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APLICACIONES CON GEOTEXTILES
SEPARACIÓN-ESTABILIZACIÓN
FABRICACIÓN
GEOTEXTILES
POLIMEROS UTILIZADOS EN LA
FABRICACIÓN DE GEOTEXTILES
Polipropileno
Poliéster
Polietileno
Poliamida (Nylon)

Ref.Robert Koerner 5 Ed.

92 %
5%
2%
1%
FIBRAS
PROCESO DE FABRICACIÓN DE FIBRA PARA
GEOTEXTILES NO TEJIDOS

Recepción / Inspección
Materia Prima

Alimentación
Tolvas
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
PROCESO DE FABRICACIÓN
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
GEOTEXTILES NO TEJIDOS

Distribución de fibras aleatoriamente
Características generales:
- Muy filtrantes respecto a otros geotextiles.
- Muy drenantes respecto a los geotextiles Tejidos.

Fibra Punzonada por agujas
GEOTEXTILES TEJIDOS

Proceso de fabricación de Productos Tejidos
GEOTEXTILES TEJIDOS

Proceso de fabricación de Productos Tejidos
GEOTEXTILES TEJIDOS

Cintas perpendiculares unas a otras
Características generales:
- Alta resistencia a la tensión respecto a otros
geotextiles.
- Poco filtrantes y drenantes respecto a los NT
Punzonados por agujas.

Cintas Planas Tejidas
PROPIEDADES MECÁNICAS Y
ENSAYOS DE LABORATORIO
NORMAS DE ENSAYO PARA GEOTEXTILES
Las normas existentes son métodos de ensayo para establecer
valores de cada una de las propiedades que poseen los geotextiles.

PROPIEDADES DE LOS GEOTEXTILES
- Propiedades Mecánicas.
- Propiedades Hidráulicas.
- Propiedades Físicas.
PROPIEDADES MECANICAS

- Resistencia a la Tensión (Met. Grab)
Elongación

[N]
[%]

- Resistencia a la Tensión (Met. T.A) [kN/m ]
Elongación
[%]
- Resistencia al Estallido (Mullen)

[ psi ]

- Resistencia al Punzonamiento
- Resistencia al Rasgado Trapezoidal [ N ]

[N]
Resistencia a la Tensión Geotextiles:

Geotextiles
No Tejidos
Deformacines >50%

Geotextiles Tejidos Deformaciones
15%-28%
Separacion y estabilizacion 1
PROPIEDADES HIDRAULICAS

- Tamaño de abertura aparente (AOS)

[ mm ]

- Permitividad

[ seg.-1 ]

- Tasa de flujo

[l/min/m2]

- Permeabilidad

[cm/seg]

- Espesor

[ mm ]
APLICACIONES CON GEOTEXTILES
SEPARACIÓN-ESTABILIZACIÓN
FUNCIÓN DE REFUERZO
Separación y refuerzo
con Geosintéticos

CBR

1

2

3

Separación con Geotextil

4

5

6

7

8

Nada

9

10

11

12

•FUNCION DE SEPARACIÓN:
CBR ENTRE 3% Y 10% (el geotextil no asume esfuerzos
por efecto de las bajas deformaciones de la subarasante).
•SEPARACIÓN Y REFUERZO:
CBR MENORES AL 3% (el geotextil asume esfuerzos de
tensión por la deformación del suelo).

13

CBR
TECNOLOGIA - SEPARACION
Geosintéticos en vías
La tecnología de los Geosintéticos ha permitido la introducción y
aplicación de nuevas metodologías de diseño y construcción.
Para esta aplicación, los geotextiles sirven para optimizar el uso
de los recursos, tiempo y dinero.
PROBLEMAS EN VIAS
Deterioro Prematuro
Características y propiedades de los materiales que conforman
la estructura de la vía
Condiciones de carga que sobrepasan los valores de diseño

Contaminación de Suelos Granulares
Mezcla de suelos de diferentes características
GENERALIDADES
Proceso de deterioro
Cuando se utiliza suelo granular (base, subbase, relleno)
sobre suelo fino (subrasante) se presentan dos procesos en
forma simultánea:
Migración de suelos finos dentro del suelo granular
Disminución de su capacidad portante y de drenaje

Geotextil
Area de aplicación de carga
Migración de suelos finos
dentro de la capa granular

Concreto
Capa
Granular
Subrasante
Intrusión de suelo granular
dentro de suelo fino

Concreto
Capa
Granular
Subrasante
Cita Koerner: “Un metro cúbico de material

seleccionado colocado sobre un metro
cúbico de barro es igual a dos metros
cúbicos de barro.
FUNCION SEPARACION Y ESTABILIZACION
SEPARACION Y ESTABILIZACION

Geotextil

Contaminación
GENERALIDADES
Separación y refuerzo
con Geosintéticos

CBR

1

2

3

Separación con Geotextil

4

5

6

7

8

Nada

9

10

11

12

•FUNCION DE SEPARACIÓN:
CBR ENTRE 3% Y 10% (el geotextil no asume esfuerzos por
efecto de las bajas deformaciones de la subarasante).

•SEPARACIÓN Y REFUERZO:
CBR MENORES AL 3% (el geotextil asume esfuerzos de tensión
por la deformación del suelo).

13

CBR
CAMPOS DE APLICACION
Vías Pavimentadas
Pavimentos
Pavimentos
Pavimentos
Pavimentos

flexibles
semi-rígidos
rígidos
articulados (adoquines)

Vías No Pavimentadas
Afirmado

Vías Férreas

Edificaciones
PROPIEDADES FISICAS
- Largo de rollo
- Ancho de rollo

[m]
[m]

- Anchos estándar: 3.5 m y 3.8 m.
- Ancho variable hasta: 4.5 m.
- Area de rollo

[ m2 ]

- Empaques:

Polietileno

- Marcas:

Etiquetas (trazabilidad)
VALORES MARV
VALORES TÍPICOS
ESPECIFICACIONES DE GEOSINTETICOS
Las especificaciones de los Geosintéticos, representan los valores que caracterizan el
desempeño de los mismos y se presentan como valores típicos y valores MARV.
Relacionados con la variabilidad inherente de las propiedades de los
Geotextiles. (Proceso de Fabricación)
MARV (Base estadística reconocida por AASHTO, ASTM, Task Force, ABC, ARBTA)

VALORES TIPICOS (PROMEDIO)
Se definen como el promedio histórico de los resultados de un ensayo
efectuado a un Geosintético. La media estadística de cientos o de miles de
ensayos.
(El 50% de los resultados de las pruebas exceden el valor típico y el 50% se
puede esperar que esté bajo este valor)
ESPECIFICACIONES TECNICAS DE GEOTEXTILES VALORES TIPICOS
ESPECIFICACIONES DE GEOSINTETICOS
VALORES MARV (VMPR)
Corresponde a la definición de la sigla en ingles MINIMUM AVERAGE ROLL
VALUE, VALOR MINIMO PROMEDIO POR ROLLO; y se obtiene de restar 2
veces la desviación estándar al valor promedio.

El 97,5% de los
datos de prueba
es excedido
EL VALOR VMPR ASEGURA UNA CONFIABILIDAD EN EL DEL 97.5% EN EL
CUMPLIMIENTO DE UNA ESPECIFICACION

Curva de distribución normal del muestreo
POR QUE ES IMPORTANTE EL VALOR MARV
-Establece parámetros de diseño con geosintéticos.
- Determina los valores para el control y evaluación de los Geosintéticos en
obra.
- Permite tener un parámetro de comparación para elegir el geosintético que le
garantice la calidad de su obra.
- Confiabilidad alta.

El 2,5% de los rollos entregados no cumplirán la especificación
del proyecto?
NO Teóricamente el 2,5% de las muestras de cada rollo
probado ensayadas puede mostrar propiedades más bajas que
los valores certificados
CERTIFICACION
DE CALIDAD POR
LOTE
Son valores de ensayo que se
obtienen para determinado lote
de producción en particular. Estos
valores deben ser superiores a los
valores MARV (VMPR) para así
determinar la conformidad o
aceptación de producto.

