-GEOTEXTILES EN INFRAESTRUCTURA VIAL.pdf

INTRODUCCION A LOS
GEOSINTETICOS-SESION N°6
• Ingeniería en Geosintéticos.
• Ing. Johan L. Escudero Camero
• johanescuderocamero@gmail.com
Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la Construcción - SENCICO

TESTIMONIALES

FACTORES DE SEGURIDAD
Area de Daños por Degradación Degradación
Aplicación Instalación Química Biologica
FSID FSCD FSBD
Separación 1.1 a 2.5 1.0 a 1.5 1.0 a 1.2
Designing with geosynthetics-Robert Koerner

DAÑOS POR INSTALACION

GEOTEXTILES IMPREGNADOS
Palmeira et al 2007

Colmatación biológica
Palmeira et al 2007

FACTORES DE REDUCCION RECOMENDADOS
R. KOERNER et al 1998

d. CRITERIO DE RETENCION
(TAA)
Tamaño de Abertura Aparente
 determinar el tamaño de aberturas del
geotextil para evitar la migración de suelo fino
hacia las capas granulares.
TAA < D85 x B
TAA: Ensayo ASTM D4751 (TAA = O95)
D85 : Tamaño de partículas de suelo que
corresponde al 85% del suelo que
pasa al ser tamizado
B : Coeficiente que depende del tipo de suelo
en contacto con el geotextil

e. CRITERIO DE PERMEABILIDAD
Coeficiente de Permeabilidad
 Propiedad hidráulica de un geotextil
para permitir un adecuado paso de flujo,
perpendicular a su plano
kgeotextil > ksuelo
k : Permeabilidad: k = ¥ x t
¥ : Permitividad del geotextil
t : Espesor del geotextil

CONCLUSIONES
Metodología de diseño :
Permite escoger técnicamente el geotextil que
mejor cumpla las funciones de separación y
estabilización de subrasantes, de acuerdo a las
condiciones del proyecto.
Mantener la integridad de los materiales y mejorar
su funcionamiento en la estructura de la vía
Mejorar las condiciones de servicio y estabilidad
de la vía
Aumentar el periodo de vida útil
Disminuir costos
Reducir impacto ambiental
Utilizar las nuevas tecnologías que son un aporte
al desarrollo de la ingeniería

METODO 02
Criterio de retención (TAA)
• El Geotextil en análisis tiene
• TAA <0.125mm
De las especificaciones para separación
el TAA < 0.6mm

METODO 02
Criterio de permeabilidad
• El Geotextil escogido tiene
• Kg = 0.026cm/s
• Ks = 0.000025cm/s
Siendo el Kg > Ks
Cumple el criterio que la permeabilidad del geotextil es
mayor que la del suelo

METODO 02
Criterio de
supervivencia
• El Geotextil en
seleccionado
cumple con la
resistencia a
tensión grab: 700N
• El geotextil cumple
con la resistencia
al punzonamiento
de CBR 2kN

REPAVIMENTACION

Repavimentación
• Características de la función
– Barrera impermeable.
– Evita o retarda el calcado de las fisuras
del tipo terciario (piel de lagarto o
cocodrilo)
– Mayor vida útil al proyecto

Barrera Impermeable
• Permeabilidad del concreto asfáltico
• Ablandamiento de las capas granulares
• Incremento de las presiones de poros y reducción de
esfuerzos efectivos
• Saturación del Geotextil ensayo de retención de asfalto.
• Cantidad de ligante adicional para garantizar adhesión

1.0E-06
1.0E-05
1.0E-04
1.0E-03
1.0E-02
1.0E-01
1.0E+00
1.0E+01
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
Ligante Asfáltico (gal/yd2)
Permeabilidad
(cm/s)

Membrana Amortiguadora
• Los esfuerzos inducidos por agrietamiento en la capa
antigua son transmitidos a la nueva, debido al
contacto entre los agregados
• El geotextil es una intercapa flexible que absorbe
parte de los esfuerzos y permite movimientos leves
sin tensionar la capa de repavimentación.
• Las 2/3 partes del alivio de esfuerzos se deben al
cemento asfáltico.

Membrana Amortiguadora
• A mayor espesor mayores son los esfuerzos de
tensión en la base.
• La capa de repavimentación aumenta el espesor del
conjunto, los esfuerzos de tensión en la base crecen
y se promueve el agrietamiento.
• Al colocar el geotextil como elemento separador los
esfuerzos de tensión se pueden atribuir directamente
a cada una de las capas.

Funciones del Geotextil
• No refuerza si se entiende como la inclusión de un
material rígido con un módulo elástico mayor que el
material que va a reforzar.
• El geotextil es una intercapa que previene y reduce el
calcado de grietas originadas principalmente por fatiga
del concreto asfáltico.

