Materiales Geosintéticos

Materiales de Construcción

Materiales Geosintéticos

INTRODUCCIÓN En la actualidad, la utilización de materiales Geosintéticos en obras de ingeniería geotécnica y vías terrestre se ha incrementado de manera exponencial, que se ha vuelto casi imposible la construcción de elementos de este tipo sin el uso de ellos.

Estos materiales tienen diferentes aplicaciones, pueden ser empleados en refuerzos de talud, mejoramiento de suelos, entre otros, formando parte de diversas estructuras, desarrollando un comportamiento íntimamente ligado con el material geosintético.

La impermeabilización de las obras de infraestructura en diferentes campos de aplicación con el empleo de Geo membranas sintéticas, cada día es más frecuente, debido a que este sistema trae consigo ventajas económicas, técnicas y ambientales. Estas últimas se constituyen en un tema de vital importancia debido a la normativa que en los últimos años se ha creado para regular el uso y manejo de los recursos naturales. naturales.

Los geosintéticos se derivan de fibras artificiales, compuestos básicamente de polímetros como polipropileno, poliéster, poliamida y polietileno, siendo los 2 primeros los de mayor utilización en la actualidad.

Los tipos de geosintéticos más comunes utilizados en el campo de la ingeniería son los geotextiles, las geomallas, las geomembranas, las georedes, geocompuestos y mantos para control de erosión derivados de la unión de las características y cualidades de cada uno de los anteriores.

Existen varios campos de aplicación de los geosintéticos en el mundo de la construcción y la edificación como son: obras viales, obras hidráulicas, sistemas de control de erosión, aplicaciones medioambientales, entre otras.

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Capítulo 14 MATERIALES GEOSINTÉTICOS

14.1.

DEFINICIÓN Geosintético es un producto en el que, por lo menos, uno de sus componentes

es

a

base

de

polímero sintético o natural, y se presenta en forma de filtro, manto,

lámina

o

estructura

tridimensional, usada en contacto con

el

suelo

o

con

otros

materiales dentro del campo de la geotecnia o de la ingeniería civil. Los geosintéticos se derivan de fibras

artificiales,

compuestos

básicamente de polímetros como polipropileno, poliéster, poliamida y polietileno, siendo los 2 primeros los de mayor utilización en la actualidad.

14.2.

BENEFICIOS Con el empleo de estos materiales se pueden tener los siguientes beneficios: 

Reduce los costos de Producción.



Sirve como barrera contra la erosión de los suelos.



Funcionan como manto drenante, en reemplazo de estratos de material granular.



Es inerte frente frente a la mayoría de agentes agentes químicos. químicos.



Refuerza el suelo, mejorando sus cargas ultimas.

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


Permite la construcción de taludes de gran inclinación, inclusive de muros verticales de gran altura.

14.3.

CLASIFICACIÓN DE LOS GEOSINTÉTICOS Los materiales geosintéticos pueden ser ampliamente clasificados según el método de manufactura. Las actuales denominaciones junto con breves descripciones son las siguientes:

I.

Geotextiles Son mantas de hilos tejidos, son flexibles y permeables.

II.

Geomembranas Láminas continuas y flexibles elaboradas de uno más materiales sintéticos.

III.

Geomallas Tienen la apariencia de una malla abierta.

IV.

Geocompuestos Hechos de la combinación de dos o más tipos de geosintéticos.

V.

Geoceldas Redes tridimensionales relativamente gruesas construidas por tiras planchas de polímero.

14.4.

GEOTEXTILES Los geotextiles se definen como “un material textil plano, permeable polimérico (sintético o natural) que puede ser No Tejido, Tejido o tricotado y que se utiliza en contacto con el suelo (tierra, piedras, etc.) u otros materiales en

ingeniería

civil

para

aplicaciones

geotécnicas”.

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14.4.1 Clasificación 14.4.1.1 Según su Método de Fabricación Tenemos las siguientes clases:

a) Geotextiles Tejidos Son aquellos formados por cintas entrecruzadas en una máquina de tejer. Su resistencia a la tracción es de tipo biaxial (en los dos sentidos de su fabricación) y puede ser muy elevada (según las características de las cintas empleadas). Su estructura es plana.

b) Geotextiles No Tejidos Están formados por fibras o filamentos superpuestos en forma laminar, consolidándose esta estructura por distintos sistemas según cual sea el sistema empleado para unir los filamentos o fibras.

