MANUAL DE DISEÑO CON GEOSINTÉTICOS

manual de diseño
con geosintéticos
Octava Edición

Derechos reservados
® Departamento de Ingeniería - Geosistemas
Geosistemas Pavco S.A., una empresa Mexichem
Bogotá D.C. - Colombia
Octava Edición, junio de 2009
Diseño y Diagramación
Norte Gráfico
Impresión
Zetta Comunicadores S.A.
Prohibida la reproducción total o parcial de este libro,
por cualquier medio, sin autorización escrita del autor.

PRÓLOGO 1
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN A LOS GEOSINTÉTICOS 3
1.1 INTRODUCCIÓN 5
1.2 GEOTEXTILES 5
1.3 GEOMALLAS COEXTRUÍDAS 14
1.4 GEOMALLA DE FIBRA DE VIDRIO 17
1.5 GEOCOMPUESTOS DE DRENAJE 18
1.6 GEOMEMBRANAS 20
1.7 MANTOS PARA CONTROL DE EROSIÓN 23
CAPÍTULO 2 NORMAS DE ENSAYO Y ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN 25
NORMAS DE ENSAYO 29
2.1 MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA CARGA DE ROTURA Y LA ELONGACIÓN
DE GEOTEXTILES (MÉTODO GRAB) ASTM D-4632, INV E – 901 29
2.2 MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO
DE GEOTEXTILES, GEOMEMBRANAS Y PRODUCTOS RELACIONADOS ASTM D-4833, INV E – 902 31
2.3 MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA AL RASGADO TRAPEZOIDAL
DE GEOTEXTILES ASTM D-4533, INV E – 903 32
2.4 MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA AL ESTALLIDO DE GEOTEXTILES
(MÉTODO DEL DIAFRAGMA HIDRÁULICO – MULLEN BURST) ASTM D-3786, INV E – 904 33
2.5 MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA PERMEABILIDAD AL AGUA DE LOS GEOTEXTILES
POR MEDIO DE LA PERMITIVIDAD ASTM D-4491, INV E – 905 35
2.6 MÉTODO DE ENSAYO ESTÁNDAR PARA DETERMINAR EL ESPESOR NOMINAL DE GEOTEXTILES
Y GEOMEMBRANAS ASTM D-5199, INV E – 906 37
2.7 MÉTODO ESTÁNDAR PARA LA DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO DE ABERTURA APARENTE
(TAA) DE UN GEOTEXTIL ASTM D-4751, INV E – 907 38
2.8 MÉTODO DE MUESTREO DE GEOSINTÉTICOS PARA ENSAYOS ASTM D-4354 Y 4439, INV E – 908 40
2.9 PRÁCTICA PARA ESTABLECER LA CONFORMIDAD DE ESPECIFICACIONES DE GEOSINTÉTICOS
ASTM D- 4759 Y 4439, INV E – 909 41
TABLA DE CONTENIDO

2.10 MÉTODO DE ENSAYO PARA MEDIR EL DETERIORO DE GEOTEXTILES A LA EXPOSICIÓN DE LUZ
ULTRAVIOLETA Y AGUA, (APARATO DEL TIPO ARCO XENON) ASTM D-4355, INV E – 910 42
2.11 MÉTODO ESTÁNDAR PARA DETERMINAR LA RETENCIÓN DE ASFALTO DE GEOTEXTILES USADOS
EN REPAVIMENTACIONES ASFÁLTICAS ASTM D-6140, INV E – 911 44
2.12 MÉTODO ESTÁNDAR PARA MEDIR LA MASA POR UNIDAD DE ÁREA DE GEOTEXTILES
ASTM D-5261, INV E – 912 45
2.13 MÉTODO DE ENSAYO ESTÁNDAR PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO
ESTÁTICA DE GEOTEXTILES USANDO UN PISTÓN DE PRUEBA DE 50MM DE DIÁMETRO ASTM D-6241,
INV E – 913 46
2.14 MÉTODO DE ENSAYO ESTÁNDAR PARA DETERMINAR EL COEFICIENTE DE FRICCIÓN SUELO -
GEOSINTÉTICO Y GEOSINTÉTICO - GEOSINTÉTICO POR EL MÉTODO DE CORTE DIRECTO
ASTM D 5321 – 02 47
2.15 MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA TASA DE FLUJO Y LA TRANSMISIVIDAD
HIDRÁULICA DE UN GEOSINTÉTICO UTILIZANDO UNA CABEZA CONSTANTE ASTM D 4716 – 03 49
2.16 MEDIDA DEL POTENCIAL DE COLMATACIÓN DE UN SISTEMA SUELO – GEOTEXTIL POR
LA VARIACIÓN DEL GRADIENTE HIDRÁULICO ASTM D 5101 – 90 51
ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN 55
SEPARACIÓN DE SUELOS DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL 55
ESTABILIZACIÓN DE SUELOS DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON GEOTEXTIL 61
PAVIMENTACIÓN Y REPAVIMENTACIÓN CON GEOTEXTILES 67
SUBDRENES CON GEOTEXTIL Y MATERIAL GRANULAR 75
PRODUCTOS ENROLLADOS PARA CONTROL DE EROSIÓN 83
CAPÍTULO 3 METODOLOGÍAS DE DISEÑO 91
3.1 DISEÑO POR COSTOS Y DISPONIBILIDAD 93
3.2 DISEÑO POR EXPERIENCIA O MÉTODO EMPÍRICO 93
3.3 DISEÑO POR ESPECIFICACIONES 93
3.4 DISEÑO POR FUNCIÓN 95
CAPÍTULO 4 SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES EN VÍAS 101
4.1 GENERALIDADES 103
4.2 INTRODUCCIÓN 103
4.3 METODOLOGÍA DE DISEÑO 104
4.4 EJEMPLO DE DISEÑO 114
4.5 EJEMPLO DE RELACIÓN BENEFICIO – COSTO 119
CAPÍTULO 5 REFUERZO EN VÍAS CON GEOTEXTIL 125
5.3 FUNCIONES DEL GEOTEXTIL 128
5.4 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO 130
5.6 EJEMPLO DE DISEÑO CON RELACIÓN BENEFICIO - COSTO 138
5.7 CONCLUSIONES 144
CAPÍTULO 6 REFUERZO EN VÍAS CON GEOMALLAS BIAXIALES COEXTRUÍDAS 147