4.0"
Sin Geotextil
3.0"
Con Geotextil
2.0"
1.0"
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
N * 10000
CICLOS DE CARGA
Respuesta a la fatiga de la capa de repavimentación asfáltica
PROFUNDIDAD
DE
LAS
FISURAS
(pulg)
Respuesta a la Fatiga de la Capa de
Repavimentación Asfáltica

Beneficios
• Membrana Impermeable
• Membrana Visco-elástica
• 1 pulgada de “sobre-espesor”
(Disminuir costos en
mantenimiento vial )

Proceso de
instalación de
geotextil para
repavimentación

Instalación
Tasa y aplicación del cemento asfáltico
• Button (1982)
• Qd = Cantidad de ligante
• Qs = Valor Retención de Asfalto
• Qc = Factor de corrección según tablas.
c
s
d Q
Q
Q 

 362
.
0

Tipos de Ligantes
• Cemento Asfáltico (AC)
• Asfaltos líquidos (MC-RC)
• Emulsiones Asfálticas (SS-RS)

Prueba de campo para encontrar la mejor dosificación
- Muestras de 1mx1m de
geotextil para
repavimentación.
- Preparación y saturación
de cemento o ligante
asfaltico.
- Levantamiento manual de la
muestra colocada sobre el
ligante.
- Tasa de aplicación en
ligante estimado entre 0.9 a
1.3 L/m2 y de 1.8 a 2 l/m2
en emulsiones.

Instalación
• Evaluación de las fallas del pavimento
• Limpieza de la superficie
• Reparación de fisuras y grietas (>3.0 mm
llenadas con slurry)
• Tasa y aplicación del cemento asfáltico
• Temperaturas de Trabajo

Instalación
• Tratamiento de las arrugas
• Longitudes de solapes
• Espesores mínimos de la capa de
repavimentación
• Cuidados de Almacenamiento del
material.

ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD

• La adecuada instalación asegura el correcto
desempeño de un geosintético.
• El aseguramiento de la calidad obedece a un
programa metodológico de ingeniería.
• El control de calidad se hace tanto al
geosintético como al proceso de instalación.
• Para desarrollar un programa para asegurar la
calidad, se requiere un equipo humano idóneo.
ASEGURAMIENTO DE LA
CALIDAD

ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD
CONFORMIDAD, COMPROBACION,
ASEGURAMIENTO
OBJETIVO :
Garantizar el Correcto Desempeño
del Geotextil en un Proyecto,
según su Función Especifica

PROCEDIMIENTO
• Conformidad de los materiales
que llegan a la obra según
requerimientos.
• Comprobación de:
- Propiedades Indice
(Mecánicas e Hidráulicas)
- Integridad Física

 Transporte.
 Almacenamiento.
 Manipulación en la Instalación.
 Correcta Instalación.
 Traslapos o Costuras.
ASEGURAMIENTO EN EL PROCESO
CONSTRUCTIVO

Temperatura de Colocación
• La temperatura del tanque distribuidor del
ligante o cemento asfaltico no debe de exceder
los 160°C
• Para el tendido del geotextil la temperatura del
ligante no debe exceder los 115 °C
• Si se usa emulsión asfáltica este deberá estar
entre 55°C y 70°C (evaporación del agua)

Tratamiento de arrugas
• Las arrugas mayores a 25mm deberán rasgarse y
aplanarse.
• Si son mayores a 50 mm deberán ser eliminadas.
• Las arrugas traslapadas deberán contemplar el uso de
ligante adicional.

Traslapos
• Longitudinales: no mayores de 15 cm.
• Transversales: no mayores de 30 cm.
• Se contempla ligante adicional en las zonas
de traslapo.

Base Asfáltica
Deteriorada
Fisuramiento de la Carpeta

Capa de Rodadura Base Asfáltica
Deteriorada
Limpieza de la Superficie

Capa de Rodadura Base Asfáltica
Deteriorada
Sellado de las Fisuras

Base Asfáltica
Deteriorada
Capa de Riego
Riego con Cemento o Emulsión Asfáltica
CEMENTO
ASFALTICO

Base Asfáltica
Deteriorada
Capa de Riego
Colocación del Geotextil
Geotextil para
Repavimentación

Colocación del Concreto Asfáltico
Geotextil para
Repavimentación
Capa de
Repavimentación

Compactación de la Nueva Capa
Geotextil para
Repavimentación
Capa de
Repavimentación

Prueba de campo
Cantidad de Liga

Capa de
Rodadura
Base Asfáltica
Deteriorada
Limpieza de la Superficie

Capa de
Rodadura
Base Asfáltica
Deteriorada
Sellado de las Fisuras

Base Asfáltica
Deteriorada
Capa de
Riego
Riego con Cemento o Emulsión Asfáltica
CEMENTO
ASFALTICO

Base Asfáltica
Deteriorada
Capa de
Riego
Colocación del Geotextil
Geotextil para
Repavimentació
n

Colocación del Concreto Asfáltico
Geotextil para
Repavimentació
n
Capa de
Repavimentació
n

Compactación de la Nueva Capa
Geotextil para
Repavimentació
n
Capa de
Repavimentació
n

Imagen: Ennio Marques-Postgrado UnB

REFUERZO EN VIAS
CON GEOTEXTIL

Proporcionar una herramienta de
diseño, empleando una metodología de
diseño racional, que involucre la
utilización de los geotextiles para mejorar
las condiciones de servicio y operación
de las estructuras de pavimentos,
aumentando su vida útil.
OBJETIVO

FUNCIONES DEL
GEOTEXTIL
• SEPARACION
Migración de Suelos finos dentro del suelo granular e
intrusión del suelo granular dentro del suelo fino.
•REFUERZO
Mejoramiento de las propiedades mecánicas del suelo.

