzodealtaresistencia a!atensión.
2.- Retardaryreducirelagrietamiento producido porlaflexiónengrietasyjuntasdeconstrucción.
3.- Restringir o evitar la entrada de agua al pavimento y a la capa subrasante, constituyendo una
membrana impermeable.
4.- Evitarlasocavacióninteriordelpavimento.
5.-Reducir, enalgunoscasos,elespesordelasobrecapa necesariaparareforzar elpavimento.
6.-Reducirloscostosdemantenimiento ydeoperacióndelpavimento,alprolongarsuvidaútil.
37
La conclusión de la Federal Highway Administration, indica que los geotextiles pueden controlar
coneficiencialesagrietamientosinducidosporflexión.
Además recomienda intensificar la investigación mediante el estudio de tramos de prueba.Debe
recordarse siempre que un geotextil no soluciona problemas de tipo estructural y muchos menos
relacionadosconelsubdrenaje.
Su uso es particularmente importante en la rehabilitación y refuerzo de los pavimentos, pues
impide o retarda la reflexión de las grietas existentes en carpetas antiguas, cuando se colocan
sobrecarpetascomorefuerzo.
En México, se han utilizado ya geotextiles en los aeropuertos de Chihuahua, León, GuaymasSonora,Mazatlán,Guadalajara,Ciudad Obregóny SantaLucía,sumando untotaldemásde
400000M2,con resultadosyventajasmuysatisfactorias.
Adicionalmente lasventajasdei usodelGeotextilenlospavimentosson:
1.-Rapidezysumafacilidadalahoradesuinstalación.
2.-Ahorrodematerialesdepavimentacióny prolongacióndelavidaútildelospavimentos.
3.-Sirvecomorefuerzotanto apavimentosrígidos,comoalosflexibles.
4.- Impermeabiliza el pavimento, impidiendo la falla de la sub-base por disminución de la
resistenciaalesfuerzocortantecausadaporlapresenciadeagua.
Especificaciones paralosgeotextiles usadosen los pavimentos.
Alrespecto,laA.S.T.M.,opinalosiguiente:
Enlosgeotextiles existen35 propiedades,dentrode lasquemásseconsideran para su aplicación
enpavimentosson:
Resistencia alatensión.
Deformación unitaria alaruptura.
Retencióndelasfalto.
Efectodelcalor.
Espesor.
38
Peso (A.S.T.M.-D 3776) ( g/m2 ), entre 135 y 680 grmi2.se relaciona con sus propiedades
mecánicasycosto.
Espesor (A.S.T.M.- D 1777) (milésima de pulgadas, mil), medido bajo una presiónde 2 kpa.-se
relaciona con el costo y propiedades mecánicas, variando entre60 y 215 mus, de acuerdo a su
peso.
Resistencia a la tensión (A.S.T.M. -01682), es quizá la mas importante, pues se mide la
deformación producida alespécimen.total y unitaria,ladeformación a lafalla (máxima elongación)
asícomoelmódulotangenteinicial.
La resistencia a latensión,seráde 36 kg.Como mínimo, así como su máxima elongación deberá
serdel50%mínimo.
Retencióndeasfalto (rf -3424-1):
Esmuyimportanteestapropiedad,debidoaque
la cantidad de asfalto retenida es proporcionada por el fabricante, o determinada en pruebas
directas,peroengeneralseaceptaalrededorde 11t/m2.
39
RESISTENC IAS.
a
Grab.
11b.
b
Punzonamiento.
c
Estallamlento.
Ib/in2
11b
d
Desgarre.
Ib.
Vidageotex.
Baja
Moderada
Afta
90(40)
130(60)
30 (14)
40(18)
145(10)
210(15)
30(14)
40(18)
180(80)
75(34)
290 (20)
50
270 (120)
110(50)
430(30)
75
(23)
Muyalta
(34)
1.- Todoslosvaloresrepresentanvaloresmínimos.
2.-A.S.T.M.d751-68.
3.-A.S.T.M.d751-68.
4AS.T.M.d1117.
40
5.2 Requerimientos deconstrucción e instalación de Geotextiles
Trazado y alineación.
La tela de pavimentación deberá mantenerse seca y envuelta
demaneraqueseprotejadeelementosdurante eltraslado yelalmacenamiento.
Enningúnmomento lateladepavimentación deberá exponerse alaluz ultravioleta por un período
queexceda aloscatorcedías.
Los rollos de tela de pavimentación deberán ser almacenados de una manera que se protejan de
loselementosdelintemperismo.
Si son almacenados al aire libre, estos deberán ser elevados y protejidos con una cubierta
impermeable.
Latelade pavimentación deberáseretiquetada según laA.S.T.M.D4873 " Guidefor Identification,
Storage,andHandlingofGeotextiles".
Limitaciones ambientales:
Las temperaturas mínimas del aire y del pavimento deberán
ser cuando menosde 50f (10° c),eincrementándose con la colocacióndel asfalto ydeberán de
sercuando menosde60f (15oc)e incrementándose cuandose utiliceunaemulsiónasfáltica.
Ni la capa ligante ni la tela de pavimentación deberá ser colocada cuando las condiciones
ambientales,enopinión,delIngenieroseanlasadecuadas.
Preparación delasuperficie.
La
superficie
de
pavimentación
deberá
limpiarse
cuidadosamente de latierra,aguay aceite hastalasatisfacción delIngeniero,lasgrietasde 1/8 de
pulgada aprox.3mm.;deberándelimpiarsey rellenarsecon unmaterialde relleno adecuado o por
unmétodo aprobadoporelIngeniero.
El material de relleno de las grietas deberá dejarse curar antes de la colocación de la tela de
pavimentación.
Losbachesyotrasdescomposturasdelpavimentodeberándeserreparadas.
Aplicación dela capa ligante.
Lacapaligante deberá seresparcida por mediode una
barradeespreasdedistribucióncalibrada.
41
C
Bl
D L
lie
' OTJE H
A
ElespreadoycepilladomanualpuedenserusadosenlosTugareTttetraslapeaera tela.
alpuedenserusadosenloslugaréTOetraslapedéla1
Sedeberá de hacertodo lo posible para mantener el espreado manual al mínimo.La capa ligante
deberá seraplicada uniformemente a la superficiedepavimentoseco,preparado a una proporción
de 0.20 a 0.30 gal/yd2,o según la recomendación del proveedor detela de la pavimentación y la
aprobacióndelIngeniero.