6.3 MECANISMOS DE REFUERZO GENERADOS POR LAS GEOMALLAS 150
6.4 MÉTODO AASHTO PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES 151
6.5 ENSAYO A ESCALA REAL DE UNA ESTRUCTURA REFORZADA CON GEOMALLA
BIAXIAL COEXTRUÍDA 154
6.6 MÉTODO AASHTO PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES REFORZADOS CON
GEOMALLAS COEXTRUÍDAS TENAX 157
CAPÍTULO 7 PAVIMENTACIÓN Y REPAVIMENTACIÓN CON GEOSINTÉTICOS 163
7.1 ANTECEDENTES 165
7.2 FUNCIONES DEL GEOTEXTIL 165
7.3 FUNCIONES DE LA GEOMALLA DE FIBRA DE VIDRIO 167
7.4 TIPO Y NIVEL DE SEVERIDAD DE LAS FALLAS DEL PAVIMENTO 168
7.5 EFECTOS DEL AGRIETAMIENTO 169
7.6 ASFALTOS 170
7.7 PROCEDIMIENTO DE INSTALACIÓN 175
7.8 EJEMPLO DE DISEÑO CON RELACIÓN BENEFICIO - COSTO 185
CAPÍTULO 8 SISTEMAS DE SUBDRENAJE PARA VÍAS CON GEOTEXTIL Y MATERIAL GRANULAR 189
8.3 METODOLOGÍA DE DISEÑO DE SUBDRENAJES 192
8.5 EJEMPLO DE RELACIÓN BENEFICIO - COSTO 205
ANEXO 1 CÁLCULO DEL CAUDAL 211
CAPÍTULO 9 SISTEMAS DE SUBDRENAJE CON GEODRÉN 225
9.3 METODOLOGÍA DE DISEÑO DE SISTEMAS DE DRENAJE CON GEODRÉN 228
9.4 EJEMPLOS DE DISEÑO 244
9.5 EJEMPLO DE RELACIÓN BENEFICIO – COSTO 264
ANEXO 1 GEODRÉN Vs. SECCIÓN DREN FRANCÉS EN FUNCIÓN DEL CAUDAL 266
ANEXO 2 GUÍA PARA EL CÁLCULO DE LONGITUD DE DESCARGA EN GEODRENES 269
ANEXO 3 CURVAS DE INTENSIDAD - DURACIÓN - FRECUENCIA 278
ANEXO 4 CURVAS SINTETICAS REGIONALIZADAS DE INTENSIDAD-DURACIÓN –FRECUENCIA
PARA COLOMBIA 282
CAPÍTULO 10 MUROS DE CONTENCIÓN REFORZADOS CON GEOSINTÉTICOS 289
10.4 EJEMPLO RELACIÓN BENEFICIO – COSTO 319
CAPÍTULO 11 REFUERZO DE TALUDES 323
11.2 OBJETIVO 326

11.4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO 327
11.5 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO 328
CAPÍTULO 12 REFUERZO DE TERRAPLENES SOBRE SUELOS BLANDOS 341
CAPÍTULO 13 REFUERZO DE CIMENTACIONES CORRIDAS CON GEOSINTÉTICOS 355
13.5 PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES REFORZADAS 365
CAPÍTULO 14 PROTECCIÓN DE GEOMEMBRANAS 371
CAPÍTULO 15 GEOMEMBRANAS 381
CAPÍTULO 16 CONTROL DE EROSIÓN EN TALUDES, CANALES Y MÁRGENES DE RÍOS CON GEOSINTÉTICOS 393
16.3 SOLUCIONES PARA CONTROL DE EROSIÓN 397
16.4 METODOLOGÍA DE DISEÑO PARA MANTOS PERMANENTES 400
16.5 METODOLOGÍA DE DISEÑO PARA GEOESTRUCTURA 407
APÉNDICE A ESPECIFICACIONES TÉCNICAS 417

1
PRÓLOGO
El uso de los geosintéticos en América Latina ha tenido en los últimos años un gran incremento respondiendo a una
necesidad que cada vez se hace más crítica en los proyectos de ingeniería, la cual consiste en la ejecución de obras
civiles con una alta calidad técnica, buscando un equilibrio económico y disminuyendo el impacto ambiental con
productos o sistemas que promuevan la protección del medio ambiente.
La tecnología de los geosintéticos se ha convertido en una alternativa para solucionar los problemas tanto técnicos
como económicos de los proyectos de ingeniería y su implementación se ha hecho en la mayoría de los casos de forma
empírica, retomando resultados de experiencias en proyectos anteriores. Bajo este concepto, en muchas ocasiones los
geosintéticos han sido una solución exitosa pero en algunos casos la falta de conocimiento y de una metodología de
diseño que permita definir los requerimientos de estos materiales de acuerdo con las condiciones particulares de cada
proyecto, no ha permitido que los beneficios de esta tecnología sean aprovechados en su total magnitud.
Geosistemas PAVCO S.A. desde hace mas de veinte años, ha estudiado y analizado el comportamiento de los
geosintéticos en las diferentes aplicaciones, haciendo inversiones tecnológicas y liderando trabajos de investigación
que amplíen el conocimiento en el campo de los geosintéticos para ofrecer cada día productos que cumplan los más
elevados estándares de calidad a escala mundial.
El Departamento Técnico ofrece total asesoría en el estudio y diseño para una aplicación eficaz de geosintéticos,
promoviendo sus capacidades y formulando diseños preliminares que permitan definir requerimientos técnicos de
acuerdo con cada tipo de obra. Como resultado de este proceso, Geosistemas PAVCO S.A. presenta a la Ingeniería
Latinoamericana metodologías de diseño para separación y estabilización de vías, refuerzo en vías con geotextiles y
geomallas, pavimentación y repavimentación, sistemas de subdrenaje, refuerzo en muros de contención, refuerzo
de taludes, refuerzo de terraplenes sobre suelos blandos, refuerzo de cimentaciones, protección de geomembranas
y aplicaciones de control de erosión enfocados en la utilización de geosintéticos que permitan de ésta forma adquirir
los conocimientos técnicos necesarios para el correcto uso de estos materiales.
Amaneradepresentacióndeéstatecnologíasehaceunabreveintroducciónalosgeosintéticos,sucomposición,clasificación
y propiedades mecánicas. Se muestran algunos principios constructivos y de instalación y se mencionan algunas normativas
vigentes que involucran aspectos técnicos, mecánicos, constructivos en obras principalmente de tipo vial.
Posteriormente se inicia la parte de diseño con un capítulo introductorio a todas las diferentes formas que existen para
realizar diseño con geosintéticos, ya que este concepto es de vital importancia para obtener un buen funcionamiento
de los mismos en sus diferentes aplicaciones.