NT 3000
Típico Grab: 760 N
Marv Grab: 700 N
Certificado : 767 N
NORMATIVA VIGENTE
INTERNACIONAL
NORMATIVA VIGENTE
AASHTO M288- 2005
ET-332-05; (IDU,COLOMBIA) REFUERZO DE SUBRASANTE Y
CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL

ET-330-05; (IDU,COLOMBIA) SEPARACIÓN DE
SUBRASANTES Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL

Artículo 231-07; (INVIAS,COLOMBIA) SEPARACIÓN DE
SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL

Artículo 232-07; (INVIAS,COLOMBIA) ESTABILIZACIÓN
DE SUELOS DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON
GEOTEXTIL

Sección 5.204 -2003 ;(Manual de Carreteras ,CHILE)
GEOTEXTILES PARA ESTABILIZACIÓN DE SUELOS, SEPARACIÓN DE
MATERIALES
NORMATIVA VIGENTE
Sección 708-2002; (MOP, COSTARICA) GEOTEXTILES
PARA SEPARACIÓN DE MATERIALES

Sección 708-2002; (MOP, COSTARICA) GEOTEXTILES
PARA ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

Sección 402-6; (ECUADOR) GEOTEXTILES PARA
ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES

Sección 211; (GUATELAMA) GEOTEXTILES PARA
SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN

MTC-651-03 (PERU) SEPARACIÓN DE SUELOS SUBRASANTE Y
CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL
METODOLOGÍA DE DISEÑO PARA
SEPARACIÓN
METODOLOGIA DE DISEÑO

Diseño por Función
Diseño por Especificaciones
METODOLOGIA DE DISEÑO

Diseño por Función separación
• Este diseño permite escoger el geotextil adecuado para
colocar en la interfaz subrasante - capa granular, que tiene
como función principal la separación de suelos adyacentes con
propiedades y características diferentes y la estabilización de
la subrasante durante el periodo de vida util de la estructura
de una vía
METODOLOGIA DE DISEÑO

Diseño por Función separación
• Consiste en comparar las resistencias del geotextil con el valores
requeridos en el diseño para una misma propiedad, obteniendo un
factor de seguridad global Fsg
Tallow resistencia disponible

Fsg =

Fsg ≥2
Resistencia requerida (especificaciones de diseño)

Resistencia disponible: Resultado de laboratorio
Resistencia requerida : Valor obtenido de una metodología de
diseno que simula las condiciones reales del proyecto
METODOLOGIA DE DISEÑO

Diseño por Función separación

Tallow =

Tult
FSp

Tallow : resistencia disponible para emplear en el diseño
Tult : resistencia última obtenida en laboratorio
FSP : factor de seguridad parcial (1.5-2)
Tabla 1. Factores de seguridad para función de separación

Factores de seguridad parcial
Area de
aplicación

Daños por Degradación Degradación
Instalación
Química
Biológica
FSID

Separación

FSCD

FSBD

1.1 a 2.5

1.0 a 1.5

1.0 a 1.2
METODOLOGIA DE DISEÑO

Diseño por Función separación
Resistencias requeridas (Verificar que cumpla el FS)
Estallido Mullen Burst
Resistencia Grab
Punzonamiento
Verificar Criterios
Criterio de Retención
Criterio de Permeabilidad
Criterio de Superviciencia
CONCEPTOS DE DISEÑO

Resistencia a la tensión (GRAB)
p´
d

d

S

d

Treq = p’ * 10-3 * (dv)2 * [f(ε)]
ε

Geotextil
GRAB: Simula la tensión generada entre dos
partículas compactadas
p’
Capa
granular

d
d

s

d

Geotextil
METODOS PARA LA DETERMINACION DE LA CARGA
DE ROTURA Y LA ELONGACION DE GEOTEXTILES
(METODO GRAB). ASTM D4632

Importancia:
Determina una
resistencia a la
tensión y su valor es
representativo en el
control de calidad.
Mordaza
METODO PARA LA DETERMINACION DEL INDICE DE RESISTENCIA AL
PUNZONAMIENTO DE GEOTEXTILES, GEOMEMBRANAS Y PRODUCTOS
RELACIONADOS. ASTM D-4833

Evalúa la resistencia del geotextil a ser penetrado por un
objeto punzonante.
Funciones aplicables:
Separación y estabilización
Filtración
Protección
Resistencia al punzonamiento
p’

p’

hh

dh
da
Resistencia al punzonamiento

Freq = p’da2 S1S2S3
Freq :
S1 :
hh :
S2 :
S3 :

fuerza vertical que el geotextil debe resistir
factor de punzonamiento: S1 = hh / da
altura de empuje: hh £ da
factor de escala: S2 = 0.31 / da
factor de forma: S3 = 1 - Ap / Ac

Valores Ap / Ac : Tabla en función del tipo
de suelo granular
RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO
CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0)
1000

Tamaño Partículas
152.4 mm (6.0 in)

Resistencia al Punzonamiento Requerida (N)

900
127.0 mm (5.0 in)

800

700
101.6 mm (4.0 in)
600

76.2 mm (3.0 in)

500

400
50.8 mm (2.0 in)
300

200

25.4 mm (1.0 in)

100

12.7 mm (0.5 in)

0
150

350

550

750

950

1150

1350

Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
METODO PARA LA DETERMINACION DEL INDICE DE
RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO DE
GEOTEXTILES, GEOMEMBRANAS Y PRODUCTOS
RELACIONADOS. ASTM D-4833
Importancia:
La mayor probabilidad
de romperse por el
punzonado de una roca
es durante la
instalación en obras
tales como subdrenes
laterales o trincheras de
drenaje.
Geotextil
RESISTENCIA AL ESTALLIDO
MULLEN BURST

Es la habilidad de un geotextil para resistir la rotura
originada por una presión aplicada sobre el plano de la
tela.
Funciones aplicables:
Separación y estabilización
Filtración
Resistencia al estallido (Mullen Burst)

Presión de
inflado, p
Capa granular
Tamaño máx, da
Geotextil
Subrasante

dv

p
DISEÑO POR FUNCION SEPARACION
Resistencia al estallido (Mullen Burst)

F.S = (ptest * 2.63) / (p´ * da)
F.S :
p´ :
p :
da :
ptest:

Factor de seguridad global del proyecto
esfuerzo en la superficie geotextil: p’ £ p
presión de inflado
diámetro máx partículas
presión de ensayo Burst
METODO PARA LA DETERMINACION DE LA
RESISTENCIA AL ESTALLIDO DE GEOTEXTILES
(METODO DEL DIAFRAGMA HIDRAULICO - MULLEN
BURST). ASTM D-3786
Importancia:
Mide un índice de
resistencia a la tensión
de una forma
multidireccional.

Geotextil
RESISTENCIA AL ESTALLIDO (BURST)
CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 1.5)
Tamaño Partículas
152.4 mm (6.0 in)

6050

Resistencia Burst Requerida (KPa)

5550
127.0 mm (5.0 in)

5050
4550

101.6 mm (4.0 in)

4050
3550

76.2 mm (3.0 in)

3050
2550

50.8 mm (2.0 in)

2050
1550
1050

25.4 mm (1.0 in)

550

12.7 mm (0.5 in)

50
150

350

550

750

950

1150

1350

Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
RESISTENCIA AL ESTALLIDO (BURST)
CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0)
Tamaño Partículas
8050

152.4 mm (6.0 in)

7550

Resistencia Burst Requerida (KPa)

7050

127.0 mm (5.0 in)

6550
6050
5550

101.6 mm (4.0 in)

5050
4550
76.2 mm (3.0 in)

4050
3550
3050

50.8 mm (2.0 in)

2550
2050
1550

25.4 mm (1.0 in)

1050
12.7 mm (0.5 in)
550
50
150

350

550

750

950

1150

1350

Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
Metodología de Diseño
Criterio de retención
T.A.A < B * D85
B = Coeficiente que depende del suelo, geotextil (1-3)
D85= (Curva Granulométrica)
Suelos Arenosos mal gradados B (1,5-2)

(Suelos Finos) Christoher y Holtz
TAA<0.6mm
METODO ESTANDAR PARA LA DETERMINACION DEL
TAMAÑO DE ABERTURA APARENTE (TAA) DE UN
GEOTEXTIL. ASTM D-4751
Determina el tamaño de abertura aparente de un geotextil
mediante el tamizado de esferas de vidrio de un tamaño
determinado a través de él.