Cuando soninstaladastelasparatrabajos pesados,la proporción deaplicaciónde la capa deberá
deincrementarsede0.30a0.40.gal/yd2.o segúnlarecomendacióndelproveedor.
Cuandose utilicen emulsiones la proporciónde aplicación deberá serincrementada según indique
elIngenieroparacontrarrestarlacantidaddelaguadelaemulsión.
Eninterseccionesdecallesozonasdonde lavelocidaddelosvehículoscambiafrecuentemente,la
proporción de aplicación deberá ser reducida un 20%, según lo indique el Ingeniero, pero no
deberá ser menorde 0.20gal/yd2,ode 0.30 gal/yd2,esto paratelasde pavimentación de trabajos
pesados.
Laproporcióndeaplicacióndelacapaligantedeberásersuficiente parasaturarlatelay unidaala
superficiedepavimentoexistente.
La temperatura de la capa ligante deberá ser suficientemente alta que permita un espreado
uniforme.Para cementosasfálticos,latemperatura mínima deberá de serde 143°c. Para evitar el
dañodelatela,lastemperaturasde lostanques dedistribución nodeberán de exceder los 54°cy
71°c.
Sedeberá buscarque el anchode la aplicaciónde lacapaligante sea igual alanchode latela de
pavimentaciónmás6pulgadas.
La capa ligante deberá ser aplicada con la anticipación necesaria para asegurar una superficie
pegajosa enelmomentodecolocarlateladepavimentación.
Nodeberá ser permitido él transito de vehículos sobre la capa ligante.El exceso de capa ligante
deberáserremovidodelpavimento.
Colocación delatelade pavimentación.
La tela de pavimentación deberá ser
colocada sobre la capa ligante,usando un equipo mecánico o manual de colocación capaz de
proveerunainstalación lisaconunmínimocontenidodeamigasodobleces.
42
Latela de pavimentación deberá ser colocada antes de que la capa ligante se enfríe o deje de
estar pegajosa.La tela de pavimentación nodeberá ser instalada en áreas donde la sobrecapa de
asfalto se reduzca a un espesor menor de 3.8 cm. El exceso de tela de pavimentación que se
extienda mas allá del filo del pavimento existente o de las áreas de aplicación de la capa ligante
deberán sercortadasoremovidas.
Cuando son usadas emulsiones se deberán de dejar curar adecuadamente de tal forma que
prácticamente noquede humedad antesdecolocarlatela de pavimentación.
Arrugasodoblecesque excedande2.5cm.,deberánser cortadasycolocadashorizontalmerrte.
Todas las juntas transversales y dobleces deberán ser sobrepuestos en la dirección de la
operaciónde pavimentación.
El barrido o el uso de rodillos neumáticos será requerido en curvas y reparaciones según las
determineelingenieroyse satisfaga laretencióndelatelade pavimentación curva.
—Todas las áreas con tela de pavimentación deberá ser pavimentada el mismo día.No se
deberá permitir el tránsito sobre la tela de pavimentación con excepción del equipo de
construcción necesario.—
Para detener el equipo de pavimentación y otros vehículos deberá hacerse gradualmente y
mantenerse almínimopara evitarelmovimientode latela de pavimentación, arranques y paradas
bruscasdeberán serevitados.Lateladañada deberá ser removida ysubstituida con elmismotipo
de tela.
Lostraslapesdeberán sersobrepuestosen ladirecciónde pavímentación.La capa adicionaldeberá
sercolocada entre lostraslapes hastasatisfacer losrequerimientosdesaturacióndelatela.
Lostraslapesdeberán sersuficientes queaseguren cubrircompletamentelauniónperonoexceder
las6 pulgadas(15cm.)
Colocación de la Sobrecapa.La construcción de la sobrecapa de asfalto deberá de
nacerseinmediatamente despuésde lacolocacióndelatela.
Todas las áreas donde se ha colocado la tela de pavimentación deberán de ser pavimentadas
durante elmismodía.
Elexcesode capa ligantequese infiltre através de latela deber ser removidodifundiendo mezcla
callenteoarenasobre latela.
43
El exceso de arena o mezcla caliente deberá ser removido antes de comenzar la operación de
pavimentación.
En el casode que llueva sobre latela de pavimentación, antes de la colocación de la sobrecapa
de asfalto, se deberá dejar secar completamente la tela de pavimentación antes de colocar el
asfalto.
El espesor de la sobrecapa de asfalto deberá cumplir con los requerimientos de los dibujos y
diagramasdelcontratista.
El espesor de la sobrecapa de asfalto no deberá ser menor de 1.5 pulgadas, en las áreas de
instalacióndelateladepavimentación.
5.2.1InstalacióndeGeotextiles Experienciacon los Contratistas.
Eldiseño de losgeotextiles ha llegado a ser más o menos una rutina técnica, muchos pequeños
detallespuedenhacerdifícilsuinstalación.
Acontinuaciónseenumeranalgunosproblemasdeinstalación.
Losproblemasdeinstalaciónpuedenserdivididosendosgrupos:
1.-Problemas propios de diseño.
2.-Problemas deejecución.
Los problemas dediseñopuedenserdebidos a:
Alahoradecompactarexisten problemasconelsuelosubyacente.
Requerimientosdediseñodelmismogeotextil.
Requerimientosenlainstalacióndelosgeotextiles.
Requerimientossobre lascondicionesdespuésdelainstalación.
Losproblemasenlaejecución puedensercausados por:
Almacenajeenelsitio.
Maltiempo.
Usodeungeotextilno especificado
44
Acontinuaciónsemuestra ungeotextilquenofueespecificado paraelproyecto
Lafig.muestra un Geotextilmásgrande queel especificado.
5.3 Pruebas deDurabilidad de unaCarretera reforzada conGeotextiles.
Lossuelosquesonreforzadoscongeotextilestiendenadefomiarse menosquelos quenoestán.
En una prueba que se realiza en la parte sureste de la bahía de Yokota en Japón se hicieron
estudiosdelacomposicióndelsuelo,paravercomosedeformaba yquedurabilidadtenía.
45
Lacomposición delsuelo fuetomada horízontalmente,tenía una cohesión del0.3 a0.8 kg/cm2, el
contenido naturalde agua quetuvofue del65- 75 %, esto en la parte mas superficial,en la parte
internalacomposicióndelsuelofuelasiguiente.cohesión 0.5-1kg./cm2,agua120-450%
Deformacióndeunsuelo blandosinGeotextil yelmismosuelo usandoGeotextil.