Se presentan las metodologías de diseño para cada una de las aplicaciones de geosintéticos, inicialmente con
separación y estabilización de vías cuyo objetivo es lograr determinar técnicamente las propiedades del geotextil
que logre incrementar la vida útil de la estructura y evitar el deterioro prematuro debido a la contaminación de los
materiales seleccionados.
El manual de refuerzo en vías propone mejorar las condiciones estructurales de los pavimentos mediante un método
de diseño racional que involucra la utilización de geotextiles mejorando las condiciones de servicio y operación al
mismo tiempo que lograr aumentar la vida útil de la vía. De esta misma forma el capítulo de refuerzo con geomallas
plantea mejorar el SN de la estructura bajo la metodología AASHTO-93.
El manual de pavimentación y repavimentación define las funciones de impermeabilización y membrana
amortiguadora de esfuerzos del geotextil y la capacidad de prolongación de vida útil de la estructura asfáltica por
el uso de la geomalla de fibra de vidrio. Adicionalmente se describe el proceso constructivo que permite la correcta
aplicación de los geotextiles y geomallas en obras de mantenimiento vial.
Resaltando la importancia del drenaje en las obras de infraestructura, la guía de diseño de sistemas de subdrenaje
(subdrén francés y geodrén) plantea la manera de dimensionar estos sistemas y determinar las especificaciones de
los geosintéticos a usar con el fin de obtener la solución técnica y económicamente más conveniente.
En la guía de diseño de muros de contención en suelo reforzado se presenta un método de diseño para el cálculo de
la estabilidad interna, en donde se establecen los espesores de cada capa y las cantidades de geosintético a utilizar
dependiendo de las características del suelo de relleno y de las condiciones particulares del sitio del proyecto.
La guía de refuerzo de taludes en terraplenes busca establecer los espesores de capa y longitudes de geotextil
necesarios para garantizar la estabilidad interna de taludes en terraplenes.
En el capítulo de terraplenes sobre suelos blandos se muestra como el geotextil puede contribuir con su característica
de resistencia a la tensión a la estabilidad de suelos con baja capacidad portante que se utilizan como fundación
para terraplenes o cualquier otra estructura.
La metodología de refuerzo de cimentaciones con geosintéticos permite incrementar las capacidades de los suelos
para trabajar con menores anchos de cimientos, contribuyendo también a que los asentamientos que se pueden
generar por las estructuras sean homogéneos en toda la extensión de cualquier proyecto.
Debido a que las geomembranas, uno de los geosintéticos que se considera como impermeable, es poco resistente
al punzonamiento, el capítulo de protección de gomembranas esta enfocado a diseñar el geotextil no tejido
punzonado por agujas que sea más adecuado para proteger la geomembrana.
Es importante diseñar la geomembrana más adecuada para los sistemas de impermeabilización, teniendo en cuenta
todos los datos del proyecto donde será instalada y por eso se elaboró el capítulo de geomembranas.
Los geosintéticos entran a formar parte de soluciones para control de erosión con mantos temporales y permanentes
para taludes y canales, las geoestructuras como sistemas de protección de riberas permiten utilizar los materiales
disponibles de los rios, mares, etc.
En el mundo existen diversos métodos de diseño para cada una de las aplicaciones mencionadas anteriormente, sin
embargo después de un estudio profundo de cada una de ellas, las que aquí se presentan son las que consideramos
más se ajustan a las condiciones geomorfológicas y a los suelos tropicales de nuestros países donde además en la
historia de los materiales de construcción no se contaba con un material que haya mostrado un desarrollo tecnológico
tan avanzado y un volumen de utilización tan grande como los geosintéticos. Día a día surgen mayores aplicaciones,
demostrando los beneficios técnicos y económicos por su utilización. Sin lugar a duda, este libro será una buena
herramienta de trabajo que permita un mejor entendimiento y una optimización en el diseño con geosintéticos.

1INTRODUCCIÓN A
LOS GEOSINTÉTICOS
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

INTRODUCCIÓNALOSGEOSINTÉTICOS
5
1.1 INTRODUCCIÓN
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.
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. La
fabricación de los geosintéticos comprende procedimientos principalmente de extrusión, tecnología textil y/o ambas
tecnologías: textil y plástica.
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.
1.2 GEOTEXTILES
Dentro del grupo de los geosintéticos tenemos los geotextiles que 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”.
1.2.1 Clasificación
1.2.1.1 Clasificación según su método de fabricación
a. Geotextiles Tejidos
Son aquellos formados por cintas entrecruzadas en una máquina de tejer. Pueden ser Tejidos de calada o tricotados.
Los Tejidos de calada son los formados por cintas de urdimbre (sentido longitudinal) y de trama (sentido transversal).
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.
Los tricotados están fabricados con hilo entrecruzado en máquinas de tejido de punto. Su resistencia a la tracción
puede ser multiaxial o biaxial según estén fabricados en máquinas tricotosas y circulares, o Ketten y Raschel. Su
estructura es tridimensional.
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. Los geotextiles No Tejidos se clasifican
a su vez en:
• Geotextiles No Tejidos ligados mecánicamente o punzonados por agujas
• Geotextiles No Tejidos ligados térmicamente o termosoldados
• Geotextiles No Tejidos ligados químicamente o resinados