Funciones aplicables:
Separación y estabilización
Filtración
Drenaje
METODO ESTANDAR PARA LA DETERMINACION DEL
TAMAÑO DE ABERTURA APARENTE (TAA) DE UN
GEOTEXTIL. ASTM D-4751

Importancia:
El valor obtenido es
asociado con el tamaño
de partículas de suelo
que pueden pasar a
través del geotextil sin
taponarlo ni colmatarlo
Geotextil
Metodología de Diseño
Criterio de Permeabilidad

Kg > Ks

Kg Permeabilidad del Geotextil
Ks Permeabilidad del Suelo
METODO PARA LA DETERMINACION DE LA
PERMEABILIDAD AL AGUA DE LOS GEOTEXTILES
POR MEDIO DE LA PERMITIVIDAD. ASTM D-4491
Mide el flujo de agua en la dirección normal al plano del
geotextil.
Funciones aplicables:
Separación y estabilización
Filtración
Drenaje
METODO PARA LA DETERMINACION DE LA
PERMEABILIDAD AL AGUA DE LOS GEOTEXTILES
POR MEDIO DE LA PERMITIVIDAD. ASTM D-4491
Importancia:
A mayor
permitividad,
mayor facilidad
del agua para
atravesar el
geotextil.
Criterio de supervivencia
Verificar las propiedades exigidas por la metodología de
diseño por especificaciones:
– Norma AASHTO M288
– Especificaciones Invias
EJEMPLO DE DISEÑO
Ejemplo de diseño:
Se requiere utilizar un geotextil de separación en la interfaz subrasante – subbase
granular.
Datos del proyecto:
Ancho calzada:
7.30 m
Cunetas y bermas: 1.80 m
Ancho total corona: 10.90 m
TPD (1er año servcio):
3000 vpd
Periodo de diseño: 10 años
Tránsito de diseño: N = 6 x 106 ejes eq. 8.20 ton
Distribución vehícular:
61% autos, 10% buses, 29% camiones
Presión de inflado: 100 psi = 690 kPa

Datos suelo subrasante:
Tipo: ML (limo arcilloso)
k = 2.5 x 10-6 cm/s
D85 = 0.085 mm
CBR = 3.5%

Datos subbase:
da = 2.5¨= 63.5 mm
RESISTENCIA AL
METODOLOGIADE DISEÑOESTALLIDO FSp = 2.0)
DE DISEÑO (BURST)
CARTA
(FSg = 2.0;
FSp = 2,Tamaño Partículas
FSg = 2
8050

152.4 mm (6.0 in)

a. Resistencia al estallido (Mullen Burst)
7550
7050

127.0 mm (5.0 in)

Resistencia Burst Requerida (KPa)

(Gráficas): Determinar Treqdiseño
6550
6050

FSP = 2
5550
Geotextil Tejido : Todos cumplen
5050
FSg = 2
4550
p´= 690 kPa
da = 63.5 mm (2.5”) 4050

101.6 mm (4.0 in)

76.2 mm (3.0 in)

3550
Geotextil No Tejido : NT2500 en adelante
3050

50.8 mm (2.0 in)

Según gráfica: Treqdiseño =2550 kPa
1895
2050

1895 kPa
1550

25.4 mm (1.0 in)

1050
12.7 mm (0.5 in)
550
50
150

350

690 kPa
550
750

950

1150

1350

Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
METODOLOGIA DE DISEÑO
b. Resistencia a la tensión (GRAB)
Se escoge uno de los geotextiles que cumplen la resistencia
al estallido:
Por ej. NT2500
Tult = 710 N , Elongación => 50%
p´= 690 kPa
da = 63.5 mm (2.5”)
f(e) = 0.50
FSp = 2

FS g =

Tult
-3

FS p p' × 10 ( 0.33 d a ) 2 f ( ε )

⇒ FS g = 2.7 ok √
RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO
CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0)

METODOLOGIA DE DISEÑO
1000
Tamaño Partículas
FSp = 2, FSg = 2

152.4 mm (6.0 in)

900

Resistencia al Punzonamiento Requerida (N)

c. Resistencia al punzonamiento

127.0 mm (5.0 in)

800

(Gráficas): Determinar Treqdiseño
700
101.6 mm (4.0 in)

FSP =Geotextil Tejido : Todos cumplen
2
600
FSg = 2
500
p´= 690 kPa
da = 63.5 mm (2.5”)
400
Geotextil No Tejido : Todos Cumplen
S1 = 0.33
NT2500 en adelante
300
S2 = 0.31/da
S3 = 0.5
227 N
200
100

Según gráfica: Treqdiseño = 227 N

76.2 mm (3.0 in)

50.8 mm (2.0 in)

25.4 mm (1.0 in)
12.7 mm (0.5 in)

0
150

350

690 kPa
550
750

950

1150

1350

Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
METODOLOGIA DE DISEÑO
d. Criterio de retención (TAA)
Criterio de retención: TAA < 0.6 mm

ok

Para NT2500 TAA = 0.15 mm < 0.6 mm
e. Criterio de permeabilidad
ks = 0.000025 cm/s
Para NT2500 kg = 0.36 cm/s >> ks

ok

√

f. Criterio superviviencia
Verificar con las especificaciones de la norma INVIAS
Para NT2500

√
SEPARACIÓN

Norma para la

Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en Vías

DESIGNACION AASHTO M288-05

T BL 3. R
A A equerim
ientos paralasPropiedades del G
eotextil enSeparación
M
étodos deEnsayo U
nidades
C del G
lase
eotextil
Perm
itividad
TA
A
EstabilidadU
ltravioleta
(R
esistencia M
antenida)

R
equerim
ientos

A D4491
STM
A D4751
STM

s
m
m

C 2 dela Tabla1
lase
0.02
0.60valor m prom por rollo
áx.
.

A D4355
STM

%

50%después de500horas de exposición

-1
REQUERIMIENTOS DEL GEOTEXTIL
SEPARACIÓN
Norma INVIAS Art. 231-07
SEPARACIÓN
Norma INVIAS Art. 231-07
SOFTWARE DE DISEÑO
GEOSOFT V 1.0
METODOLOGIA DE DISEÑO

Diseño por Función
Diseño por Especificaciones
METODOLOGIA DE DISEÑO

CRITERIO DE SUPERVIVENCIA

• AASHTO M288-05. Internacional
• Normas INVIAS. Colombia
GEOTEXTILES
TEJIDOS

T 2100

SEPARACIÓN

VALORES MARV
SEPARACIÓN
T 1700
SEPARACIÓN
GEOTEXTILES NO
TEJIDOS

NT 3000

VALORES MARV
SEPARACIÓN

NT 2500
ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO
Norma para la

Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en Vías

DESIGNACION AASHTO M288-05

TABLA4. Requerim
ientos para las Propiedades del G
eotextil en Estabilización
M
étodos de Ensayo Unidades
Clase del Geotextil
Permitividad
TAA
Estabilidad Ultravioleta
(Resistencia M
antenida)

Requerimientos

ASTMD4491
ASTMD4751

s
mm

Clase 1 de la Tabla 1
0.05
0.43 valor m prom por rollo
áx.
.

ASTMD4355

%

50%después de 500 horas de exposición

-1
REQUERIMIENTOS DEL GEOTEXTIL
ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO
Norma INVIAS Art. 232-07
ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO

T 2400
GEOTEXTILES TEJIDOS
VALORES MARV
ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO

T 2400
ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO

NT 5000

GEOTEXTILES NO
TEJIDOS

VALORES MARV
ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO

NT 4000
GEOSOFT V1.0

T 2400
TALLER DE DISEÑO
SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE
SUBRASANTES EN VIAS

Para la construcción de una vía nueva se requiere colocar un
geotextil de separación en la interfaz subrasante-sub base
granular. La vía tendrá 7.30 m y cunetas de 1.80 m para un
total de corona de 10.8 m. El suelo de la subrasante está
compuesto por Limos Arcillosos (ML), con una permeabilidad
k=2.5 E-06 cm/s. Se estableció que el CBR es igual a 3.5%.
El tamaño máximo de las partículas es de da=4”.
REDUCCIÓN POR
CONTAMINACIÓN DE
MATERIALES
METODO AASHTO 1993
Coeficientes estructurales (ai)
Algunos rangos de valores de coeficientes de capas para
materiales usados en el ensayo de carreteras de ASSHTO
son:
Superficie concreto asfáltico
Base granular
Subbase

0.40 - 0.44
0.10 - 0.14
0.06 - 0.11
REDUCCIÓN COEFICIENTES DE CAPA
La contaminación de materiales granulares por finos reduce
significativamente la durabilidad de los pavimentos.
Estructuralmente los cambios de resistencia en los materiales inciden
en el número de repeticiones de carga.
Según R. Koerner, la contaminación de los suelos seleccionados puede
modificar los CBR correspondientes.
CBR=40%
CBR=30%
CBR=20%

a= 0.11
a= 0.09
a= 0.06
METODO AASHTO 1993
Método de Diseño AASHTO
El SN requerido se convierte en el espesor real de concreto
asfáltico, base y subbase granular, por los coeficientes de capa
apropiados que representan las resistencias
relativas de los materiales de construcción.