El experimento reveló que a pesar de los grandes contenidos de agua en la superficie, debido al
geotextil, nosehabíapresentadodeformaciónalguna,noasíenelsueloquenousógeotextil.
46
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Bor.3
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Gráfica quemuestraloscontenidosdeagua ycohesión delsuelo
Estas deformaciones no se presentaron en el suelodebido a que se contó con las características
delgeotextil
1 'Altonivel friccionante
2-Fuerzatensoradediseño
3-Elongación mírrimabajodiseño
Elgeotextilpuedesufrir alargamientossinllegara presentarrupturaso deformaciones
47
5.3.1
Estudio dedurabilidad deunacarretera reforzadacon geotextiles en Francia.
Muchos Ingenieros consideran que los materiales tienen mala durabilidad, cuando sus
características handecrecidocuandohansidopuestas atrabajarporuncortolapso.
Orígenesydegradacionesestablecidosenlos geotextiles.
Dentrode lascaracterísticas hidráulicastenemos lafiltración,estoexiste entodos los materiales,y
afecta de manera considerable a los geotextiles, ya que las fibras y polímeros, constituyentes
naturalesdelosgeotextilestienden adegradarsedeunamanera rápidabajolosefectosdelagua.
Dentrode susCaracterísticas Mecánicas.
La que resulta más afectada es la resistencia a la tensión, debido al arrastre de las capas de
terreno conocido como"creep".Esto va adepender de lasdeformaciones del geotextil conforme el
tiempotranscurre.
Elarrastredelascapasvaadependerdelasdimensionesdelgeotextilasícomodelatemperatura
a que trabajan, las partes que van a estar sometidas a las attas temperaturas deberán de ser
protegidas con radiaciones uv, estas radiaciones lo que hacen es proteger al geotextil en forma
eficiente.
'
Dentrodesuedad:
Vanaintervenir lascaracterísticas Físico-Químicas.
Lascaracterísticasquímicasvan ainfluirsison poliésteres o poliamkfasysi hansido debidamente
hidrolizadas.
Los agentes del intemperismo juegan un papel fundamental,el sitio donde se va a colocar el
geotextil es importante así como el proceso mismo de la compactacion, el número de vehículos
quevanatransitarporahí,etc.
Lacompactacionjuega unpapelmuyimportante .debidoaque unmalproceso puedeocasionar la
rupturadelmaterial.
Resultados dedurabilidad estudiadosen Francia.
Los primeros resultados de durabilidad obtenidos fueron de un estudio realizado entre 1979 y
1981.
El primer paso fue localizar el sitio donde los geotextiles fueron colocados y su manera de
recuperarlos.
48
CarreteradeRouen localizadaenFrancia
MuestraobtenidaenPoitiers
49
VistadelacarreteradeLixing (Francia)
El segundo paso fue crear un laboratorio para evaluar la naturaleza y posible degradación del
materialcondiversos métodosdepruebacomo:
Medirlacantidaddepartículasdesueloretenidasenelgeotextil.
Pesarelgeotextilantesydespuésdesacudir laspartículasdesueloincrustadas.
Hacerunestudiodetalladodelasfibrasdelgeotextilparaver comofueronafectados.
Eltercer paso fue interpretar los resultados, para poderlos interpretar se contó con una muestra
tipo,parapoderestablecercomparaciones.
Laedaddelosgeotextilesqueseextrajeron,fluctuabaentrelos5y 10años.
Los lugares de donde se extrajeron las muestras fueron Poitiers(1970), Rouen (1980),
Lixing(1984)
Lasconclusionesfueronlassiguientes.
Durantelasobservaciones in-situ,sinque elmaterialfuera aúnextraído,sepodía observar que en
algunas partes elgeotextil fue cortado por piedras, raíces, pero aun así sus principales funciones
podían continuar.
Las fibras de los polímeros fueron atacadas químicamente por microorganismos que fueron
identificados.
50
Seobtuvieron resuttadosdeque lafuerza alatensióndisminuyó un20%,debido enprimerlugaral
ataque de los microorganismos y altiempo de uso, así como también a las cargas que actuaron
sobreél.
Aunque ciertamente losgeotexülessevieronafectados,el pavimentodonde nofueusadogeotextil
sufrieron daños de importancia, como lo fue el hundimiento, deformaciones y corrimiento de la
carpeta.
5.4 Abrasión y daños alos Geotexüles usados enCarreteras conGravas.
EnSuecia en ciertas áreasdel norte,losgeotexüles son muy usados para separa lascapas entre
materiales,cuando loscaminosestándañados.
Pormuchas razonessoloseaplicanlosgeotextilesencapasdelgadasde(150-300mm).
Enestudios realizadosseobservóquedespués de unoodosaños losgeotexüles sufrierondaños
deabrasiónendiversoscasos.
Fuerontomadas dosmuestrasen 1985y 1988,(elGeotextilfuécolocadoen1982).
Los estudios mostraron que el geotextil de un espesor de 250'mm, el cual ya había estado en la
autopista por seis años, estaba intacto, éste fue considerado en que su funciónprincipal no fue
afectada.
Sin embargo en algunas partes de la muestra, el geotextil había sido seriamente dañado,
principalmente alrededor de los agujeros, esto fue debido a que en temporada de lluvias, los
agujeros se llenaron de agua y el geotextil la absorvió, dicha agua fue evaporada por el clima
causando enelgeotextil unaresequedadyconsecuentemente unaruptura.
Deunestudio posterior seobtuvoquelosgeotextilesquetienen un pesode por lomenos 130-150
g/m2sonlosmásaptos para usarseen carreterascon excesivotránsitovehicular, y lugaresdonde
ocurrenfrecuente heladasydeshielos.
Las muestras tomadas de geotexüles para separar
continuación.
51
capas en Suecia son mostradas a
MuestradeunGeotextilextraídade unacarreteraenSuecia.
Existeunestudioenquelosgeotextilespara evitareldañodeabrasiónsoncubiertosconunacapa
degravasqueimpide que losgeotextiles absorban grancantidad de agua,el espesorque cubren
dichasgravasesde50mm..
Aunque lafuerzaqueesaplicadasobrelasuperficiederodamientoseaexcesiva lacapade gravas
impide queelaguasealmaceneahí.
Paraverenqueformaeranafectadoslosgeotextiles sehicieron23 pruebasde alargamiento, enla
cual, oncegeotextilesfueronprobados.
52
Lostiposdegeotextil probadosfueron:
Designación
geotextil
material
tipotejido
peso.
