Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda”
Área de tecnologí tecnología a Programa de Ingeniería Civil Unidad Curricular: Pavimento
Estabilización de los Suelos con Geosintéticos
Bachilleres: Prof(a) Ing. Soledad Miranda
Egly Velásquez C.I: 19.823.843 Alejandro Chirinos C.I: 20.932.607 Manuel Alfonzo C.I 18.883.287 Rosaury Díaz C.I:19927987 Andrés Curiel C.I: 24.351.026
Santa Ana de Coro; Febrero del 2014
Introducción Durante los últimos años ha proliferado el empleo de geosintéticos en numerosos campos de la construcción; que se ha venido extendiendo alrededor del globo de forma exponencial. Su uso ha brindado a la ingeniería un amplio rango de posibilidades para construir de forma más simple y económica, cuidando mejor los recursos medioambientales y utilizando los materiales naturales de manera óptima. Dentro de este contexto, este trabajo tiene por objeto establecer por un lado un breve acercamiento a la utilización de geosintéticos en la construcción carreteras y por otro lado, más concretamente, en su aplicación como refuerzo de capas de firme.
Desarrollo Estabilización de los suelos con geosintéticos o geotextiles La denominación genérica de “geosintético” se utiliza para referirse a
aquellos materiales de deformabilidad apreciable, fabricados a base de materiales sintéticos, que poseen cualidades suficientes para proporcionar una mejora sustancial en alguna de las propiedades de los terrenos utilizados en obras de ingeniería. El comportamiento general de este tipo de materiales permite proveer soluciones eficientes a la ingeniería en diversas escalas lo que ha hecho que el crecimiento de su utilización en el sector de la construcción para múltiples y variadas funciones haya venido siendo hasta el momento continuado y exponencial.
Definición general: Los geosintéticos es un material textil plano permeable y de apreciable deformidad, formada por fibras poliméricas termoplásticas.
Tipos de geotextiles: Textiles y No Textiles Beneficios de la utilización de un geotextiles dentro de la estructura del pavimento, que se pueden definir en tres (3) tipos:
Reducciones de espesores
Aumento de la vida útil
Crecimiento de la capacidad portante de la estructura
Funciones del geotextiles: Son varias las funciones de los geotextiles y varían según el campo de aplicación en que se utilicen. En el caso de las estructuras de pavimento, los geotextiles cumplen dos funciones esenciales:
Separación.
Refuerzo.
Filtración.
Drenaje.
1.- Separación: la función de separación que cumple un geotextiles es mantener la integridad y el buen funcionamiento de dos suelos adyacentes con propiedades y características diferentes. En el caso de las estructuras de pavimento, donde se coloca un suelo granular (base, sub-base, relleno) sobre suelos finos (sub-rasante) se presentan dos procesos en forma simultánea:
Migración de suelos finos dentro del suelo granular, disminuyendo su capacidad de drenaje.
0Intrusión del suelo granular dentro del suelo fino, disminuyendo su capacidad portante (resistencia). El geotextiles se traduce en una barrera para la migración de partículas
entre los dos tipos de suelo, facilitando la transmisión de agua. Se requiere entonces un geotextiles que retenga las partículas de suelo y evite el lavado de finos por la acción del agua y que cumpla con resistencia necesarias para mantener la continuidad sin que ocurra ninguna falla por tensión, punzonamiento o estallido, bajo concentraciones de esfuerzos locales causadas por irregularidades en el suelo de fundación.
2.- Refuerzo: la función de refuerzo de los geotextiles consiste en el mejoramiento de las propiedades mecánicas del suelo. Los geotextiles son materiales con alta resistencia a la tensión y son un buen complemento de aquellos materiales con alta resistencia a la compresión pero con poca resistencia a la tensión, como ocurre generalmente en los suelos finos y granulares. Cuando las fuerzas perturbadoras son causadas por el peso propio del suelo, como en el caso de taludes o terraplenes sobre suelos de fundación muy blandos, el refuerzo del suelo con geotextiles permite la construcción de taludes o terraplenes con mayor inclinación. Cuando las fuerzas perturbadoras son causadas por cargas externas, como en las vías, el refuerzo del suelo con
geotextiles permite la aplicación de mayores cargas y un aumento de la vida útil de la estructura del pavimento.
Filtración: Permite el paso de agua a través de los poros, impidiendo que las partículas sólidas traspasen el geotextil.