14.4.1.2 Según su Composición Las fibras que más se emplean son las sintéticas, siendo por ello que siempre tendemos a asociar al geotextil con fibras o filamentos sintéticos. Sin embargo al existir gran diversidad de aplicaciones, también se fabrican con fibras naturales y artificiales.

a) Fibras Naturales Pueden ser de origen animal (lana, seda, pelos...) vegetal (algodón, yute, coco, lino...) que se utilizan para la fabricación de geotextiles biodegradables utilizados en la revegetación de taludes, por ejemplo, en márgenes de ríos etc.

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b) Fibras Artificiales Son las derivadas de la celulosa. Son el rayón, la viscosa y el acetato.

c)

Fibras Sintéticas Los geotextiles fabricados con estos polímeros son de gran durabilidad y resistentes a los ataques de microorganismos y bacterias. Los más empleados son el polipropileno, poliéster, polietileno, poliamida y poliacrílico

14.5.

GEOMENBRANAS Las

Geomembranas

geosintéticos

en

son forma

productos laminar,

continua y flexible, utilizadas como barrera impermeable de líquidos u otros fluidos en proyectos ambientales o de ingeniería civil, específicamente diseñadas para condiciones expuestas a

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rayos UV. Pueden ser fabricadas a base de diversos polímeros, siendo las más comunes las Geomembranas de Polietileno. Este es el tipo de Geomembranas más utilizadas por su precio y versatilidad.

14.5.1 Clasificación Igualmente existen membranas con características técnicas especiales: 

Geomembranas De Polietileno de alta flexibilidad para el recubrimiento de túneles.



Geomembranas Texturizadas para desarrollar más fricción con el suelo cuando los taludes a impermeabilizar tienen pendientes importantes.



Geomembranas Con Aditivos especiales para retardar la combustión en aplicaciones donde se requieran materiales de construcción con flamabilidad controlada.

14.6.

GEOMALLAS Son estructuras tridimensionales pero con la

característica

de

ser

mono

o

bi - orientadas, fabricadas en polietileno de alta densidad utilizando un proceso de extrusión,

logrando

una

mayor

adherencia al terreno y una mayor durabilidad

en

el

medio

que

los

geotextiles.

14.6.1 Clasificación Como se mencionó anteriormente se dividen en dos tipos, los cuales se enuncian a continuación:

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a) Geomallas Coextruídas Mono – Orientadas Las

geomallas

mono-orientadas,

son

estructuras

bi-

dimensionales producidas de polietileno de alta densidad (HDPE) utilizando un proceso de extrusión seguido de un estiramiento mono-direccional.

Este tipo de geomallas Coextruídas de HDPE, son totalmente inertes a las condiciones químicas o biológicas que se presentan normalmente en el suelo, poseen gran resistencia a los esfuerzos de tensión, soportando hasta 160KN/m aproximadamente, da como resultado el concepto de estructura en suelo reforzado, similar al concepto del concreto y el acero de refuerzo.

b) Geomallas Coextruídas Bi – Orientadas Este tipo de geomallas son estructuras bi-dimensionales fabricadas de polipropileno, químicamente inertes y con características uniformes y homogéneas, producidas mediante un proceso de extrusión y luego estiradas de forma longitudinal y transversal. Este proceso genera una estructura de distribución uniforme de espacios rectangulares de alta resistencia a la tensión en ambas direcciones y un alto módulo de elasticidad.

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Este tipo de geomallas Coextruídas se componen de elementos y nudos rígidos que proveen un gran confinamiento. Son particularmente efectivas para reforzar estructuras de pavimentos rígidos y flexibles

14.7.

GEOCOMPUESTOS Diseñado

específicamente

para estabilización de suelos donde se requieran tanto refuerzo como separación de una

base

granular

y

un

subsuelo muy fino. Uniendo un geotextil no tejido a una geomalla, lo que permite una gran interacción con el suelo reforzado,

completa

separación de los diferentes tipos de suelos, una efectiva acción de filtración, gran resistencia a la tensión con un alto módulo elástico, gran resistencia a los daños durante la instalación y un excelente comportamiento a los agentes atmosféricos.

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14.7.1 Clasificación Estos compuestos se clasifican en tres y son los siguientes:

a) Geodrén Pavco Este tipo de geocompuesto surgió básicamente como una alternativa a los sistemas tradicionales de drenaje y para brindar un producto que tuviera la capacidad de conducir flujos en mayores cantidades que las que un geotextil puede manejar, debido a la magnitud de algunos proyectos.

b) Geodrén Planar El geodrén planar es el sistema más adecuado para captar y conducir los fluidos en su plano hacia un sistema de evacuación. Este geocompuesto se utiliza principalmente para los sistemas de drenaje en muros de contención, drenaje de terraplenes, drenaje de campos deportivos, captación de lixiviados dentro de rellenos sanitarios y sistemas de drenaje en vías.

c) Geodrén Circular El geodrén circular es un geocompuesto que combina las excelentes propiedades hidráulicas de tres elementos que conforman al sistema: geotextil No Tejido punzonado por agujas, geored y tubería circular perforada de drenaje. Este geocompuesto integra estos elementos para obtener un sistema prefabricado de drenaje que, instalado en zanjas o trincheras, permite captar y evacuar con alta eficiencia los fluidos. Al igual que el geodrén planar, este sistema de drenaje con tubería se utiliza para muros de contención, rellenos sanitarios, campos deportivos, terraplenes y para los subdrenes en vías, con la función adicional de evacuación de fluidos por medio de la tubería.