1a
notejido
poliester
fieltro
150g
1b
notejido
poliester
fieltro
150g
1c
notejido
polipropileno
fieltro
150g.
2a
notejido
poliester5-2%
fiettr.tratado
140g
fieltrotrata-
170g
polopro.95-98%
2b
notejido
polopro.95-98%
poliester 5-2%
do.
2c
notejido
polipropileno
fieltrotérmico
136g.
2d
notejido
poliuretano30%
fie.term.
140g.
3a
tejido
polipropileno
tejido
130g
3b
tejido.
Poliamida
tejida
90g.
3c
tejido
poliamida
tejida
136g
3d
tejido
poliester
tejida
205g.
Delosresultadosobtenidosenestaspruebassellegoalaconclusióndeque:
1. -El primer paso de que los geotextiles sufrieran abrasión se debió a que algunas piedras con
aristasmuyafiladascortaronelgeotextil.
2. -La abrasión también ocurría al mismo tiempo en que se iba haciendo un agujero, ya que las
presiones ejercidas en la superficie transmitían cargas desiguales al geotextil y donde existían
cavidadeslaspresioneseranmayores.
3.-Ungeotextilfuemovidocompletamente desulugaroriginalestosédebióalexcesodelagua.
4. -Enmuchos casos la acumulación de materialesfinosfué observada sobre iosgeotextiles, esto
indicóquehubounmovimientodelascapasinferioresalassuperiores.
En el caso de los geotextiles ligeros 90 g/m2, se investigó que no sirven para carreteras con
excesodecaiga.
53
Los geotextiles 1a y 1b.- A los tres años comenzaron con indicios de agujeros de 1.5mm de
diámetrocausadosporlaabrasión.
Alosseisañospresentaronabrasionescomoconsecuenciadesuadelgazamiento.
Los2ay2b.- Tambiénpresentarondañosdeabrasiónentre los3ylos6 afíos, los2calos3años
nopresentaronagujeros,comotienenunfiltrotérmico,laabrasióncomenzóalos6años.
2d. - A los3 años presentaron bastantes cavidades, a los6 años la abrasión fue muy dura y se
comenzóconlapérdidadefibras.EIdiámetrodelascavidadesfuedeSOmm.
3a.- A lostresañosse presentaron algunos agujeros ,1aabrasión comenzó en lasuperficiea los
6añoshabíaunconsiderablenúmerodeagujeros.
3by 3c.- Alos3añoslosgeotextiles ligerosmostraron abrasión,excepto unpardeellos, alos 6
años laabrasiónfuemuyseveracasial59%delasuperficie.
3d.- Alostresañoselgeotextilnofuedañado,alos6añosteniaagujerosde20mm.delongitud.
Las conclusiones finales a las que se llegaron indicaron que los geotextiles de 200-250mm. De
espesoryconunpesode130-150g/m2fueronmucho másresistentesquelosligeros.
En un largo período de 15-20 años posiblemente se fabriquen geotextiles mas pesados, que
puedanresistirmejorlosefectosdefaabrasión.
5.5 Pruebasy resultados delos geotextilesextraídos deuna autopista.
Cuando loscarrilesdelasautopistas son rehabilitados, el balasto generalmente se ha movido de
sulugaroriginal.Serequieredequecoloque balastonuevojuntoconeloriginal.
Lasfuncionesbásicasdelosgeotextilesquesoncolocadosbajoelbalastosonlassiguientes:
1 - Paradrenarel aguafuera de los carriles de la autopista, ésta agua es desalojada a lo largo
delplanodelgeotextildebidoalaexcesiva presiónhidrostática.
2.- Resistencia alosfenómenos abrasivos,producido porelproceso de compactación durantesu
construcción.
3.- Parafiltrarodetenertaspartículasdelsuelo,cuandoelaguapasa.
4.- Paraseparardostiposdesuelodiferentesy evitarquesemezclendebidoalconstante pesoy
flujodelagua.
5.- Poseen(ahabilidaddealargarsesinqueeltamañodegravasregularespuedarasgarlos.
54
En el Congreso celebrado en Canadá acerca de las Carreteras Nacionales, fué necesario
desarrollar pruebasacorde conlosparámetrosanteriores.
Las pruebas a continuación dan una serie de detalles y perfiles, para adoptar varios de los
métodosdepruebayqueestos procedimientos seanrequeridosdentrodelasespecificaciones.
1.- Permeabilidad.
Lahabilidadparaconducirelaguaesunade lascaracterísticas principales
de losgeotextiles, sin embargo lasfibras del sintético son afectadas y más si el balasto que esta
sobreelgeotextilseencuentrasucio.
A continuaciónsemuestra unplanodepermeabilidad parageotextiles:
Gráficaquenosmuestra lahabilidadquetieneelgeotextiltejidodeconducir elagua.
Los geotextiles tejidos tienen la habilidad de conducir el agua, la figura anterior muestra que los
geotextiles notejidos engeneralsonsimilares a una arena limpia,estotrae como consecuencia la
incapacidaddequeelagua sedrenerápidamente.debtdo alafuerza causadapor elalto contenido
de humedad.
55
Lasiguientefigura muestra ungeotextil notejido que haestado colocado en la autopista por más
de5años yharecibidomásde 80toneladasdel pesodeltráfico.
Gráficaquenosmuestra elcomportamiento deunGeotextilen unlapsodecincoaños.
2.-FiltraciónLa característica principal se relaciona con lafiltración ,es eltamaño y el acomodo de los poros
unadefinicióndadaporGerry y Raymondvan adefinir elfenómeno defiltración,como la partícula
queposeeuntamañoque penetra elgeotextil,peroqueel95%esretenidoenlasuperficie.
Laspruebas recomendadas para evaluar los efectos defiltración estudiadas en Canadá y Europa
determinanquelaaberturadeltamañodelosporosdebeserde75mieras.
Parayerel desgastequehasufridoelgeotextilsesometenapruebasultrasónicasde limpieza
56
Lasiguientefiguraesunacomparaaon delasfibrasinternasdeungeotextil
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Losgeotextilesquetienensusporosmuyseparadospresentangrandesdeficiencias
57
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Lasiguientegráfica nosmuestra que entre másgrandes sean las mierasdelgeotextil,el suelo lo
atraviesa,haciendoquenosecumplaconlasespecificaciones requeridas
Gráficaqtremuestraeltamañodelos porosdelGeotextil.