N =

a1 D1 + a 2 D 2 m2 + a3 D3 m3

Donde
ai
=Coeficientes de capas (1/pulg)
Di
=Espesores de capa (pulg)
mi
=Coeficientes de drenaje de capa

Capa
afectada
Separacion y estabilizacion 1
Separacion y estabilizacion 1
METODO AASHTO 1993

Concreto
Capa
Granular
Subrasante
a3=

0.06

Migración de suelos finos
dentro de la capa granular
Por efectos de la
contaminación a3
se reduce
Disminución de los Ejes Equivalentes – vida útil

Producto de la contaminación, la reducción de
los ejes equivalentes es del 80%, por lo tanto la
vida útil de la vía estará bastante comprometida
•Opción 1 (Compensar con espesor de
granulares adicionales)

Son necesario 5” adicionales (13 cm) para
compensar la contaminación si no se emplea un
Geotextil de Separación.
•Opción 2. (Emplear un Geotextil de Separación)

Materiales

Costo ($USD)

Material Granular (m3)

13,9

13 cm de material contaminado (m2)

1,8

Geotextil T2100 Separación (m2)

1,2
Ahorro

34%

Previendo el Geotextil de Separación se puede
tener un ahorro inicial del 34%
ESTABILIZACION DE SUBRASANTES
TECNOLOGIA DE REFUERZO CON
GEOTEXTILES EN VÍAS
Los problemas…

Carretera en el estado Zulia – Venezuela (PDVSA)
TECNOLOGIA DE REFUERZO CON
GEOTEXTILES EN VÍAS
Los problemas…
•Pobres condiciones de la sub-rasante (baja capacidad portante)
conllevan serios problemas para la construcción de estructuras de
pavimento.

•Dificultad de conseguir materiales granulares en ciertas zonas, o
conseguir materiales con buenas características (acarreos costosos).

•Se requieren soluciones costosas como aumento de los espesores de
los materiales granulares, mejoramientos de las condiciones mecánicas
de los materiales constitutivos de la estructura de pavimento.

•No se puede garantizar la vida útil del diseño al no tener algún
material que separe la capa granular de la sub-rasante.
TECNOLOGIA DE REFUERZO CON
GEOTEXTILES EN VÍAS
Los geosintéticos como solución…
Los geosintéticos como elemento de refuerzo aportan:

•Incremento de la capacidad portante
•Posibilidad de reducción de espesor de granulares
•Mejoramiento de las condiciones mecánicas de los materiales
granulares
•Control de fallas de fondo del terraplén
•SEPARACIÓN
CHEQUEOS EN UN TERRAPLÉN SOBRE SUELO
BLANDO
•PLATAFORMA DE TRABAJO
•FALLA POR CAPACIDAD PORTANTE
•FALLA CIRCULAR DE FONDO
•ASENTAMIENTOS
•Protección contra la erosión e inundaciones
1. PLATAFORMA DE TRABAJO
FUNCIÓN DE REFUERZO
Separación y refuerzo
con Geosintéticos

CBR

1

2

3

Separación con Geotextil

4

5

6

7

8

Nada

9

10

11

12

•FUNCION DE SEPARACIÓN:
CBR ENTRE 3% Y 10% (el geotextil no asume esfuerzos
por efecto de las bajas deformaciones de la subarasante).
•SEPARACIÓN Y REFUERZO:
CBR MENORES AL 3% (el geotextil asume esfuerzos de
tensión por la deformación del suelo).

13

CBR
CONCEPTO DE REFUERZO
Con CBR < 3% y altas cargas las deformaciones son
importantes generando tensión en el geotextil (efecto
membrana)

Al asumir esfuerzos de tensión se aumentan la resistencia al
corte del suelo
CONCEPTO DE SEPARACIÓN (COMO
COMPLEMENTO AL REFUERZO)
Adicional al refuerzo se obtiene una ventaja al generar una
separación de materiales con propiedades diferentes
(granulares y suelos de sub-rasante)
Cita Koerner: “Un metro cúbico de material

seleccionado colocado sobre un metro
cúbico de barro es igual a dos metros
cúbicos de barro.
ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

•Estabilización química se logra mezclando químicos (CAL,
CEMENTO, ASFALTO, RESINAS, ETC), con suelo para formar un
material compuesto de mejores propiedades mecánicas.
•Estabilización Mecánica se logra mezclando dos o mas
materiales.
Es posible incluir materiales como
geosintéticos/geocompuestos/fibras para mejorar las propiedades
mecánicas. (REEMPLAZO DE SUELO, RAJON, ETC)
•Estabilización Térmica
•Estabilización Eléctrica
ESTABILIZACION DE SUELOS
GEOTEXTILES TEJIDOS

Cintas Planas

Excelentes propiedades mecánicas
Menores propiedades hidráulicas
TEORÍA DE DISEÑO - REFUERZO
En el punto más probable de falla del geotextil se verifica que el
esfuerzo normal aplicado sea menor a la resistencia por tensión
del geotextil (afectado por un FS)

σn

σn

τ
τ

Geotextil Deformado

τ
Punto de mayor posibilidad de
falla del geotextil

τ

FS >= 1.3
GEOMALLAS DE REFUERZO

GEOMALLAS BIAXIALES COEXTRUIDAS
ENSAYOS DE LABORATORIO

Resistencia a la
Tensión
Importancia: Ensayo de desempeño que
determina la resistencia a los esfuerzos de tensión
a diferentes deformaciones.
ENSAYOS DE LABORATORIO

Resistencia en los
Nodos
Importancia: Ensayo que indica la capacidad de
la geomalla de generar confinamiento dentro de
una masa de suelo.
EFICIENCIA DE LA UNION
Eficiencia: relación entre el esfuerzo en los nodos y la resistencia a la tensión
de la costilla.

En las Geomallas coextruidas
esta relación es > al 90%
FUNCIONAMIENTO DE LA
GEOMALLA
FUNCIONAMIENTO DE LA
GEOMALLA
NEOWEB

SISTEMA DE CONFINAMIENTO CON NEOWEB
ESTABILIZACION DE SUELOS
GEOTEXTILES Y GEOMALLAS
METODOLOGÍA DE DISEÑO - REFUERZO
La metodología se basa en la comparación de dos estructuras
de pavimento:
•Una inicialmente diseñada sin refuerzo
•La otra con refuerzo empleando geotextil (enfocada hacia la
optimización de espesores de materiales granulares)
Separacion y estabilizacion 1
Separacion y estabilizacion 1
Separacion y estabilizacion 1
Separacion y estabilizacion 1
Separacion y estabilizacion 1
Separacion y estabilizacion 1
ESTABILIZACION DE SUELOS
GEOTEXTILES Y GEOMALLAS

Donde:
h = Espesor de la capa de material requerido (m)
J = Módulo de estabilidad de la apertura de la Geomalla.
N = Número de Ejes Equivalentes, que corresponde al numero de repeticiones de carga
durante la construcción de la plataforma y la estructura de pavimento).
P = Carga por Eje (kN)
r = radio del área de contacto de la llanta.
CBRsg = CBR de la subrasante
CBRbc = CBR del material de reemplazo.
s = profundidad de ahuellamiento permitido.
fs = factor igual a 75mm
fc = factor igual a 30 kPa
Nc = Factor de capacidad portante, igual a Nc=3.14 y J=0 en el caso sin refuerzo
Nc=5.14 and J=0 para capa de base reforzada con geotextiles.
Nc=5.71 and J (dependiendo de la especificación técnica de la geomalla)
Espesor Material Granular (m)

1.5
SIN REFUERZO
GEOTEXTIL TEJIDO
GEOMALLA LBO 202
GEOMALLA LBO 302
1.0

0.5

0.0
0.0

0.5

1.0

1.5

CBR de la Subrasante (%)

2.0

2.5

3.0
PROCESO CONSTRUCTIVO
RECOMENDACIONES
CONSTRUCTIVAS
Adecuar la
subrasante de
acuerdo con la
especificación
particular.
TRASLAPO DEL GEOTEXTIL

cm

CBR%
RECOMENDACIONES
CONSTRUCTIVAS

Traslapo mínimo
sobre
material
granular 30 cm.