MANUALDEDISEÑO|CAPÍTULO1
1.2.1.2 Clasificación de los geotextiles 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.
b. Fibras artificiales
Son las derivadas de la celulosa. Son el rayón, la viscosa y el acetato.
c. Fibras sintéticas
Cuando al geotextil se le exige durabilidad, se fabrica con fibras o filamentos obtenidos de polímeros sintéticos.
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.
1.2.2 Procesos de fabricación
El papel de los fabricantes en el conocimiento y crecimiento del mercado de los geotextiles ha sido grande y positivo. Se
han desarrollado muchos tipos de fibras y estilos de tejidos, tanto para uso general como para aplicaciones específicas.
Hay tres factores que son importantes para los fabricantes: clase de polímero, tipo de filamentos y el tipo de proceso
productivo.
a. Clase de polímero
El polímero usado en la fabricación de un geotextil puede ser de los siguientes tipos de resina, listados en orden de
uso decreciente, según Robert M. Koerner en su libro “Designing With Geosynthetics” Quinta Edición.
Polipropileno 92%
Poliéster 5%
Polietileno 2%
Poliamida (nylon) 1%
b. Tipo de filamentos
El polímero seleccionado se transforma en un fundido por calor y presión, luego se obliga a pasar a través de un
molde. Del molde salen fibras o una cinta plana en estado semilíquido e inmediatamente se produce un enfriamiento
por aire o agua transformando el producto del molde en un elemento sólido pero elongable, simultáneamente el
material sufre un estirado el cual reduce sus dimensiones en cuanto a ancho o espesor y ocasiona un ordenamiento
de las moléculas. De esta forma se incrementa la resistencia de los filamentos en sentido longitudinal, su elongación
a la ruptura disminuye y su módulo se incrementa. Modificando estas variables se pueden alcanzar una gran
variedad de posibilidades de la característica Esfuerzo vs. Deformación. (Esos monofilamentos cuando están en
forma de fibras se pueden trenzar juntos para formar una hebra multifilamento).

7
El calibre de la fibra o de la cinta se define por su denier. El denier es el peso en gramos de 9000 m de filamentos.
Las fibras pueden producirse cortadas o en filamento continuo, ambos tipos de fibra salen como un mazo de hebras
del molde, en el caso de las cortadas en un paso posterior se cortan en longitudes entre 25 a 100 mm para luego
ser procesadas en equipos de mezclado, cardado y punzonado, en el caso del filamento continuo simplemente se
extienden y se alimentan inmediatamente al siguiente proceso que es el punzonado.
También con esas fibras se pueden producir unos hilos entrelazados o entrelazar filamentos continuos obteniendo
otras propiedades que luego serán tejidos.
El último tipo de filamentos a mencionarse son las llamadas películas ó cintas “ranuradas” en el molde, las cuales
se fabrican de una lámina continua de polímero que se corta en cintas mediante cuchillas y luego se enconan en
carretes que seguirán los procesos de urdido y tejeduría.
Figura 1.1 Tipos de fibras utilizadas en la construcción de geotextiles.
En resumen, los principales filamentos usados en la construcción de geotextiles son monofilamentos cortados
(fibra cortada), multifilamento (filamento continuo), hilos de fibras (fibra cortada), hilos de filamento continuo
entrelazados, hilos de multifilamentos entrelazados y cinta plana ranurada. (Ver Figura 1.1).

a. Monofilamento Tejido b. Monofilamento Tejido calandrado
c. Multifilamento Tejido d. Tejido Plano
e. No Tejido punzonado por agujas f. No Tejido unido por calor
Figura 1.2 Vista microscópica de algunos tipos de geotextiles Tejidos y No Tejidos.

9
c. Tipo de proceso productivo
Una vez se han fabricado los filamentos, estos se convierten en telas No Tejidas o Tejidas dependiendo del proceso
posterior.
Geotextiles Tejidos
Para los geotextiles Tejidos se trabajan cintas o hilos en un telar, la clase particular del tejido se determina por la
secuencia en la cual los filamentos de la urdimbre y de la trama son entrecruzados (tejidos) en el telar.
Un tejido se compone de dos cintas, la urdimbre que va en sentido longitudinal (la dirección en que se fabrica el
tejido, la “larga“) y la trama que va en sentido transversal (la dirección “corta“), la urdimbre ingresa al telar por
su parte posterior a través de unos elementos separadores y organizadores llamados laminillas y cruzan los lizos,
los peines e ingresan a la mesa del telar en donde se entretejen con las tramas, las cuales son aportadas desde un
lado del telar, las urdimbres se cruzan en dos grupos unas suben y otras bajan dejando un espacio por donde pasa
la trama (el “relleno“) transportada por un elemento llamado proyectil, luego las urdimbres vuelven y se cruzan
“aprisionando” la trama y se repite el ciclo formado el tejido.
El orillo (borde de la tela donde la trama regresa un pequeño tramo) garantiza que el tejido conserve su estructura
planeada.
Dentro de los geotextiles Tejidos se pueden especificar diferentes modalidades:
• Geotextil Tejido plano:
Fabricado mediante el tejido de cintas por un procedimiento textil de una película cortada polimérica extruída. Es el
tejido más simple y común, conocido también como “uno arriba y uno abajo”.
• Geotextil Tejido canasta:
Este tejido usa dos o más urdimbres y/o tramas de relleno como si fuera una sola cinta. Por ejemplo, un tejido canasta
pueden ser dos por dos urdimbres y tramas o dos tramas y un urdimbre, actuando como unidades individuales.
Geotextiles No Tejidos
La fabricación de telas no tejidas es muy diferente de las telas tejidas. Cada sistema de fabricación No Tejido
generalmente incluye cuatro pasos básicos: preparación de la fibra, formación del velo, consolidación del velo y
tratamiento posterior.
Los geotextiles No Tejidos pueden ser de fibra cortada ó filamento continuo, los de fibra cortada se obtienen a partir
de fibras de longitud comprendida entre 50 y 150 mm y los de filamento continuo se obtienen por extruído directo
de un polímero y formación de la napa o velo.
Existen básicamente tres clases de procesos de fabricación:
• Geotextiles No Tejidos punzonados por agujas:
Se forman a partir de un entrelazado de fibras o filamentos mezclados aleatoriamente, conformando lo que se
denomina como velo o napa, el cual se consolida al pasar por un tablero de agujas en la máquina punzonadora,