Enlaopiniónde losexpertos losgeotextilesdeporospequeñosson losmejoresya que impiden el
pasodelsuelologrando conesto una mejorflItracion.Lamejortextura delasfibras esalrededor de
los0.67,esteesunTextilmuyhomogéneo,elcualresistefavorablementelacompresióny posee
unaadecuadafiltración.
3.-Filtración.
Losgeotextilesbieninstaladospuedenresistirmejorlosefectosdelaabrasión.
Seefectuarondiversosciclosparaprobarlaabrasión,congeotextilestratadosysintratar.
La siguiente gráfica muestra los ciclos a los que fueron sometidos;en la siguiente gráfica se
muestraqueungeotextiltratadoconresinaresistemejor laabrasión,debido aquesuporosidad
58
disminuyeconsiderablemente.la cualesdel85-100%laporosidaddelosnotratadosesdel70%
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GráficaquemuestraquelosGeotextilestratadosconresinasresisten mejor
Unade lasdesventajasdeltratamiento conresina esqueelgeotextilsepone relativamenteduroy
puedeserdificultososumanejoeinstalaciónenelcampo.
59
Gráficaque muestra la resistencia de unGeotextiltratado conresinadespués deser usadovanas
vecesyencondicionesextremasdecalor
60
C I I C
I L1
TECA
De igual manera que en la filtración los geotextiles que tienen sus redes internas más cerradas,
resisten mejorlosefectosdelaabrasióndebido aquelaspartículasnopuedenpenetrarlatela.
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i4
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Geotextilesquetienenmáscerradassusredesinternassoportanmejorlaabrasión.
4.-Resistencia de impacto la prueba de resistencia se realiza con una masa de 5 kg. Dejándola
caer de una altura de un metro, sobre un plato de acero o concreto, esta prueba se realiza en
repetidasocasiones.
Losgeotextilesquenohansidotratadosresistenmenoselimpacto.
Losquemejorresistencia alimpactotienensonaquellosquefuerontratadosconresina.
5-Alargamiento.
Los geotextiles presentan la característica de tener alargamientos, pero si estos alargamientos
ocurrensobrepartículasdesuelodetamañoconsiderableelgeotextilpuederomperse.
61
Los geotexbles no tejidos tienen la habilidad de estirarse 60%Asi como los geotexbles de poco
pesoalrededorde 1050g/m2yquetienen80penetraciones porcm2
6-FuerzadelasFibras
Lafuerza interna de las fibras tomándola como un conjunto o individualmente, es quizá la mejor
característica alaresistenciacontralaabrasión
Las fibras del geotexbl tienden a romperse a causa de los alargamientos producidos por un
sobrepeso
A continuaciónsemuestra undiagramadelafuerzadelasfibrasenungeotexbl
FuerzadelasfibrasdeunGeotexbl
Lasrecomendaciones de las propiedadesde losGeotexbles usados enautopistas, basadas en las
observaciones son
1-Geotexblesnotejidoscon80penetraciones porcm2
2-Tamañodelafibra 07texomenor
3-Fuerzadelafibra 04gramosportexo menor
4-Polímero delaAbra poliéster
5-Longituddelhilado 100mm
6-Tamañodelosporos75mierasomenos
7-Coef Depermeabilidad-0005cmporsegundo
62
8-Alargamíento:60%omásA.S.T.M.R1682.
9,.Color nodebeproducirceguera parcialalahoradeinstalarlo.
10-Empaque:Debe ser protegido del agua, debe ser claramente identificable, por su peso,
longitud,tipodegeotextil,fechadeelaboración.
11.-EnvoKura:Depolietilenoosimilar.
12-Resistencia alaabrasión:1050g/m2.
13.- Pesoy longitud:Especificadasporelcliente.
14-Resistencia delasfibrastratadasconresina:5-20%fuerontratadosconresinasacrílicas.
15.-Peso:l050g/m2 omásparalarehabilitación.
Estasrecomendaciones fueron hechassobre labasede las muestrasde Geotextil extraídasde la
autopista.
Laprincipal habilidadque unGeotextildebeteneressaberdeformarsey alargarse alrededor delas
partículasdelsuelodetamaño considerable,sinfracturarse; porquesobre labasedeesto radica la
vida útilyporconsiguientesudesgaste.
63
VI.
USODELOSGEOTEXTILES ENMEXICO.
6.1Construcción delacarretera MinatMán-Coatzacoalcos.
Debido al incremento industrial de la explotación de depósitos petroleros en el área sureste de
México,hasido necesario, en esa región,eldiseño y construcciónde una estructura mejoradadel
camino.
Lacarreteraexistente noofrecía facilidades en la convenientetransportación,especialmente entre
la ciudaddeCoatzacoalcos y las áreas industriales que se localizan en Pajaritos, la Cangrejera y
Moreios.
Estoesdebidoala¡nefiáenciadelpuentequecruzaelríoCoatzacoalcos.
La Secretaria de Asentamientos Humanos y Obras Públicas ha resuelto el problema con la
construccióndeunpuente
llamado elCoatzacoalcosII.
Elcualestalocalizado20km.Aguasarribadelviejopuente.
Este nuevo puente requirió la construcción de dos carreteras de acceso en ambos lados del rio
con30km.delongitud.
La carretera del lado izquierdo del río cruza unazona de suelos blandos, la cual se localiza en la
partesuroestedelaciudadde Minat'rtlán
Lanuevacarretera esde22.50metrosdeanchoy permitirá laconstrucción de4carriles.
Seesperaunpromediode20000vehículos pordía.
AquíseusounGeotextildepolipropileno notejido,teimosoldado para laconstruccióndelterraplén
de lacarretera,paradeterminarlainfluenciadelatela enelcomportamiento delcamino,se llevóa
cabo una instrumentación y mediciones en cuatro sitios.Dos de ellos donde existe un estrato
limosoyarcillosoaltamentecompresibleyotrosdosenunazonapantanosa.
Estecapítulodescribe los estudios llevados acabo enlazona pantanosa.También se incluyen los
resultadosylasconclusionesde losestudios.
64
Acontinuaciónsemuestra unesquemadelasecciónfinaleinicialdelproyecto.
SECCIÓN C-G
i- NIVEL .T. Ib
. |.0-5m
\_Q-itr.
SÉOTEXHL-^
32-9^
Secciónfinaleinicialdelproyecto.
65
H
6.2Características Regionales,EstratigrafíaY Propiedades.