CBR
CBR<1
1<CBR<3
CBR>3

TRASLAPO (cm)
90
60
30
RECOMENDACIONES
CONSTRUCTIVAS
Apilar material granular para
ser extendido
RECOMENDACIONES
CONSTRUCTIVAS
El espesor de la capa de material granular a colocar encima del
geotextil no deberá ser menor a 15 cm pero podrá ser
incrementado de acuerdo con las indicaciones del diseñador.
RECOMENDACIONES
CONSTRUCTIVAS
La compactación final debe ser realizada hasta la densidad
requerida por medio de equipos compactadores.
Ejemplos Separación
SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES
• Transmilenio Américas, Bogotá - Colombia
SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES
• Transmilenio Avenida Norte Quito Sur
SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES
• Transmilenio Avenida Norte Quito Sur
SEPARACIÓN
• Bucaramanga - Colombia.
Liberia - Costa Rica

BODEGA

SEPARACIÓN
SEPARACIÓN

PARQUE INDUSTRIAL
OCCIDENTE
SEPARACIÓN
Carretera. Pucallpa-Yarinacocha - Perú
EJEMPLOS ESTABILIZACION
SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES
San José - Costa Rica
Concesión CCFC
Patio Contenedores Contecar Cartagena
Bodega Colmotores - Bogotá
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Proyecto River Port – Barranquilla, Colombia
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Autopista Upata-Guasipati – Edo. Bolivar, Venezuela
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Zona Franca Bogotá
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Portal 20 de Julio
PROYECTO CIENAGA DE LA VIRGEN
PROYECTO CIENAGA DE LA VIRGEN
CONCLUSIONES
Los Geosinteticos empleados, permiten la disminución
de espesores de estos o el aumento de vida útil de la
estructura.
El uso de Geosinteticos genera menor impacto ambiental
al disminuir espesores de un recurso natural no
renovable.
Las Geosintéticos son
mecánicamente los suelos

usados

para

estabilizar

Su uso, disminuye la explotación y acarreo de materiales
granulares de mejoramiento y de conformación de las
estructuras.
.