dichas agujas se mueven en sentido alternativo, subiendo y bajando a altas velocidades penetrando en la napa y
entrelazando las fibras, esto se obtiene por que el perfil de las agujas no es regular, si no que están provistas de
unas espigas o salientes en dirección a su sentido de penetración, lo cual hace penetrar a las fibras sin Ilevárselas en
su movimiento de retroceso. La frecuencia de golpes o penetraciones de las agujas va consolidando el geotextil No
Tejido. Los geotextiles fabricados por este proceso tienen buenas características mecánicas manteniendo en parte el
espesor de la napa el cual les confiere mayor estructura tridimensional, gran elongación (pueden estirarse desde un
40% hasta un 120% o más, antes de entrar en carga de rotura) lo que les proporciona muy buena adaptabilidad
a las desuniformidades de los terrenos, unas excelentes propiedades para protección, (suele denominarse efecto
colchón) y muy buenas funciones de filtración y separación.
• Geotextiles No Tejidos termosoldados:
Se forman a partir de una napa o velo en la que la unión de fibras y consolidación del geotextil se logra por fusión
de las fibras y soldadura en los puntos de intersección mediante un calandrado a temperatura elevada. Su espesor
y su elongación son sensiblemente inferiores a la de los agujados, por lo cual su transmisividad y permeabilidad son
menores, tienen buenas propiedades mecánicas y poca flexibilidad (son algo rígidos).
• Geotextiles No Tejidos ligados químicamente:
La unión entre sus filamentos se consigue incorporando ligantes químicos o resinas. Este sistema no se utiliza para
la fabricación de geotextiles de protección y separación, puesto que en su composición (de los de protección)
deben de evitarse elementos químicos distintos a los polímeros que pudiesen alterar sus propiedades y provoquen
incompatibilidades químicas con otros materiales con los que pudiese estar en contacto. Su empleo esta muy poco
extendido debido a su elevado costo.
1.2.3 Funciones y campos de aplicación
El uso de los geotextiles Tejidos y No Tejidos en los diferentes campos de aplicación pueden definirse mediante las
funciones que va a desempeñar. En la mayoría de las aplicaciones el geotextil puede cumplir simultáneamente varias
funciones, aunque siempre existirá una principal que determine la elección del tipo de geotextil que se debe utilizar.
A continuación se describen las distintas funciones y aplicaciones que pueden desempeñar los geotextiles, así como
las exigencias mecánicas e hidráulicas necesarias para su desarrollo.
1.2.3.1 Función de separación
Estafunción,desempeñadaporlosgeotextilesconsisteenlaseparacióndedoscapasdesuelodediferentespropiedades
geomecánicas (granulometría, densidad, capacidad, etc.) evitando permanentemente la mezcla de material.
A continuación se referencian las aplicaciones de Robert M. Koerner en su libro “Designing With Geosynthetics”-
Quinta Edición.
• Entre la subrasante y la base de piedra en caminos y pistas de aterrizaje no pavimentados.
• Entre la subrasante y la base de piedra en caminos y pistas de aterrizaje pavimentados.
• Entre la subrasante y el balasto en vías férreas
• Entre rellenos y capas de base de piedra.
• Entre geomembranas y capas de drenaje de piedra

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• Entre la cimentación y terraplenes de suelos como sobrecargas
• Entre la cimentación y terraplenes de suelos para rellenos de caminos
• Entre la cimentación y terraplenes de suelos para presas de tierra y roca
• Entre la cimentación y capas de suelo encapsuladas
• Entre los suelos de cimentación y muros de retención rígidos
• Entre los suelos de cimentación y muros de retención flexibles
• Entre los suelos de cimentación y pilas de almacenamiento
• Entre taludes y bermas de estabilidad aguas abajo
• Debajo de áreas de sardineles
• Debajo de áreas de estacionamiento
• Debajo de campos deportivos y de atletismo
• Debajo de bloques prefabricados y paneles para pavimentos estéticos
• Entre capas de drenaje en masas de filtro pobremente gradado
• Entre diversas zonas de presas en tierra
• Entre capas antiguas y nuevas de asfalto
1.2.3.2 Función refuerzo

En esta función se aprovecha el comportamiento a tracción del geotextil para trabajar como complemento de las
propiedades mecánicas del suelo, con el fin de controlar los esfuerzos transmitidos tanto en la fase de construcción
como en la de servicio de las estructuras.
El geotextil actúa como un elemento estructural y de confinamiento de los granos del suelo, permitiendo difundir y
repartir las tensiones locales. Estas acciones aumentan la capacidad portante y la estabilidad de la construcción.
Quinta Edición.
Refuerzo de suelos débiles y otros materiales
• Sobre suelos blandos para caminos no pavimentados
• Sobre suelos blandos para campos de aterrizaje
• Sobre suelos blandos para vías férreas
• Sobre suelos blandos para rellenos
• Sobre suelos blandos en campos deportivos y de atletismo
• Sobre suelos heterogéneos
• Sobre rellenos inestables como sistemas de cerramiento
• Para confinamiento lateral de balasto en vías férreas
• Para envolver suelos en sistemas de telas encapsuladas
• Para construir muros en suelo reforzado
• Para reforzar terraplenes
• Para ayudar en la construcción de taludes pronunciados
• Para reforzar presas de tierra y roca
• Para estabilización temporal de taludes
• Para detener o disminuir la reptación en taludes de suelo
• Para reforzar pavimentos flexibles con juntas
• Como refuerzo basal en áreas cársticas
• Como refuerzo basal entre cabezotes de pilotes de cimentación