FUNCIONES POR APLICACIÓN DE LOS GEOTEXTILES: CAMPO DE APLICACION
SEPARACION
FILTRACION
DRENAJE EN EL PLANO
REFUERZO
GEOTEXTIL SUGERIDO
Vías
X
X
X
X
NT1800 NT2000 NT3000 NT4000 NT5000 NT6000 NT7000 T1050 T1400 T1700 T2100 T2400 TR4000
X
Repavimentación Ferrovías
X
X
X
X
REPAV 400 REPAV 450 NT4000 NT5000 NT6000 NT7000 T2100 T2400 TR4000
Sistema de drenajes
NT1400 N T1600 NT1800 NT2000 NT300
Muros de contención
X
Terraplenes
X
X
X
T1400 T1700 T2100 T2400 TR4000
X
T1400 T1700 T2100 T2400 TR4000
Gaviones
X
X
NT1400 N T1600 NT1800 NT2000 NT3000
Muelles y puentes
X
X
NT1800 N T2000 NT3000 NT4000 NT5000
Presas, diques y canales túneles
X
Embalses y rellenos sanitarios
X
X
NT3000 N T4000 NT5000 NT6000 NT7000
X
X
NT2000 N T3000 NT4000 NT5000 NT6000 NT7000
X
NT1800 N T2000 NT3000 NT4000 NT5000 NT6000 NT7000
Filtro para bolsacreto
NT1400 N T1600 NT1800 NT2000
Usos de los geosintéticos en obras: Los usos más frecuentes de geosintéticos en la construcción de obras lineales en general y carreteras en particular a día de hoy en nuestro país están encaminados
a
resolver
problemas
constructivos
asociados
directa
o
indirectamente al tratamiento del terreno. Estas aplicaciones se presentan a continuación de forma resumida agrupadas en cuatro apartados generales:
Terraplenes sobre suelos blandos. Los terraplenes construidos sobre suelos blandos pueden presentar cierta
tendencia a sufrir expansiones laterales producidas por las presiones horizontales que se generan en su interior. Estas presiones producen esfuerzos de corte horizontales en la base del terraplén, los cuales han de ser resistidos por el suelo subyacente. Estos problemas pueden solucionarse mediante la colocación de capas horizontales de refuerzo para que actúen en la mejora de la resistencia al deslizamiento de los taludes laterales, en la mejora de la capacidad portante del suelo blando y en la reducción de los asientos diferenciales. Para este tipo de aplicaciones se utilizan geo-textiles o geo-mallas, si bien son los primeros los más adecuados por desarrollar además de la función refuerzo las funciones de separación y drenaje; por lo que el empleo de geo-mallas, puede exigir además la colocación de un geo -textil adicional.
Estabilidad de taludes. Uno de los problemas más extendidos en la construcción de obras lineales
es el de la estabilidad de taludes. Este problema puede ser solucionado mediante el refuerzo con geo-sintéticos, principalmente geo-mallas y geo-textiles. El diseño de este tipo de soluciones debe realizarse tanto desde la perspectiva de la función de separación como desde la perspectiva de la función de refuerzo, con el fin de aprovechar ambas funciones tecnológicas de los geosintéticos. Además hay que señalar que en caso de utilizar geotextiles, se consigue una mejora de las condiciones de drenaje, lo cual conlleva a una mayor estabilidad del conjunto. Estas soluciones también son frecuentes en refuerzos en la reconstrucción de
taludes en zonas de deslizamientos, volviendo a colocar el material movido o incorporando nuevo material de aportación.
Muros de contención. La utilización de geosintéticos en muros de contención, considerando éstos
como aquellas estructuras de contención de terrenos cuyo paramento exterior tiene una inclinación superior a los 70º, tiene por objeto aguantar las presiones laterales originadas por el empuje del terreno. Su empleo proporciona una serie de ventajas frente a los muros tradicionales que se traducen en reducciones de costes de la obra del orden de un 30 – 50%. Además los sistemas que incorporan geosintéticos son más flexibles que los tradicionales lo que les proporciona mejor adaptabilidad a suelos con baja capacidad portante y zonas con actividad sísmica.