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  • 3. POLIMEROS UTILIZADOS EN LA FABRICACIÓN DE GEOTEXTILES Polipropileno Poliéster Polietileno Poliamida (Nylon) Ref.Robert Koerner 5 Ed. 92 % 5% 2% 1%
  • 4. FIBRAS PROCESO DE FABRICACIÓN DE FIBRA PARA GEOTEXTILES NO TEJIDOS Recepción / Inspección Materia Prima Alimentación Tolvas
  • 5. GEOTEXTILES NO TEJIDOS PROCESO DE FABRICACIÓN GEOTEXTILES NO TEJIDOS
  • 6. GEOTEXTILES NO TEJIDOS Distribución de fibras aleatoriamente Características generales: - Muy filtrantes respecto a otros geotextiles. - Muy drenantes respecto a los geotextiles Tejidos. Fibra Punzonada por agujas
  • 7. GEOTEXTILES TEJIDOS Proceso de fabricación de Productos Tejidos
  • 8. GEOTEXTILES TEJIDOS Proceso de fabricación de Productos Tejidos
  • 9. GEOTEXTILES TEJIDOS Cintas perpendiculares unas a otras Características generales: - Alta resistencia a la tensión respecto a otros geotextiles. - Poco filtrantes y drenantes respecto a los NT Punzonados por agujas. Cintas Planas Tejidas
  • 11. NORMAS DE ENSAYO PARA GEOTEXTILES Las normas existentes son métodos de ensayo para establecer valores de cada una de las propiedades que poseen los geotextiles. PROPIEDADES DE LOS GEOTEXTILES - Propiedades Mecánicas. - Propiedades Hidráulicas. - Propiedades Físicas.
  • 12. PROPIEDADES MECANICAS - Resistencia a la Tensión (Met. Grab) Elongación [N] [%] - Resistencia a la Tensión (Met. T.A) [kN/m ] Elongación [%] - Resistencia al Estallido (Mullen) [ psi ] - Resistencia al Punzonamiento - Resistencia al Rasgado Trapezoidal [ N ] [N]
  • 13. Resistencia a la Tensión Geotextiles: Geotextiles No Tejidos Deformacines >50% Geotextiles Tejidos Deformaciones 15%-28%
  • 15. PROPIEDADES HIDRAULICAS - Tamaño de abertura aparente (AOS) [ mm ] - Permitividad [ seg.-1 ] - Tasa de flujo [l/min/m2] - Permeabilidad [cm/seg] - Espesor [ mm ]
  • 17. FUNCIÓN DE REFUERZO Separación y refuerzo con Geosintéticos CBR 1 2 3 Separación con Geotextil 4 5 6 7 8 Nada 9 10 11 12 •FUNCION DE SEPARACIÓN: CBR ENTRE 3% Y 10% (el geotextil no asume esfuerzos por efecto de las bajas deformaciones de la subarasante). •SEPARACIÓN Y REFUERZO: CBR MENORES AL 3% (el geotextil asume esfuerzos de tensión por la deformación del suelo). 13 CBR
  • 18. TECNOLOGIA - SEPARACION Geosintéticos en vías La tecnología de los Geosintéticos ha permitido la introducción y aplicación de nuevas metodologías de diseño y construcción. Para esta aplicación, los geotextiles sirven para optimizar el uso de los recursos, tiempo y dinero.
  • 19. PROBLEMAS EN VIAS Deterioro Prematuro Características y propiedades de los materiales que conforman la estructura de la vía Condiciones de carga que sobrepasan los valores de diseño Contaminación de Suelos Granulares Mezcla de suelos de diferentes características
  • 20. GENERALIDADES Proceso de deterioro Cuando se utiliza suelo granular (base, subbase, relleno) sobre suelo fino (subrasante) se presentan dos procesos en forma simultánea: Migración de suelos finos dentro del suelo granular Disminución de su capacidad portante y de drenaje Geotextil Area de aplicación de carga
  • 21. Migración de suelos finos dentro de la capa granular Concreto Capa Granular Subrasante
  • 22. Intrusión de suelo granular dentro de suelo fino Concreto Capa Granular Subrasante
  • 23. Cita Koerner: “Un metro cúbico de material seleccionado colocado sobre un metro cúbico de barro es igual a dos metros cúbicos de barro.
  • 24. FUNCION SEPARACION Y ESTABILIZACION
  • 26. GENERALIDADES Separación y refuerzo con Geosintéticos CBR 1 2 3 Separación con Geotextil 4 5 6 7 8 Nada 9 10 11 12 •FUNCION DE SEPARACIÓN: CBR ENTRE 3% Y 10% (el geotextil no asume esfuerzos por efecto de las bajas deformaciones de la subarasante). •SEPARACIÓN Y REFUERZO: CBR MENORES AL 3% (el geotextil asume esfuerzos de tensión por la deformación del suelo). 13 CBR
  • 27. CAMPOS DE APLICACION Vías Pavimentadas Pavimentos Pavimentos Pavimentos Pavimentos flexibles semi-rígidos rígidos articulados (adoquines) Vías No Pavimentadas Afirmado Vías Férreas Edificaciones
  • 28. PROPIEDADES FISICAS - Largo de rollo - Ancho de rollo [m] [m] - Anchos estándar: 3.5 m y 3.8 m. - Ancho variable hasta: 4.5 m. - Area de rollo [ m2 ] - Empaques: Polietileno - Marcas: Etiquetas (trazabilidad)
  • 30. ESPECIFICACIONES DE GEOSINTETICOS Las especificaciones de los Geosintéticos, representan los valores que caracterizan el desempeño de los mismos y se presentan como valores típicos y valores MARV. Relacionados con la variabilidad inherente de las propiedades de los Geotextiles. (Proceso de Fabricación) MARV (Base estadística reconocida por AASHTO, ASTM, Task Force, ABC, ARBTA) VALORES TIPICOS (PROMEDIO) Se definen como el promedio histórico de los resultados de un ensayo efectuado a un Geosintético. La media estadística de cientos o de miles de ensayos. (El 50% de los resultados de las pruebas exceden el valor típico y el 50% se puede esperar que esté bajo este valor)
  • 31. ESPECIFICACIONES TECNICAS DE GEOTEXTILES VALORES TIPICOS
  • 32. ESPECIFICACIONES DE GEOSINTETICOS VALORES MARV (VMPR) Corresponde a la definición de la sigla en ingles MINIMUM AVERAGE ROLL VALUE, VALOR MINIMO PROMEDIO POR ROLLO; y se obtiene de restar 2 veces la desviación estándar al valor promedio. El 97,5% de los datos de prueba es excedido
  • 33. EL VALOR VMPR ASEGURA UNA CONFIABILIDAD EN EL DEL 97.5% EN EL CUMPLIMIENTO DE UNA ESPECIFICACION Curva de distribución normal del muestreo
  • 34. POR QUE ES IMPORTANTE EL VALOR MARV -Establece parámetros de diseño con geosintéticos. - Determina los valores para el control y evaluación de los Geosintéticos en obra. - Permite tener un parámetro de comparación para elegir el geosintético que le garantice la calidad de su obra. - Confiabilidad alta. El 2,5% de los rollos entregados no cumplirán la especificación del proyecto? NO Teóricamente el 2,5% de las muestras de cada rollo probado ensayadas puede mostrar propiedades más bajas que los valores certificados
  • 35. CERTIFICACION DE CALIDAD POR LOTE Son valores de ensayo que se obtienen para determinado lote de producción en particular. Estos valores deben ser superiores a los valores MARV (VMPR) para así determinar la conformidad o aceptación de producto. NT 3000 Típico Grab: 760 N Marv Grab: 700 N Certificado : 767 N
  • 37. NORMATIVA VIGENTE AASHTO M288- 2005 ET-332-05; (IDU,COLOMBIA) REFUERZO DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL ET-330-05; (IDU,COLOMBIA) SEPARACIÓN DE SUBRASANTES Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL Artículo 231-07; (INVIAS,COLOMBIA) SEPARACIÓN DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL Artículo 232-07; (INVIAS,COLOMBIA) ESTABILIZACIÓN DE SUELOS DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL Sección 5.204 -2003 ;(Manual de Carreteras ,CHILE) GEOTEXTILES PARA ESTABILIZACIÓN DE SUELOS, SEPARACIÓN DE MATERIALES
  • 38. NORMATIVA VIGENTE Sección 708-2002; (MOP, COSTARICA) GEOTEXTILES PARA SEPARACIÓN DE MATERIALES Sección 708-2002; (MOP, COSTARICA) GEOTEXTILES PARA ESTABILIZACIÓN DE SUELOS Sección 402-6; (ECUADOR) GEOTEXTILES PARA ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES Sección 211; (GUATELAMA) GEOTEXTILES PARA SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN MTC-651-03 (PERU) SEPARACIÓN DE SUELOS SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL
  • 39. METODOLOGÍA DE DISEÑO PARA SEPARACIÓN
  • 40. METODOLOGIA DE DISEÑO Diseño por Función Diseño por Especificaciones
  • 41. METODOLOGIA DE DISEÑO Diseño por Función separación • Este diseño permite escoger el geotextil adecuado para colocar en la interfaz subrasante - capa granular, que tiene como función principal la separación de suelos adyacentes con propiedades y características diferentes y la estabilización de la subrasante durante el periodo de vida util de la estructura de una vía
  • 42. METODOLOGIA DE DISEÑO Diseño por Función separación • Consiste en comparar las resistencias del geotextil con el valores requeridos en el diseño para una misma propiedad, obteniendo un factor de seguridad global Fsg Tallow resistencia disponible Fsg = Fsg ≥2 Resistencia requerida (especificaciones de diseño) Resistencia disponible: Resultado de laboratorio Resistencia requerida : Valor obtenido de una metodología de diseno que simula las condiciones reales del proyecto
  • 43. METODOLOGIA DE DISEÑO Diseño por Función separación Tallow = Tult FSp Tallow : resistencia disponible para emplear en el diseño Tult : resistencia última obtenida en laboratorio FSP : factor de seguridad parcial (1.5-2)
  • 44. Tabla 1. Factores de seguridad para función de separación Factores de seguridad parcial Area de aplicación Daños por Degradación Degradación Instalación Química Biológica FSID Separación FSCD FSBD 1.1 a 2.5 1.0 a 1.5 1.0 a 1.2
  • 45. METODOLOGIA DE DISEÑO Diseño por Función separación Resistencias requeridas (Verificar que cumpla el FS) Estallido Mullen Burst Resistencia Grab Punzonamiento Verificar Criterios Criterio de Retención Criterio de Permeabilidad Criterio de Superviciencia
  • 46. CONCEPTOS DE DISEÑO Resistencia a la tensión (GRAB) p´ d d S d Treq = p’ * 10-3 * (dv)2 * [f(ε)] ε Geotextil
  • 47. GRAB: Simula la tensión generada entre dos partículas compactadas p’ Capa granular d d s d Geotextil