• Para hacer un efecto de “puente” entre rocas agrietadas y diaclasas
• Para mantener colchones de filtro de piedra gradada
• Como subestrato de bloques articulados de concreto
• Para estabilizar patios de almacenamiento no pavimentados y áreas de descanso
• Para anclar paneles frontales en muros de tierra reforzada
• Para anclar bloques de concreto en muros de retención pequeños
• Para prevenir el punzonamiento de geomembranas por suelos
• Para prevenir el punzonamiento de geomembranas por materiales de relleno o base de piedra
• Para crear taludes laterales más estables debido a la alta resistencia friccionante
• Para retener suelos blandos en la construcción de presas de tierra
• Como membranas en suelos encapsulados
• Para la compactación y consolidación in-situ de suelos marginales
• Para hacer un efecto de “puente” sobre rellenos irregulares durante el cerramiento del sitio
• Para ayudar en la capacidad portante de cimentaciones superficiales
1.2.3.3 Función de drenaje
Consiste en la captación y conducción de fluidos y gases en el plano del geotextil.
La efectividad del drenaje de un suelo dependerá de la capacidad de drenaje del geotextil empleado y del gradiente
de presiones a lo largo del camino de evacuación del fluido.
Para realizar el drenaje satisfactoriamente el espesor debe ser suficiente al aumentar la tensión normal al plano
de conducción. Adicionalmente el geotextil debe impedir el lavado ó transporte de partículas finas, las cuales al
depositarse en él, reducen su permeabilidad horizontal. Además debe garantizar el transporte de agua en su plano
sin ocasionar grandes pérdidas de presión.
Quinta Edición.
• Como un dren chimenea en una presa de tierra
• Como una galería de drenaje en una presa de tierra
• Como un interceptor de drenaje para flujo horizontal
• Como una cubierta de drenaje debajo de un relleno de sobrecarga
• Como un dren detrás de un muro de retención
• Como un dren detrás del balasto de vías férreas
• Como un dren de agua debajo de geomembranas
• Como un dren de gas debajo de geomembranas
• Como un dren debajo de campos deportivos
• Como un dren para jardines de techo
• Como un disipador de presión de poros en rellenos de tierra
• En reemplazo de drenes de arena
• Como una barrera capilar en áreas sensibles al congelamiento
• Como una barrera capilar para la migración de sales en áreas áridas
• Para disipar el agua de filtración de las superficies de suelo ó roca expuestas

13
1.2.3.4 Función filtro
Esta función impide el paso a través del geotextil de determinadas partículas del terreno (según sea el tamaño de
dichas partículas y el del poro del geotextil) sin impedir el paso de fluidos o gases. En la práctica se utiliza el geotextil
como filtro en muchos sistemas de drenaje. En los embalses con sistema de drenaje en la base, a fin de localizar
posibles fugas, se utiliza como filtro en los tubos de drenaje a fin de evitar el taponamiento de los orificios de drenaje
de dichos tubos.
Quinta Edición.
• En lugar de filtro de suelo granular
• Debajo de base de piedras para caminos y pistas de aterrizaje no pavimentados
• Debajo de base de piedra para caminos y pistas de aterrizaje pavimentados
• Debajo de balasto en vías férreas
• Alrededor de piedra picada que rodea los subdrenes
• Alrededor de piedra picada sin subdrenes (Drenes franceses)
• Alrededor de piedra y tubería perforada en pisos de adoquines
• Debajo de rellenos sanitarios para los lixiviados
• Para filtrar rellenos hidráulicos
• Como protección contra los sedimentos
• Como cortina a los sedimentos
• Como barrera contra la nieve
• Como un encofrado flexible para contener arena, inyección o concreto en sistemas de control de erosión
• Como un encofrado flexible para reconstruir pilotes deteriorados
• Como un encofrado flexible para restaurar la integrad en la minería subterránea
• Como un encofrado flexible para restaurar la capacidad portante de pilares socavados de puentes
• Para proteger el material de drenaje en chimeneas
• Para proteger el material de drenaje en galerías
• Entre el suelo de relleno y vacíos en muros de retención
• Entre el suelo de relleno y muros de gaviones
• Alrededor de núcleos moldeados en geodrenes
• Alrededor de núcleos moldeados en drenes de zanja
• Contra georedes para prevenir la intrusión del suelo
1.2.3.5 Función protección
Previene o limita un posible deterioro en un sistema geotécnico. En los embalses impermeabilizados este sistema
geotécnico se denomina pantalla impermeabilizante y está formado por el geotextil y la geomembrana. El geotextil
protege a la geomembrana de posibles perforaciones o roturas, al formar una barrera antipunzonante bajo la acción
de la presión de la columna de agua durante la explotación del embalse, del paso de personal y maquinaria durante
la construcción, mantenimiento, posibles reparaciones, etc. También evita las perforaciones que podría ocasionar el
crecimiento de plantas debajo de la pantalla impermeabilizante.
De igual forma, protege a la Geomembrana del rozamiento con el soporte que se produce durante las sucesivas
dilataciones y contracciones que experimenta por efecto de las variaciones térmicas. La lámina impermeabilizante se
adapta a las irregularidades del terreno. Las irregularidades pronunciadas implican una tensión en la lámina la cual
a su vez causa una pérdida de espesor en la misma dando origen a puntos débiles en los que se podrían producir