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14.8.


GEOCELDAS Sistemas

tridimensionales

de

confinamiento celular fabricadas en paneles de polietileno o polipropileno, siendo

muy

resistentes

para

el

confinamiento de cargas, utilizándose para aumentar la capacidad de carga de los suelos, sin generar problemas de contaminación beneficiando al entorno ecológico. Permite el drenaje del agua con libertad

14.9.

FUNCIONES Se pueden dividir en dos grupos:

14.9.1 Clasificación 14.9.1.1 Hidráulicas En este grupo tenemos:

a) 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

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blandos cohesivos debajo de terraplenes y rellenos previamente cargados.

b) 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 “rip -rap” y

otros materiales en sistemas de protección para prevenir la erosión del suelo como en terraplenes de ríos y costas.

c)

Barrera Impermeable

Los geosintéticos actúan como una barrera impermeable para fluidos entre las capas de los pavimentos y/o encapsulación de suelos expansivos entre otros. Por

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ejemplo, geomembranas, películas finas de geotextil y geotextiles impregnados con asfalto, elastómeros u otro tipo de mezclas poliméricas son usados como barreras que impiden el flujo de líquidos.

14.9.1.2 Mecánicas En este grupo tenemos:

a) 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.

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b) 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.

c)

Protección

Esta función permite que el sistema geotécnico no se deteriore. El geotextil actúa protegiendo geomembranas impermeables; de modo que impide que se produzcan daños mecánicos de abrasión o punzonamiento. En esta función debe tenerse en cuenta los siguientes parámetros: 

Resistencia al punzonamiento.



Perforación dinámica por caída libre de cono.



Espesor (efecto colchón para protección de la geomembrana.)

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14.10. APLICACIONES 14.10.1 Geotextiles 

Espesor

(efecto

colchón

para

protección

de

la

geomembrana.) 

Permiten la construcción de vías sobre suelos blandos y saturados.



Disminuyen los espesores iniciales de la base y la subbase.



Logran un, mejor confinamiento de los agregados.



Evitan el desarrollo de baches o hundimientos.



Crean una condición drenada en el relleno mejorando las propiedades de resistencias del material.



Actúan como filtro impidiendo el arrastre del material durante el flujo del agua.



Mejoran la superficie de rodadura.



Incrementan la vida útil del pavimento, reduciendo el programa de mantenimiento de la vía.

14.10.1 Geomembranas 

Recubrimientos para agua potable desperdicios líquidos peligrosos, material radioactivo, canales de conducción, material sólido, material de relleno, para evacuación de lixiviados.



Para impermeabilizar la cara de tierra en presas de roca, fachadas de mampostería en presas



Como cubierta en reservorios flotantes para control de filtración.



Como barrera para los olores en rellenos.



Bajo autopistas para prevenir polución y para recoger derramamiento de líquidos peligrosos.

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14.10.1 Geomallas Las principales aplicaciones de las geomallas Coextruídas monoorientadas se enuncian a continuación: 

Refuerzo de muros y taludes.



Refuerzo de terraplenes con taludes pronunciados y diques.



Estabilización de suelos blandos.



Reparación de deslizamientos.



Ampliación de cresta de taludes.



Reparación de cortes en taludes.



Estribos, muros y aletas de puentes.



Muros vegetados o recubiertos con concreto.

Las principales aplicaciones de las geomallas Coextruídas bi – direccionales se enuncian a continuación: 

Refuerzo en bases de caminos pavimentados y no pavimentados.



Refuerzo en estructuras de pavimento de pistas de aterrizaje en aeropuertos.



Refuerzo debajo del balasto de las vías de ferrocarril. Como sistema de contención sobre rocas fisuradas.

14.10.1 Geocompuestos 

Como drenaje en los espaldones de los muros de contención.



Como drenaje debajo de las geomembranas en presas y canales.



Como sistema de subdrenaje de campos deportivos.

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

Como sistema de subdrenaje debajo de la fundación de edificaciones.