  • 48. METODOS PARA LA DETERMINACION DE LA CARGA DE ROTURA Y LA ELONGACION DE GEOTEXTILES (METODO GRAB). ASTM D4632 Importancia: Determina una resistencia a la tensión y su valor es representativo en el control de calidad. Mordaza
  • 49. METODO PARA LA DETERMINACION DEL INDICE DE RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO DE GEOTEXTILES, GEOMEMBRANAS Y PRODUCTOS RELACIONADOS. ASTM D-4833 Evalúa la resistencia del geotextil a ser penetrado por un objeto punzonante. Funciones aplicables: Separación y estabilización Filtración Protección
  • 51. Resistencia al punzonamiento Freq = p’da2 S1S2S3 Freq : S1 : hh : S2 : S3 : fuerza vertical que el geotextil debe resistir factor de punzonamiento: S1 = hh / da altura de empuje: hh £ da factor de escala: S2 = 0.31 / da factor de forma: S3 = 1 - Ap / Ac Valores Ap / Ac : Tabla en función del tipo de suelo granular
  • 52. RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0) 1000 Tamaño Partículas 152.4 mm (6.0 in) Resistencia al Punzonamiento Requerida (N) 900 127.0 mm (5.0 in) 800 700 101.6 mm (4.0 in) 600 76.2 mm (3.0 in) 500 400 50.8 mm (2.0 in) 300 200 25.4 mm (1.0 in) 100 12.7 mm (0.5 in) 0 150 350 550 750 950 1150 1350 Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
  • 53. METODO PARA LA DETERMINACION DEL INDICE DE RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO DE GEOTEXTILES, GEOMEMBRANAS Y PRODUCTOS RELACIONADOS. ASTM D-4833 Importancia: La mayor probabilidad de romperse por el punzonado de una roca es durante la instalación en obras tales como subdrenes laterales o trincheras de drenaje. Geotextil
  • 54. RESISTENCIA AL ESTALLIDO MULLEN BURST Es la habilidad de un geotextil para resistir la rotura originada por una presión aplicada sobre el plano de la tela. Funciones aplicables: Separación y estabilización Filtración
  • 55. Resistencia al estallido (Mullen Burst) Presión de inflado, p Capa granular Tamaño máx, da Geotextil Subrasante dv p
  • 56. DISEÑO POR FUNCION SEPARACION Resistencia al estallido (Mullen Burst) F.S = (ptest * 2.63) / (p´ * da) F.S : p´ : p : da : ptest: Factor de seguridad global del proyecto esfuerzo en la superficie geotextil: p’ £ p presión de inflado diámetro máx partículas presión de ensayo Burst
  • 57. METODO PARA LA DETERMINACION DE LA RESISTENCIA AL ESTALLIDO DE GEOTEXTILES (METODO DEL DIAFRAGMA HIDRAULICO - MULLEN BURST). ASTM D-3786 Importancia: Mide un índice de resistencia a la tensión de una forma multidireccional. Geotextil
  • 58. RESISTENCIA AL ESTALLIDO (BURST) CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 1.5) Tamaño Partículas 152.4 mm (6.0 in) 6050 Resistencia Burst Requerida (KPa) 5550 127.0 mm (5.0 in) 5050 4550 101.6 mm (4.0 in) 4050 3550 76.2 mm (3.0 in) 3050 2550 50.8 mm (2.0 in) 2050 1550 1050 25.4 mm (1.0 in) 550 12.7 mm (0.5 in) 50 150 350 550 750 950 1150 1350 Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
  • 59. RESISTENCIA AL ESTALLIDO (BURST) CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0) Tamaño Partículas 8050 152.4 mm (6.0 in) 7550 Resistencia Burst Requerida (KPa) 7050 127.0 mm (5.0 in) 6550 6050 5550 101.6 mm (4.0 in) 5050 4550 76.2 mm (3.0 in) 4050 3550 3050 50.8 mm (2.0 in) 2550 2050 1550 25.4 mm (1.0 in) 1050 12.7 mm (0.5 in) 550 50 150 350 550 750 950 1150 1350 Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
  • 60. Metodología de Diseño Criterio de retención T.A.A < B * D85 B = Coeficiente que depende del suelo, geotextil (1-3) D85= (Curva Granulométrica) Suelos Arenosos mal gradados B (1,5-2) (Suelos Finos) Christoher y Holtz TAA<0.6mm
  • 61. METODO ESTANDAR PARA LA DETERMINACION DEL TAMAÑO DE ABERTURA APARENTE (TAA) DE UN GEOTEXTIL. ASTM D-4751 Determina el tamaño de abertura aparente de un geotextil mediante el tamizado de esferas de vidrio de un tamaño determinado a través de él. Funciones aplicables: Separación y estabilización Filtración Drenaje
  • 62. METODO ESTANDAR PARA LA DETERMINACION DEL TAMAÑO DE ABERTURA APARENTE (TAA) DE UN GEOTEXTIL. ASTM D-4751 Importancia: El valor obtenido es asociado con el tamaño de partículas de suelo que pueden pasar a través del geotextil sin taponarlo ni colmatarlo Geotextil
  • 63. Metodología de Diseño Criterio de Permeabilidad Kg > Ks Kg Permeabilidad del Geotextil Ks Permeabilidad del Suelo
  • 64. METODO PARA LA DETERMINACION DE LA PERMEABILIDAD AL AGUA DE LOS GEOTEXTILES POR MEDIO DE LA PERMITIVIDAD. ASTM D-4491 Mide el flujo de agua en la dirección normal al plano del geotextil. Funciones aplicables: Separación y estabilización Filtración Drenaje
  • 65. METODO PARA LA DETERMINACION DE LA PERMEABILIDAD AL AGUA DE LOS GEOTEXTILES POR MEDIO DE LA PERMITIVIDAD. ASTM D-4491 Importancia: A mayor permitividad, mayor facilidad del agua para atravesar el geotextil.
  • 66. Criterio de supervivencia Verificar las propiedades exigidas por la metodología de diseño por especificaciones: – Norma AASHTO M288 – Especificaciones Invias
  • 68. Ejemplo de diseño: Se requiere utilizar un geotextil de separación en la interfaz subrasante – subbase granular. Datos del proyecto: Ancho calzada: 7.30 m Cunetas y bermas: 1.80 m Ancho total corona: 10.90 m TPD (1er año servcio): 3000 vpd Periodo de diseño: 10 años Tránsito de diseño: N = 6 x 106 ejes eq. 8.20 ton Distribución vehícular: 61% autos, 10% buses, 29% camiones Presión de inflado: 100 psi = 690 kPa Datos suelo subrasante: Tipo: ML (limo arcilloso) k = 2.5 x 10-6 cm/s D85 = 0.085 mm CBR = 3.5% Datos subbase: da = 2.5¨= 63.5 mm
  • 69. RESISTENCIA AL METODOLOGIADE DISEÑOESTALLIDO FSp = 2.0) DE DISEÑO (BURST) CARTA (FSg = 2.0; FSp = 2,Tamaño Partículas FSg = 2 8050 152.4 mm (6.0 in) a. Resistencia al estallido (Mullen Burst) 7550 7050 127.0 mm (5.0 in) Resistencia Burst Requerida (KPa) (Gráficas): Determinar Treqdiseño 6550 6050 FSP = 2 5550 Geotextil Tejido : Todos cumplen 5050 FSg = 2 4550 p´= 690 kPa da = 63.5 mm (2.5”) 4050 101.6 mm (4.0 in) 76.2 mm (3.0 in) 3550 Geotextil No Tejido : NT2500 en adelante 3050 50.8 mm (2.0 in) Según gráfica: Treqdiseño =2550 kPa 1895 2050 1895 kPa 1550 25.4 mm (1.0 in) 1050 12.7 mm (0.5 in) 550 50 150 350 690 kPa 550 750 950 1150 1350 Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
  • 70. METODOLOGIA DE DISEÑO b. Resistencia a la tensión (GRAB) Se escoge uno de los geotextiles que cumplen la resistencia al estallido: Por ej. NT2500 Tult = 710 N , Elongación => 50% p´= 690 kPa da = 63.5 mm (2.5”) f(e) = 0.50 FSp = 2 FS g = Tult -3 FS p p' × 10 ( 0.33 d a ) 2 f ( ε ) ⇒ FS g = 2.7 ok √
  • 71. RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO CARTA DE DISEÑO (FSg = 2.0; FSp = 2.0) METODOLOGIA DE DISEÑO 1000 Tamaño Partículas FSp = 2, FSg = 2 152.4 mm (6.0 in) 900 Resistencia al Punzonamiento Requerida (N) c. Resistencia al punzonamiento 127.0 mm (5.0 in) 800 (Gráficas): Determinar Treqdiseño 700 101.6 mm (4.0 in) FSP =Geotextil Tejido : Todos cumplen 2 600 FSg = 2 500 p´= 690 kPa da = 63.5 mm (2.5”) 400 Geotextil No Tejido : Todos Cumplen S1 = 0.33 NT2500 en adelante 300 S2 = 0.31/da S3 = 0.5 227 N 200 100 Según gráfica: Treqdiseño = 227 N 76.2 mm (3.0 in) 50.8 mm (2.0 in) 25.4 mm (1.0 in) 12.7 mm (0.5 in) 0 150 350 690 kPa 550 750 950 1150 1350 Presión en la interfaz geotextil - capa granular (KPa)
  • 72. METODOLOGIA DE DISEÑO d. Criterio de retención (TAA) Criterio de retención: TAA < 0.6 mm ok Para NT2500 TAA = 0.15 mm < 0.6 mm e. Criterio de permeabilidad ks = 0.000025 cm/s Para NT2500 kg = 0.36 cm/s >> ks ok √ f. Criterio superviviencia Verificar con las especificaciones de la norma INVIAS Para NT2500 √
  • 73. SEPARACIÓN Norma para la Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en Vías DESIGNACION AASHTO M288-05 T BL 3. R A A equerim ientos paralasPropiedades del G eotextil enSeparación M étodos deEnsayo U nidades C del G lase eotextil Perm itividad TA A EstabilidadU ltravioleta (R esistencia M antenida) R equerim ientos A D4491 STM A D4751 STM s m m C 2 dela Tabla1 lase 0.02 0.60valor m prom por rollo áx. . A D4355 STM % 50%después de500horas de exposición -1
  • 77. METODOLOGIA DE DISEÑO Diseño por Función Diseño por Especificaciones
  • 78. METODOLOGIA DE DISEÑO CRITERIO DE SUPERVIVENCIA • AASHTO M288-05. Internacional • Normas INVIAS. Colombia
  • 83. ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO Norma para la Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en Vías DESIGNACION AASHTO M288-05 TABLA4. Requerim ientos para las Propiedades del G eotextil en Estabilización M étodos de Ensayo Unidades Clase del Geotextil Permitividad TAA Estabilidad Ultravioleta (Resistencia M antenida) Requerimientos ASTMD4491 ASTMD4751 s mm Clase 1 de la Tabla 1 0.05 0.43 valor m prom por rollo áx. . ASTMD4355 % 50%después de 500 horas de exposición -1
  • 84. REQUERIMIENTOS DEL GEOTEXTIL ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO Norma INVIAS Art. 232-07
  • 85. ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO T 2400 GEOTEXTILES TEJIDOS VALORES MARV
  • 87. ESTABILIZACIÓN Y REFUERZO NT 5000 GEOTEXTILES NO TEJIDOS VALORES MARV