posibles perforaciones o roturas causadas por objetos punzantes del terreno. La interposición del geotextil evitará la
pérdida de estanqueidad que se produciría por todas estas causas.
1.2.3.6 Función de impermeabilización
Esta función se consigue desarrollar mediante la impregnación del geotextil con asfalto u otro material
impermeabilizante sintético.
El geotextil debe tener la resistencia y rigidez necesaria para la colocación del mismo, así como la capacidad de
deformación suficiente para compensar las tensiones térmicas.
1.2.4 Uso de geotextiles en Norteamérica por aplicación
La Tabla 1.1 registra el crecimiento que ha tenido la utilización de geotextiles en Norteamérica hasta el año 2.000.
Actualmente se estima que el mercado de los geotextiles al año se debe acercar a los 500 millones de metros
cuadrados; similar a las cifras que se deben manejar en Europa. En el resto del mundo se calcula que se tiene un
consumo aproximado del 50% del mercado de Norteamérica.
Tabla 1.1 Utilización de los geotextiles en Norte América por área de aplicación
* En millones de metros cuadrados
Fuente: Design With Geosynthetics, Quinta Edición.
1.3 GEOMALLAS COEXTRUÍDAS
Existen diversos métodos para aumentar la capacidad de carga de suelos blandos. Uno de estos, antiguo y todavía
efectivo, consiste en reforzar el suelo mediante confinamiento lateral de las partículas de material y aumentar su
resistencia a la tensión. Tradicionalmente estos efectos se obtenían usando ramas trenzadas o colocando troncos de
forma perpendicular.
La tecnología actual, permite el uso de productos sintéticos diseñados específicamente para obtener el mismo efecto
de confinamiento lateral y resistencia a la tensión, como pueden ser las geomallas bi-orientadas coextruídas.
Las geomallas coextruídas son estructuras bidimensionales elaboradas a base de polímeros, que están conformadas
por una red regular de costillas conectadas de forma integrada por extrusión, con aberturas de suficiente tamaño
para permitir la trabazón del suelo, piedra u otro material geotécnico circundante.

15
La principal función de las geomallas coextruídas es indiscutiblemente el refuerzo; el uso del tipo de geomalla esta
ligado a la dirección en que los esfuerzos se transmiten en la estructura, por ejemplo, en aplicaciones tales como
muros en suelo reforzado o en terraplenes, se utilizan las geomallas mono-orientadas que son geomallas con una
resistencia y rigidez mayor en el sentido longitudinal que en el transversal. Mientras, que en estructuras en que la
disipación de los esfuerzos se realiza de forma aleatoria y en todas las direcciones, como por ejemplo estructuras de
pavimento o cimentaciones superficiales, se utilizan geomallas bi-orientadas o bi-direccionales las cuales no tienen
una diferencia considerable frente a sus propiedades en los dos sentidos de la grilla.
Las geomallas coextruídas generan un incremento en la resistencia al corte del suelo. Durante la aplicación de una
carga normal al suelo, este es compactado de manera que se produzca una interacción entre las capas de suelo
que rodean la geomalla. Con estas condiciones, se requerirá una carga considerablemente mayor para producir
un movimiento en el suelo. El compuesto suelo-geomalla reduce la resistencia al movimiento, por lo tanto, el uso
de las geomallas produce una condición de cohesión, inclusive en materiales granulares. El compuesto combina
la resistencia a la compresión del suelo con la tensión de la geomalla, para crear un sistema que presenta una
mayor rigidez y estabilidad que un suelo sin ningún elemento que soporte estos esfuerzos. La capacidad que tiene
la geomalla para distribuir las fuerzas sobre su superficie incrementan las características de resistencia contra los
desplazamientos de la estructura durante el sometimiento de esta a cargas tanto estáticas como dinámicas.
Como se mencionó anteriormente se dividen en dos tipos, los cuales se enuncian a continuación.
a. Geomallas Coextruídas Mono-Orientadas
Figura 1.3 Geomalla Coextruída Mono-orientada.
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 proceso permite obtener una estructura monolítica con una distribución uniforme de largas aberturas elípticas,
desarrollando así gran fuerza a la tensión y gran módulo de tensión en la dirección longitudinal. La estructura de este
tipo de geomallas provee un sistema de trabazón óptimo con el suelo especialmente de tipo granular. (Ver Figura 1.3).
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. Esto, con la capacidad del suelo de absorber los esfuerzos de compresión, 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
Figura 1.4 Geomalla Coextruída Bi-orientada.
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. Así mismo, la estructura de la geomalla permite una
óptima trabazón con el suelo.
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. (Ver Figura 1.4).
1.3.2 Proceso de fabricación
Para el caso de las geomallas en polietileno y polipropileno, el proceso de fabricación es el mismo. Inicialmente se
tienen láminas del material en el que se realizan unas perforaciones, cuadradas o elípticas, de forma uniforme y
controlada sobre toda la lámina, según el caso la lámina perforada recibe un estiramiento en una o dos direcciones,
el cual se realiza a temperaturas y esfuerzos controlados para evitar la fractura del material mientras que se orientan
las moléculas en el sentido de la elongación.
Figura 1.5 Esquema del proceso de fabricación de las geomallas coextruídas.

17
En el proceso intervienen variables como el peso molecular, la distribución de este, entre otras, pero el más importante
es la tasa a la que se produce el proceso de elongación.
El desarrollo que se ha tenido en la técnica de fabricación de este material, ha dado como resultado no solo el
incremento en los módulos y la resistencia del material sino que a su vez ha desarrollado una relación del 100%
entre el esfuerzo en los nodos y la resistencia a la tensión de las costillas, garantizando un excelente comportamiento
del sistema en el tiempo.
1.3.3 Funciones y aplicaciones
El uso de las geomallas coextruídas bi-orientadas y mono-orientadas, en diferentes campos de aplicación se define
básicamente por su función de refuerzo. Esta función se realiza cuando la geomalla inicia un trabajo de resistencia a
la tensión complementado con un trabazón de agregados en presencia de diferentes tipos de materiales.
Las principales aplicaciones de las geomallas coextruídas mono-orientadas 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:
• Terraplenes para caminos y vías férreas.
• 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.
El principal criterio de escogencia del tipo de geomalla es básicamente estudiando como se generan y trasmiten
los esfuerzos a lo largo de la estructura a reforzar, por ejemplo en muros en suelo reforzado, sabemos que los
esfuerzos principales están en una sola dirección debido a la presión lateral de tierras que el suelo retenido ejerce
sobre la estructura. Mientras que para refuerzo en estructuras de pavimento, los esfuerzos verticales generados por
el tráfico, son disipadas en varias direcciones, por lo que el diseño de la geomalla para realizar el refuerzo debe tener
las mismas propiedades mecánicas tanto en el sentido longitudinal como en el transversal.
1.4 GEOMALLA DE FIBRA DE VIDRIO
Las Geomallas de Fibra de Vidrio, son Geomallas flexibles que se utilizan entre capas de concreto asfáltico con el fin de
controlar agrietamientos por reflexión, agrietamientos por fatiga y deformaciones plásticas, en los revestimientos de
concreto asfáltico que se emplean en vías de alto y bajo tráfico, autopistas, aeropuertos, plataformas y parqueaderos
entre otros.