Drenaje de paramentos y de plataforma Otra función actualmente muy extendida en la práctica en la construcción
de obras lineales es la instalación de geosintéticos con fines drenantes. Para ello se utilizan fundamentalmente geo-compuestos drenantes formados generalmente por un geotextiles y una geo-red o una geo-estera cuyo diseño debe analizarse no sólo desde el punto de vista de las exigencias hidráulicas sino también considerando las exigencias mecánicas y de durabilidad que su instalación en cada caso requiera .Es habitual colocar este tipo de geo-drenes para facilitar el drenaje de los paramentos de las estructuras de hormigón en su contacto con el material granular de su trasdós y también, cada vez más, para el drenaje profundo de la plataforma o, incluso, de las capas de firme.
Propiedades y características de materiales a emplear. Los plásticos son los componentes principales en los geosintéticos. En la actualidad, muchas industrias sustituyen ventajosamente materiales tradicionales tales como agregados, suelos, metal, vidrio, etc., por materiales de plástico, que poseen, en general, las siguientes propiedades:
- Ligereza, existiendo materiales menos densos que el agua. - Ductilidad. - Maleabilidad. - Elevada elasticidad. - Resistencia Mecánica.
Resistencia a agentes químicos, la cual varía dependiendo del material. - Posibilidad de mejorar sus propiedades mediante aditivos o procesos mecánico térmicos - Rangos variables de resistencia al interperismo, existiendo algunos que deben ser protegidos y otros que pueden ser expuestos a la intemperie por lapsos largos, sin experimentar deterioro. - Baja absorción de agua. - Resistencia a la biodegradación, la cual varía según el material de que se trate. La familia de los Plásticos es muy extensa. Los productos de esta naturaleza que se utilizan para fabricar geosintéticos es apenas una pequeña fracción de los polímeros que se utilizan en la sociedad moderna. En general, las propiedades específicas de un plástico dependen de la combinación de muchas variables, las cuales son, entre otras:
Naturaleza química: Grupos funcionales, peso molecular, dispersión del peso molecular, ramificaciones de la cadena principal, incorporación química
de
componentes (copolímeros),
incorporación
física
de
aditivos, tipo de formulación, etc.
Historia de esfuerzos, temperaturas y exposición a agentes ambientales durante su vida útil.
Procesos de transformación o formado
Procesos de acabado.
Es importante hacer notar que el nombre genérico de un plástico o polímero, tal como “Polipropileno”, “Polietileno de Alta Densidad”, “Poliéster”, etc.,
no es suficiente para caracterizarlo de manera completa, porque bajo la misma denominación pueden producirse diversos productos, con propiedades diferentes.
Propósito de la estabilización Los geosintéticos complementan las falencias que presentan los materiales térreos, permitiendo obtener excelentes ventajas técnicas y económicas en la construcción de muros en suelo reforzado, taludes reforzados, terraplenes sobre suelos blandos, sistemas de sub-drenaje, etc. Los suelos al igual que el concreto presentan una buena resistencia a la compresión pero son deficientes cuando se trata de asumir esfuerzos de tracción, por tal motivo cuando los suelos son combinados con elementos que sean capaces de absorber esfuerzos de tracción como son los geotextiles se puede lograr estructuras de suelo reforzadas.
Proceso constructivo y control de calidad posterior en campo (OBRA) del tipo de estabilización asignada. La estabilización y refuerzo con geosintético es un proceso mecánico. El geosintético se coloca dentro de la sub-rasante o sub-base y trabaja con la tierra y el agregado para crear una sección reforzada a través de la separación, el parto y / o refuerzo. Los Geosintéticos por lo general puede ser instalado con el equipo ya está en el sitio y no requiere de un contratista especializado. Se entregan al sitio listo para su uso en rollos y se puede instalar rápida y fácilmente. Una vez que los geosintéticos están instalados, la construcción puede continuar inmediatamente. No hay que esperar durante un período de fraguado o curado, ni hay incertidumbre en cuanto a si el material ha sido mezclado suficientemente.
Conclusión De acuerdo al significado y la definición de lo que es estabilización geosintética o geotextil se puede decir que este es método de estabilización más usado ya que se utilizan en distintas áreas de la ingeniería en ella encontramos la pavimentación de una vía con geotextil o geo-malla textil. Este proceso es de fácil aplicación ya este material no necesita tener un tiempo específico de fraguado o curado y es económico
y unos de los aspectos más importantes de esta
estabilización es que aumenta la vida útil de cualquier obra asignada siempre y cuando el trabajo realizado se ejecuten los pasos establecidos para obtener una obra de buena calidad.
Anexos