La obra esta localizada en la planicie costera del Golfo de México. Las formaciones geológicas
másantiguasenesaáreacorresponden alperíodoterciario(miocenomedio).
Estas tienen un origen sedimentario y están formadas de arcillas firmes, lutitas y arenisca suelta
queafloraenlasinmediacionesdelaregión.
La zona de inndacion del río a través de la cual corre parte de la carretera, esta formada por
depósitosfluvío lacustres recientes y pordepósitos altamente orgánicos que descansan sobre las
formaciones teráarias.La precipitación anual esta cerca de los 250 mm con lluvias casi a todo lo
largodelañoyconunatemperatura anualpromediode26°c.
Estaregiónesunadelasáreassísimicasmasactivasde México,conunaaceleraciónmáximadel
terrenode 110cm/seg2,para unperíododeretomode50años.
Elsismomásreciente de mayor intensidadtuvo lugar el26de agosto de 1959con una intensidad
de 7grados en la escala modificada de Mercalli,este causó severos daños en una sección de la
carreteraMinatitlán-Coatzacoalcos.
Estratigrafíay propiedades.
La carretera de la parte izquierda del río como se
mencionó antes, esta situada en una zona pantanosa, la cual tiene una altura de agua casi
permanente de0.5 metrossobre elniveldelterreno,enuna longitudde casi 12Kmse encuentran
grandes depósitos de turba desde la superficie, el suelo es muy compresible, con una estructura
altamentefibrosa,debaja resistenciaalesfuerzocortanteyespesoresquevandesde 1.5 a3.5m.
El contenido de agua (w) alcanza valores tan altos como el 750%, más grande que el limite
Kquidofwf) que alcanza valores del 700%.La máxima relación de vacíos (e) es de 14 y el peso
volumétrico( t f ) esde9.81 kn/m3.
La resistencia al esfuerzo cortante (t^ en pruebas de compresión simple varía entre 2.94 y 7.85
kpa^ajo la carga deturba se encuentra un estrato de limos de alta plasticidad, con un espesor
promediode 1.5 mw= 70%,wl=80%, wp=40%.
66
Bajo este limo existe arcilla orgánica altamente compresible, con un promedio de contenido de
aguade 100%y entre9.81y 14.72kpa.Ylentesdearenacuarsozafina muysuelta.
A la profundidadde 15m predominanlasformaciones de arenosas, cuya densidad se incrementa
rápidamente con la profundidadpor lo tanto, se considera que la profundidad total de suelos
compresibles,orgánicoseinorgánicos,está*entrelos13y 17m.
De las pruebas de consolidación se ha observado que elgrupo de depósitos están normalmente
consolidadosyquelaconsolidación secundariaessignificativaparaelpantano.
6.3Consideraciones de Diseño.
Basándose en el análisis de estabilidad de terraplenes construidos sobre suelos sueltos y en la
magnitud y distribución de los esfuerzos, se concluyó que la baja resistencia al esfuerzo cortante
de lasformaciones superiores hacen necesario utilizar bermasen lassecciones delterraplén para
obtenerelcomportamientosatisfactoriodelmismo.
Lacarreteraconstadecuatrocarriles,conunanchodecoronade22.5metros.Estáprovista de3%
comenzandodesdelalíneacentral.
Lasbermas proyectadas enambos ladosde lacarretera sonde 10mde ancho,dando untotalde
56.5mdeanchoparalaseccióndetrabajo.
Laestructura escomosigue:
1.-Un geotextil no tejido de polipropileno termosoldado denominado " Typar ", estilo 3401
manufacturado por" E l . Dupont de Nemours and Company ", colocado sobre la subrasante y
cocidoinsitu.
Este Geotextil es utilizado para reducir fallas por corte que pueden generar un incremento en los
gastos del material de relleno, que pueden penetrar diferencialmente en el interior del estrato
blando,y también para prevenir la contaminación delmaterial selecto,mientras que se permite el
drenadoyayudaaconstruiruncolchóndeoperación.
2. -El relleno y el colchón de operación se formaron con arena arcillosa sobre el geotextil por no
existirotromaterialdemejorcalidad,disponibleenlasáreascolindantes.
3.-EIterraplénestaformado porarcilla arenosa compactada al95%de la prueba de compactación
proctormodificada.
67
Los0.30 msuperiores sobreloscualesdescansará lasub-base podrásercompactada al100%de
lapruebamencionada.
4.-EI pavimento formado por una sub- base de 0.15 m de espesor, una base mejorada con
cementoPortlandde0.20mdeespesoryconcretoasfálticode0.07menlasuperficie.
6.4Procedimientos DeConstrucción.
Laconstruccióndelterraplénfueproyectadadeacuerdoalassiguientesetapas:
1.-Se preparóelterreno conlaeliminacióndetodalavegetaciónde0.03mdediámetro omayores.
Durante la construcción se observó que fue práctico dejar la restante vegetación y no fue
eliminada.
2.-lnstalando elgeotextilentirasde76mcolocadastransversamente aicamino.Losextremosson
cocidos,paracubrireláreadeproyecto,usandohebrasdelmismomaterialcomosepresenta enel
detalledelafigurasiguiente.
La longitud de cada tira es de 19 m (el ancho en exceso de las tiras es del 22% de la base de
operación, prevista para asentamientos).La tela es extendida directamente sobre la zona
pantanosa,yaseaqueexistaaguadealturaono.
3-Construyendo el colchón de operación .El borde del extremo inicial del geotextil es asegurado
sobreterrenofirme porlacobertura delrelleno. Eneste período se usael procedimiento de punta
deflecha,figura anterior,vaciando elmaterial y extendiéndolo del centro aloslados utilizando un
Bulldozer tipo D-6 con 8 veces de pasadas sobre el relleno para proveer una compactación
práctica.
Elcolchóndeoperaciónesconstruido atodo loanchodel proyecto incluyendolasbermas.Durante
este proceso, se produjeron asentamientos y deformaciones, por esta razón el relleno será
ajustado,redistribuidoy renivelado constantemente hastaqueelcolchóndeoperaciónalcanceel
68
nivelestablecidoenelproyecto(aproximadamente o.50 msobreelniveldel agua).
SECCIÓN A-A'
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ConstruccióndelcolchóndeOperación.
4.-Trabajos simultáneosdelterraplénylasbermashastaelnivel finaldelasmismas.
SECCíOtN B - B '
SÍ.Üw
ConstruccióndeBermasyTaludes.