BENEFICIOS DEL
GEOTEXTIL EN REFUERZO
•Incremento de la capacidad portante del
sistema.
Þ Incremento de las Propiedades Mecánicas de la
Subrasante.
•Reducción de los espesores de las capas
granulares.
Þ Espesor Equivalente, Módulo elástico.
•Incremento de la vida útil de la vía.
Þ Aumento de los ejes equivalentes de diseño de la
vía. Número de ejes equivalentes, Periodo de
diseño.

1. Soporta la fuerza de tensión del suelo:
» Absorbe fuerza de corte
» Aumento resistencia al corte
– Descripción:
Cuando el suelo se deforma a lo largo de una superficie se
generan deformaciones a compresión y tracción.
– Refuerzo:
Inicia cuando su inclinación iguala la dirección de la deformación
a tracción del suelo
– Resultado:
La deformación por corte del suelo causa una fuerza de tensión
en el geotextil
REFUERZO DEL GEOTEXTIL

2. Soporta mayores aplicaciones de carga en el suelo y mejora su
capacidad portante
» Una vez deformado el geotextil: actúa como una membrana a
tensión
– Descripción:
Mecanismo que se presenta con aplicación de cargas localizadas y
deformaciones
– Refuerzo:
Al aplicar una carga en la superficie una parte de los esfuerzos
normales de la fibra inferior de la capa son soportados por la fuerza
de tensión del geotextil
– Resultado:
En vías, la acción de membrana controla el ahuellamiento y
previene el colapso de un relleno sobre una cavidad de la
subrasante.
REFUERZO DEL GEOTEXTIL

1. Geometría
Capa de concreto
Capa granular
Subrasante
h0
Sección típica de una estructura de pavimento
DEFINICIONES
Dh = ho - h

2. Eje de carga y área de contacto
Geometría del eje de un vehículo y área de contacto

2. Eje de carga y área de contacto
• Todas las cargas Eje simple de carga
equivalente
• P = 4Acpc
Donde:
P: Eje de carga (N)
Ac: Area de contacto de una llanta (m2)
 LB = 2Ac
pc: Presión de inflado (Pa)  pc = pcontacto
• L = B/2 B = (P/pc)

3. Material Granular
• Propiedades requeridas para garantizar una
adecuada distribución de la carga
– Material de Base granular
– Material de Subbase granular
– Relleno seleccionado
• Todas las capas granulares Una sola capa
granular equivalente
• Módulo elástico
• Espesor

4. Suelo de Subrasante
• Suelo saturado con una baja permeabilidad
• Bajo la aplicación de carga rápida trabaja
bajo condición no drenada
– Suelo incompresible
– Envolventes de falla Modelo Tressca
Resistencia al corte no drenada
• Cu = 30,000 CBR (Pa)
• Cu = qc / 10 (Pa)

• Resistencia a la tensión Grab:
– Requerimiento de supervivencia
 Norma AASHTO M288: Función de
estabilización
• Resistencia a la tensión Tira ancha:
– Módulo secante
– Elongación
 Norma ASTM D-4595
PROPIEDADES DEL GEOTEXTIL

• Módulo secante determinado para una elongación ex dada y
su correspondiente resistencia a la tensión tx.
 Curva Fuerza - Elongación (Resistencia a
la tensión Tira Ancha)
• Cálculo:
Pendiente de la línea recta (secante) que se traza entre el origen y el
punto correspondiente a la elongación determinada, usualmente 10%
corregido.
Módulo K  kN/m
Elongación e  %
MODULO DEL GEOTEXTIL

• Cinemática
– Suelo de subrasante incompresible
– Asentamiento bajo las llantas
produce levantamiento del suelo
Þ Geotextil se convierte en una onda y
se presenta una tensión
Material flexible tensionado con una
forma curva: presión sup. cóncava >
sup. convexa
Þ Efecto membrana
ESTRUCTURA CON GEOTEXTIL

EFECTO MEMBRANA DEL GEOTEXTIL

» Provee confinamiento “horizontal” de la subrasante
entre y a los extremos de las llantas
 Deflexión del suelo no es muy grande para
presiones aplicadas menores a la capacidad
portante última del suelo
» Geotextil permite reducir la presión aplicada por las
llantas en la subrasante
EFECTOS DEL GEOTEXTIL

Reducción del espesor de la capa
granular al utilizar un geotextil de
refuerzo a nivel de subrasante.
 Incremento Vida útil
 Reducción de costos
 Mejoramiento Nivel de Servicio
 Utilización de nuevas tecnologías
RESULTADOS

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