  • 91. SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES EN VIAS Para la construcción de una vía nueva se requiere colocar un geotextil de separación en la interfaz subrasante-sub base granular. La vía tendrá 7.30 m y cunetas de 1.80 m para un total de corona de 10.8 m. El suelo de la subrasante está compuesto por Limos Arcillosos (ML), con una permeabilidad k=2.5 E-06 cm/s. Se estableció que el CBR es igual a 3.5%. El tamaño máximo de las partículas es de da=4”.
  • 93. METODO AASHTO 1993 Coeficientes estructurales (ai) Algunos rangos de valores de coeficientes de capas para materiales usados en el ensayo de carreteras de ASSHTO son: Superficie concreto asfáltico Base granular Subbase 0.40 - 0.44 0.10 - 0.14 0.06 - 0.11
  • 94. REDUCCIÓN COEFICIENTES DE CAPA La contaminación de materiales granulares por finos reduce significativamente la durabilidad de los pavimentos. Estructuralmente los cambios de resistencia en los materiales inciden en el número de repeticiones de carga. Según R. Koerner, la contaminación de los suelos seleccionados puede modificar los CBR correspondientes. CBR=40% CBR=30% CBR=20% a= 0.11 a= 0.09 a= 0.06
  • 95. METODO AASHTO 1993 Método de Diseño AASHTO El SN requerido se convierte en el espesor real de concreto asfáltico, base y subbase granular, por los coeficientes de capa apropiados que representan las resistencias relativas de los materiales de construcción. N = a1 D1 + a 2 D 2 m2 + a3 D3 m3 Donde ai =Coeficientes de capas (1/pulg) Di =Espesores de capa (pulg) mi =Coeficientes de drenaje de capa Capa afectada
  • 99. Por efectos de la contaminación a3 se reduce
  • 100. Disminución de los Ejes Equivalentes – vida útil Producto de la contaminación, la reducción de los ejes equivalentes es del 80%, por lo tanto la vida útil de la vía estará bastante comprometida
  • 101. •Opción 1 (Compensar con espesor de granulares adicionales) Son necesario 5” adicionales (13 cm) para compensar la contaminación si no se emplea un Geotextil de Separación.
  • 102. •Opción 2. (Emplear un Geotextil de Separación) Materiales Costo ($USD) Material Granular (m3) 13,9 13 cm de material contaminado (m2) 1,8 Geotextil T2100 Separación (m2) 1,2 Ahorro 34% Previendo el Geotextil de Separación se puede tener un ahorro inicial del 34%
  • 104. TECNOLOGIA DE REFUERZO CON GEOTEXTILES EN VÍAS Los problemas… Carretera en el estado Zulia – Venezuela (PDVSA)
  • 105. TECNOLOGIA DE REFUERZO CON GEOTEXTILES EN VÍAS Los problemas… •Pobres condiciones de la sub-rasante (baja capacidad portante) conllevan serios problemas para la construcción de estructuras de pavimento. •Dificultad de conseguir materiales granulares en ciertas zonas, o conseguir materiales con buenas características (acarreos costosos). •Se requieren soluciones costosas como aumento de los espesores de los materiales granulares, mejoramientos de las condiciones mecánicas de los materiales constitutivos de la estructura de pavimento. •No se puede garantizar la vida útil del diseño al no tener algún material que separe la capa granular de la sub-rasante.
  • 106. TECNOLOGIA DE REFUERZO CON GEOTEXTILES EN VÍAS Los geosintéticos como solución… Los geosintéticos como elemento de refuerzo aportan: •Incremento de la capacidad portante •Posibilidad de reducción de espesor de granulares •Mejoramiento de las condiciones mecánicas de los materiales granulares •Control de fallas de fondo del terraplén •SEPARACIÓN
  • 107. CHEQUEOS EN UN TERRAPLÉN SOBRE SUELO BLANDO •PLATAFORMA DE TRABAJO •FALLA POR CAPACIDAD PORTANTE •FALLA CIRCULAR DE FONDO •ASENTAMIENTOS •Protección contra la erosión e inundaciones
  • 108. 1. PLATAFORMA DE TRABAJO
  • 109. FUNCIÓN DE REFUERZO Separación y refuerzo con Geosintéticos CBR 1 2 3 Separación con Geotextil 4 5 6 7 8 Nada 9 10 11 12 •FUNCION DE SEPARACIÓN: CBR ENTRE 3% Y 10% (el geotextil no asume esfuerzos por efecto de las bajas deformaciones de la subarasante). •SEPARACIÓN Y REFUERZO: CBR MENORES AL 3% (el geotextil asume esfuerzos de tensión por la deformación del suelo). 13 CBR
  • 110. CONCEPTO DE REFUERZO Con CBR < 3% y altas cargas las deformaciones son importantes generando tensión en el geotextil (efecto membrana) Al asumir esfuerzos de tensión se aumentan la resistencia al corte del suelo
  • 111. CONCEPTO DE SEPARACIÓN (COMO COMPLEMENTO AL REFUERZO) Adicional al refuerzo se obtiene una ventaja al generar una separación de materiales con propiedades diferentes (granulares y suelos de sub-rasante)
  • 112. Cita Koerner: “Un metro cúbico de material seleccionado colocado sobre un metro cúbico de barro es igual a dos metros cúbicos de barro.
  • 113. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS •Estabilización química se logra mezclando químicos (CAL, CEMENTO, ASFALTO, RESINAS, ETC), con suelo para formar un material compuesto de mejores propiedades mecánicas. •Estabilización Mecánica se logra mezclando dos o mas materiales. Es posible incluir materiales como geosintéticos/geocompuestos/fibras para mejorar las propiedades mecánicas. (REEMPLAZO DE SUELO, RAJON, ETC) •Estabilización Térmica •Estabilización Eléctrica
  • 115. GEOTEXTILES TEJIDOS Cintas Planas Excelentes propiedades mecánicas Menores propiedades hidráulicas
  • 116. TEORÍA DE DISEÑO - REFUERZO En el punto más probable de falla del geotextil se verifica que el esfuerzo normal aplicado sea menor a la resistencia por tensión del geotextil (afectado por un FS) σn σn τ τ Geotextil Deformado τ Punto de mayor posibilidad de falla del geotextil τ FS >= 1.3
  • 117. GEOMALLAS DE REFUERZO GEOMALLAS BIAXIALES COEXTRUIDAS
  • 118. ENSAYOS DE LABORATORIO Resistencia a la Tensión Importancia: Ensayo de desempeño que determina la resistencia a los esfuerzos de tensión a diferentes deformaciones.
  • 119. ENSAYOS DE LABORATORIO Resistencia en los Nodos Importancia: Ensayo que indica la capacidad de la geomalla de generar confinamiento dentro de una masa de suelo.
  • 120. EFICIENCIA DE LA UNION Eficiencia: relación entre el esfuerzo en los nodos y la resistencia a la tensión de la costilla. En las Geomallas coextruidas esta relación es > al 90%
  • 125. METODOLOGÍA DE DISEÑO - REFUERZO La metodología se basa en la comparación de dos estructuras de pavimento: •Una inicialmente diseñada sin refuerzo •La otra con refuerzo empleando geotextil (enfocada hacia la optimización de espesores de materiales granulares)
  • 132. ESTABILIZACION DE SUELOS GEOTEXTILES Y GEOMALLAS Donde: h = Espesor de la capa de material requerido (m) J = Módulo de estabilidad de la apertura de la Geomalla. N = Número de Ejes Equivalentes, que corresponde al numero de repeticiones de carga durante la construcción de la plataforma y la estructura de pavimento). P = Carga por Eje (kN) r = radio del área de contacto de la llanta. CBRsg = CBR de la subrasante CBRbc = CBR del material de reemplazo. s = profundidad de ahuellamiento permitido. fs = factor igual a 75mm fc = factor igual a 30 kPa Nc = Factor de capacidad portante, igual a Nc=3.14 y J=0 en el caso sin refuerzo Nc=5.14 and J=0 para capa de base reforzada con geotextiles. Nc=5.71 and J (dependiendo de la especificación técnica de la geomalla)
  • 133. Espesor Material Granular (m) 1.5 SIN REFUERZO GEOTEXTIL TEJIDO GEOMALLA LBO 202 GEOMALLA LBO 302 1.0 0.5 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 CBR de la Subrasante (%) 2.0 2.5 3.0
  • 137. RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS Traslapo mínimo sobre material granular 30 cm. CBR CBR<1 1<CBR<3 CBR>3 TRASLAPO (cm) 90 60 30
  • 139. RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS El espesor de la capa de material granular a colocar encima del geotextil no deberá ser menor a 15 cm pero podrá ser incrementado de acuerdo con las indicaciones del diseñador.
  • 140. RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS La compactación final debe ser realizada hasta la densidad requerida por medio de equipos compactadores.
  • 142. SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES • Transmilenio Américas, Bogotá - Colombia
  • 143. SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES • Transmilenio Avenida Norte Quito Sur
  • 144. SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES • Transmilenio Avenida Norte Quito Sur
  • 146. Liberia - Costa Rica BODEGA SEPARACIÓN
  • 150. SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES San José - Costa Rica
  • 154. TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES Proyecto River Port – Barranquilla, Colombia
  • 155. TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES Proyecto River Port – Barranquilla, Colombia
  • 157. TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES Proyecto Lewis Energy (Patio de Maniobras) – Bogotá, Colombia
  • 158. TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES Autopista Upata-Guasipati – Edo. Bolivar, Venezuela
  • 159. TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES Zona Franca Bogotá
  • 160. TESTIMONIALES DE OBRA - APLICACIONES Portal 20 de Julio
  • 161. PROYECTO CIENAGA DE LA VIRGEN
  • 162. PROYECTO CIENAGA DE LA VIRGEN
  • 163. CONCLUSIONES Los Geosinteticos empleados, permiten la disminución de espesores de estos o el aumento de vida útil de la estructura. El uso de Geosinteticos genera menor impacto ambiental al disminuir espesores de un recurso natural no renovable. Las Geosintéticos son mecánicamente los suelos usados para estabilizar Su uso, disminuye la explotación y acarreo de materiales granulares de mejoramiento y de conformación de las estructuras. .