Como sistema de subdrenaje en carreteras y pistas de aterrizaje.



Como sistema de subdrenaje debajo de terraplenes.



En rellenos sanitarios como sistema de evacuación de gases y lixiviados.



Sistemas de subdrenaje en sótanos.



Sistema de drenaje de aguas de infiltración en muros de contención.



Sistema de subdrenaje en cimentaciones.

14.10.1 Geoceldas 

Protección frente a la erosión producida en taludes.



Protección de márgenes de canales.



Estabilidad de terrenos.



Estructura de contención de tierras.

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ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN



Los materiales geosintéticos, poseen propiedades mecánicas apropiadas, alta resistencia física, gran inercia química, aislamiento eléctrico alto, no absorben humedad y son inertes a agentes biológicos.



Las Geoceldas por su estructura en forma de celdas ofrece las mismas ventajas que los geotextiles en taludes pero, en lugar de proteger el geosintético con material de aporte, se rellena el interior de las celdas con material granular y tierra vegetal, permitiendo así que el talud tenga una superficie verde.



El uso de estos materiales ofrece la ventaja de ser una alternativa más económica comparada con métodos constructivos tradicionales siendo versátiles, flexibles, resistentes y se adaptan a las irregularidades de las superficies y condiciones donde se colocan.



Son de fácil y rápido manejo y aplicación, y no requieren equipo especializado, teniendo una amplia variedad de aplicaciones en la construcción y aumentan la vida útil de las instalaciones.

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CONCLUSIONES



La colocación de geosintéticos como refuerzo es para proveer soporte estructural a las cargas de tráfico durante la vida útil del pavimento. Debido a que los beneficios de los geosintéticos en el refuerzo de estructuras de pavimentos no se pueden determinar en forma analítica, se necesita hacer secciones de prueba para cuantificar el beneficio.



El proceso de instalación de los geosintéticos en las obras es relativamente simple, por lo que el control de calidad debe ser estricto con el fin de evitar que se cometan errores durante la colocación, que fácilmente pueden ser pasados por alto y ocasionar que el geosintético presente un bajo desempeño en su funcionabilidad durante la vida útil del proyecto.



Para establecer el tipo de geosintético a emplear en una determinada obra, se debe tener en cuenta la norma que nos brinda los requerimientos mínimos que estos deben poseer de acuerdo a la función para la cual será utilizado ya sea separación, refuerzo, repavimentación, filtración y drenaje.



Con estas aplicaciones se avanza hacia soluciones de ingeniería cada vez más seguras, económicas y duraderas, que tienden a proteger el medio ambiente donde convivimos y a lograr una armonía del paisaje que nos rodea.

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RECOMENDACIONES



Los geosintéticos como alternativa de solución a problemas de construcción, pueden ser utilizados en muchas aplicaciones en obras civiles, por ejemplo cimentaciones de edificios, estabilidad de taludes, rellenos sanitarios, control de erosión, protección de obras costeras, etc. Por lo que el estudio de alguna de estas aplicaciones podría ser muy importante.



La utilización de estos materiales nos va a permitir la reducción del tiempo de ejecución y lo costos de financiamiento de los proyectos ejecutados, resultando en un aumento de la calidad de las construcciones.



La colocación de un material geosintético como separación, asegura que la conformación inicial de las capas, espesor y granulometría, se mantenga a lo largo de toda la vida útil de la estructura del pavimento, evitando la contaminación de la capa de súbase con material de subrasante.



Existen dos alternativas de aplicación de geosintéticos en obras de subdrenaje en carreteras, el sistema tradicional de geotextil con material granular filtrante y el sistema de geocompuesto drenante. Con ambos sistemas se logra un aumento en la vida útil de los pavimentos, en el primero, el geotextil actúa como una barrera que impide la contaminación del material filtrante (grava) con finos, mientras que en el segundo el geodrén actúa como un medio de conducción que transporta el agua en su plano hacia la tubería. Comparando los dos sistemas con el geodrén se obtiene un proceso constructivo más eficiente al reducirse los tiempos de instalación.

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BIBLIOGRAFIA

http://www.construmatica.com/construpedia/Geotextiles

http://www.construmatica.com/construpedia/Aplicaci%C3%B3n_de_Geotextiles_en _Taludes

http://www.geomembranas.com.co/index.php?class=geosinteticos.php

http://www.construmatica.com/construpedia/Ejecuci%C3%B3n_de_Geotextiles._Fil traci%C3%B3n_y_Drenaje

http://www.coval.com.co/pdfs/manuales

http://www.impermembranas.com/01b.html http://www.mexichem.cr/inicio.html http://centrodeartigos.com/articulos-noticias-consejos/article_143445.html

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