69
Lasbermas de 10 mde ancho y taludes de 4:1, están formados simétricamente en ambos lados
del colchón de operación, utilizando los mismos materiales y el mismo procedimiento de
construcciónque el inciso 3, elcuerpodelterraplén esta formado porcapasde material de 0.3 m
deprofundidad,compactadas hastaquealcanzan el95%desumáximopesovolumétrico seco,de
acuerdoa lapruebadecompactactónProcterModificada.
Seusaelmismoprocedimiento paraterminarlasbermas.
5Conclusíóndelcuerpodelterraplén y unasobrecarga de 1.00 mdealtura medida desde la cima
alcuerpodelterraplén,siguiendoelmismoprocedimiento deconstruccióndelinciso4.
SECCIÓN C - C
r-
NIVEL yr,i*
Cuerpo-delTerraplénconcluido.
Unavezque esalcanzado el80%delosasentamientos predichos,el materialdela sobrecarga es
eliminadoydescargadosobrelasbermas.
70
Siguiendo esto,se escarifica 0.30 mde materialy recompactado al 100%de su peso volumétrico
máximoseco,de acuerdo a laprueba de compactación Próctor Modificada esto es seguido por la
construcciónfinaldelpavimento.
Instrumentación y mediciones.Para valuar la influencia del uso de la tela en el
comportamiento de la carretera en áreas de suelo blando, se desarrolló un programa de
investigación incluyendolaconstruccióndedosseccionesde pruebaalolargodelterraplén,donde
latelaTypar nofué'usadayelrellenofue'colocadodirectamentesobrelasubrasante.
Laprimeraseccióndepruebasfuelocalizada a100mdelaseccióndelatelasobreeláreade alta
compresibilidad.
Estoabastececuatro estacionesdecontrol:
1.-Sobre pantano congeotextil.
2.-Sobrepantanosingeotextil.
3.-Suelos altamentecompresiblescongeotextil.
4.-Suelosaltamente compresiblessingeotextil.
1.- Nueve testigos; cinco sobre el nivel de terreno y cuatro sobre la superficie del terraplén.Dos
testigos con una placa base instalados a una profundidad de 2.0 mde la línea de nivelación y un
testigoprofundocomoreferenciafijaparatodoslosniveles.
2-Cinco celdas hidráulicas 0.20 * 0.20 *0.18 m instaladas a 2.00 m bajo la línea de nivelación,
situadasendiferenteslugaresdelterraplén.
3-Tres piezómetrqs abiertos tipo Casagrande y dos piezómetros neumáticos instalados a
diferentes profundidades en ambos suelos, permeable e impermeable, colocados bajo la línea
centraldelasección.
4.-Tres inclinómetros deentubado dealuminiocon unpénduo eléctricodigital con una profundidad
promedio de 20.5 rn en la sección sin geotextil y de 26.7 m en la sección con geotextil, cuyas
posiciones puedenverse acontinuación.
71
• ü l j A í , , 99m-JWí ÉÉF
ffia
i W.N N N « WVtl» CM MAC* M M
Se establecen testigos a lo largo de la carretera para observar el comportamiento del suelo con
Geotextilysinéste.
La instalación de éstos mecanismos permitió la evaluación de asentamientos, desplazamientos
verticalesyhorizontalesylaevolucióndelapresióndeporo.
72
Las lecturas fueron tomadas regularmente en un período de 7 meses, es importante mencionar
que en la sección sin geotextil los instrumentos fallaron antes del vaciado del relleno, por esta
razón losinstrumentosfueron reemplazadosdespuésdeque elrelleno estuvoen posición.
En adición a los sondeos hechos antes de que el terraplén fuera construido, se efectuaron tres
másdespuésde la construcción en lasección sintela yseisen lasección contela,localizadosen
lalíneacentralysobreambosladosdela carretera.
Resultados.
Los resultados presentados aquí son los que se obtuvieron en lassecciones de
control número 1, la cual corresponde a la porción delterraplén sin geotextil, construido sobre el
pantano no.2, lacual usógeotextilyfue construidosobre elmismotipodesueloque en lasección
no1.
La tabla que a continuación se muestra presenta la magnitud de los desplazamientos verticales
medidosen lostestigosde ambasseccionesduranteun periododeobservación de7meses.
Lalocalización de cadatestigopuedeapreciarse en lafigura anteriortambién puedeverseque los
testigosinstalados en lasuperficie experimentaron menorasentamientoen lasección no2.Queen
la no.1.
Losasentamientos para lostestigos con placa base fueron prácticamente los mismosdos meses
después de la construcción, se observó unareducciónsustancial, la cual puede suponerse como
indicación alfinalde laconsolidación primaria.
Laslecturas obtenidasde lasceldas hidráulicas, indicaron que elasentamiento máximoocurrióen
el centro y en los lados del terraplén en donde la profundidad del relleno y de suelo suelto es
mayor.
73
Sección no.1singeotextil
sección no.2congeotextjl.
desplazamiento(m).
Testigo
desplazamiento
testigo
b-1
0.45
b-10
0.11
b-2
X¡M
b-11
0.05
b-3
0.24
b-12
0.00
b-4
0.29
b-13
0.02
b-5
0.16
b-14
0.01
b-6
0.33
b-15
0.32
b-7
0.42
b-16
0.21
b-8
0.37
b-17
0.16
b-9
0.25
b-18
0.12
pb-1
0.28
pb-3
0.25
pb-2
0.25
pb-4
0.30
También se observo que en la sección no.2 la curva de asentamiento presento una línea más
convexaqueenlasección no.1, locualesventajosodadoque ladistribución de esfuerzos es más
homogénea.
Lasmedidaspíezométricasdemostraronquelapresióndeporotiendeadisminuir coneltiempo.
El exceso de la presión de poro en promedio fue de 9.81 kpa. y 7 meses después de que el
terraplén fue finalizado, los desplazamientos horizontales medidos por los indinómetros
demostraronquelosmovimientos máximostuvieronlugarenelterreno yenlossuelosblandos.
Seis meses después de la instalación de los inclinómetros, las deformaciones máximas
horizontales delrelleno fueron de 0.035m en la sección no.1, y de 0.04 m en la sección no.2. En
lossuelosblandoséstasfueronde0.04.Enlasecciónno.1yde0.017 enlasecciónno2..
Durantelaoperaciónde construcción,ocurrieronfuertesdesplazamientos horizontales en laturba,
a grandes distancias. Postes situados a 50 m del borde de la carretera fueron inducidos a
inclinarse.
74
Elrellenofueestablecidoenestadosuelto,conunvalorden=5,exceptoenelprimermetro,como
consecuenciadecapasdemasiado profundasde rellenocolocadasdurantelaconstrucción.
Una primera diferencia esencial entre las secciones de control fue establecida en la intrusión de
relleno,quetuvolugardurante einmediatamentedespuésdelacolocacióndelmismo.
Latablainmediata muestra una intrusiónde relleno enelinterior de lasubrasante enlassecciones
no.1 yno.2.
Secciónno.1singeotextil
Sondeo
intrusiónde relleno
secciónno.2congeotextil
sondeo
intrusiónde relleno
s-1
5.2 m
s-4
3.4m
s-2
3.0 m
s-5
1.0 m
s-3
5.1 m
s-6
3.0m
Engeneral,sehaobservadoque laprofundidadyelvolumendelrellenoentremetidoesdosveces
mayor,enpromedio,enlasección no.1queenlasección no.2.
Enambassecciones unvolumen asimétrico de relleno esdesplazado a la izquierda de lasfiguras
anteriores.
Lacausasdeestosonelespesorylainclinacióndelacapadellimoarenosoqueyace ligeramente
bajoelrelleno.
75
En las figuras siguientes se hace una comparación entre la estratigrafía antes y después de la
construccióndelterraplén,enlalíneacentraldelacarretera,paraambassecciones.
Comparación estratigráficaantesydespuésdelaconstruccióndelterraplén.
En estas figuras puede observarse que la magnitud de la intrusión del relleno es mayor en la
sección no1, queenlasección no.2,comosepudoobservarenlatablaanterior.
76
tí
'6i./OTECA
También, puede verse que el espesor de la capa de turba es reducido considerablemente en la
etapa final del trabajo debido al gran desplazamiento de! material inducido por el progreso de la
construcción y en grado menor debido al asentamiento inmedlato.Este último causó una fuerte
reduccióndeespesoresenelotrosueloblando.
Esnotable que de unadetenninada profundidad, el estrato subyacente no fue afectado, al menos
alfinaldelaconstrucción.
Lasfigurasanterioresdemuestranqueenlasección no.1dondeelGeotextil nofué usado,tuvieron
lugardeformacionesenelestratomásprofundo.
6.5 Resultados.
Como resultadode|ainstrumentación y elcomportamiento observadodelasseccionesno.1y no.2
sellegaronalassiguientesconclusiones:
1.-l_a intrusión máxima del relleno en el interior del nivel original del terreno durante e
inmediatamentedespuésdelaconstrucciónfuemayorenlasecciónnúmero 1queenla número2,
por lo tanto, el uso del material previno el gasto excesivo de relleno para la construcción del
terraplén.Elahorrofuedealrededordel50%.
2.-La evolución de los asentamientos horizontales, medidos en el relleno, fueron prácticamente
iguales en ambas secciones, sin embargo, los desplazamientos verticales del terreno fueron
mayoresenlasecciónnúmero 1,queenlanúmero2.
Deesto,puedeestablecersequela restricción impuesta porelgeotextil reducelamagnituddelos
esfuerzoseneláreadecontactoentre elterraplénytasubrasante.
3-Las curvas de asentamiento reportadas, de las mediciones de las celdas de presión,
presentaron unalínea másconvexa en lasección número2queenlanúmero 1,locualimplica un
perfilmasuniformedelabasedelterraplényunadistribucióndeesfuerzosmáshomogénea.
4.-Desde unpuntodevistaconstructivo, elusodelgeotextil auxiliagradualmente alcomienzodela
construccióndelterraplénparaelasentamientodeuncolchóndeoperaciónmásestable.
5.-Se espera,que en elfuturo, la intrusión más uniforme del relleno en la subrasante, reducirá la
necesidaddemantenimiento,dadoquelageneracióndeasentamientosdiferencialesserá menor.
77
Vil.
CONCLUSIONES.
Deacuerdo alcomportamiento de estos materiales como un elementoconstitutivodelasobras de
Ingeniería Civil,sufuncionamiento observado a largoplazo,sufacilidad demanejo einstalación,y
subajocostoseconcluyeconlosiguiente:
Un Geotextil es un elemento que cumple cinco diferentes características propias de algunos
materialesdeconstrucción, porlotanto,esfactible utilizarloscomo material constitutivo dentro de
laIngeniería.
Por sueconomíafacilidad de manejo y suresistencia,elGeotextil es un elemento versátil al
queselepuededarinfinidaddeusosdentrode lasobras.
Por sugran resistencia alatensiónse puede usar para aumentar la capacidad de carga en
suelosblandosydarestabilidadaterraplenes.
Debido a la función como separador de dos materiales distintos, un Geotextil es capaz de
trabajar como filtro drenante reduciendo el espesor de la capa de material granular y, en
consecuencia,elcostodeconstrucciónesmenor.
LaspruebasqueserealizanalosGeotextilessonfácilmente reproduciblesyeconómicas.
Paralogrargarantizar una buena aplicacióndentrodela Ingeniería y una mejorfuncionalidad
deestosmateriales,debendeobservarse lassiguientes recomendaciones:
1.-Se debede contar conuna supervisión responsable y capaz para mantener en buenestado las
propiedadesdelGeotextil,desdesufabricaciónhastasuinstalación.
2-De ser aplicados los Geotextiles en una obra determinada, se debe de tener cuidado en el
métodoconstructivo, para no alterarelfuncionamiento delmismo, asícomodemantener elcontrol
decalidaddelaobra.
3-Como se mencionó si un Geotextil no es cuidado de los rayos solares, éste sufrirá un severo
deterioro ensu estructura y perderá resistencia,ocasionando conesto,lafaHaparcial ototal de la
obra.
78
Aconsecuenciadelagrandemanda quesehahechodeestosmateriales,esposibleque dentro
de poco se implanten nuevas técnicas en la industria de la construcción, eliminando métodos
tradicionales.Lo que se requiere son soluciones que sean mucho más económicas y más rápidas,
parasolucionarlaproblemáticaquetraejc/írto c&} elcrecimiento urbano.
Espero que el presentetrabajo sirvade base, en unfuturo próximo,para incrementarla utilización
de estetipo de material aplicándolos como refuerzo en suelos de bajovalor relativo desoporte o
compresibles en general, como filtros drenantes, en la construcción de presas, también como
drenantesparalascarreteras,paradisminuirdeestamanera lasdeficiencias,manodeobray
mantenimiento.
79
VIII.
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