Su principal función consiste en aumentar la resistencia a la tracción de la capa asfáltica y de garantizar bajo una
carga vertical, la distribución uniforme de los esfuerzos horizontales en una mayor superficie, lo cual se traduce a
una vía sin grietas por varios años.
La Geomalla de fibra de vidrio presenta un alto módulo de elasticidad, el cual es mayor al módulo de elasticidad
del asfalto. La Geomalla de fibra de vidrio es más eficiente que otros materiales como refuerzo porque el material
de módulo mas alto es quien toma sobre sí las cargas. Es un material fácil de reciclar debido a que la fibra es de
origen mineral compuesto por arenas de cuarzo y su punto de fusión esta entre 800 y 850 grados centígrados lo
cual permite trabajar en conjunto con cualquier tipo de asfalto.
Las Geomallas de Fibra de Vidrio Pavco son fabricadas por un proceso de tejido de punto usando una serie de
filamentos de fibra de vidrio que forman una estructura de rejilla. Estos filamentos están recubiertos con un polímero
que permite que la Geomalla posea una buena adherencia a las capas asfálticas. Cada filamento posee alta resistencia
a la tensión y alto módulo de elasticidad para elongaciones bajas. Esta combinación hace a la Geomalla de Fibra de
Vidrio más fuerte que el acero libra por libra.
Las Geomallas de Fibra de Vidrio Pavco son usadas para la rehabilitación de pavimentos asfálticos e hidráulicos. A
continuación se relacionan los principales campos de aplicación para la geomalla de Fibra de Vidrio.
• Control de fisuras de reflexión.
• Control de Ahuellamientos.
• Refuerzo continuo en vías de alto trafico.
• Pistas de aeropuerto.
• Reparaciones localizadas.
• Refuerzo de carpetas sobre losas de hormigón.
• Incrementar la vida útil de los pavimentos asfálticos al aumentar la resistencia a la fatiga de los materiales
bituminosos.
• Como estrategia para disminuir los mantenimientos.
1.5 GEOCOMPUESTOS DE DRENAJE
Un geocompuesto de drenaje consiste en la combinación de geotextil y geored, combinando las cualidades más
sobresalientes de cada material, de tal manera que se resuelva en forma óptima la captación y conducción de fluidos.
La geored es un geosintético especialmente diseñado para la conducción de fluidos, el cual es fabricado con un
material resistente a los factores térmicos, químicos y biológicos presentes en el suelo y que podrían llegar a afectar
la integridad y desempeño de la estructura. La geored es un sistema romboidal formado por tendones sobrepuestos
conectados entre sí, que forman canales de elevada capacidad drenante, útiles en aplicaciones de ingeniería
geotécnica, ambiental, hidráulica y de transporte.
El geotextil empleado para la fabricación de geocompuestos de drenaje es el No Tejido punzonado por agujas; ya
que dentro del sistema cumple la función de filtro para retener el suelo y dejar pasar el agua que posteriormente
será conducido por la geored.

19
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. A continuación se mencionan los tipos de geocompuestos
especiales para el control de agua en estructuras geotécnicas o de pavimento.
a. 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.
b. Geodrén Circular
Figura 1.6 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.

El proceso de fabricación del geocompuesto está elaborado principalmente por un proceso de laminación de dos
capas de geotextil No Tejido punzonado por agujas y una capa de geored.
La fabricación de la geored consiste en producir mallas de polietileno de mediana o alta densidad de entramado
romboidal, su proceso de fabricación es denominado extrusión integral, consiste en la extrusión del polímero hacia
una matriz consistente en un rodillo contrarotatorio provisto de ranuras longitudinales en su cara exterior montado
concéntricamente al interior de un cilindro hueco con ranuras idénticas en su cara interior. El plástico extruído fluye
longitudinalmente a través de las estrías mientras el rodillo y el cilindro giran en sentidos opuestos. Así, cada una
de las caras ranuradas forma un plano compuesto por una serie de filetes paralelos de polímero fundido que se
unen por contacto formando de este modo un tubo compuesto por el entramado de celdas romboidales. Este tubo
es finalmente estirado dando el tamaño deseado de las celdas y luego cortado longitudinalmente dándole de este
modo la forma de una lámina.
El proceso de laminación del geocompuesto garantiza que se genere un ángulo de fricción entre las 3 capas de
materiales, indispensable cuando se trabaja en taludes con altas pendientes y asegura que el geocompuesto
mantenga su estructura de pantalla drenante durante los severos procesos de instalación.
Es posible fabricar el geocompuesto de drenaje con un número mayor de redes si el caudal de diseño a transportar
es mayor a la capacidad de transmisividad de la red con la finalidad de conducir por medio de la pantalla drenante,
los líquidos o gases hacia el sistema de evacuación.
A continuación se enuncian algunas de las principales funciones realizadas por los geocompuestos de drenaje, los
cuales funcionan como sistemas de drenaje en estructuras de contención, en vías, entre otras.
• 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.
• 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.
1.6 GEOMEMBRANAS
La necesidad de reducir el flujo de agua a través de un medio permeable ha sido resuelta en forma tradicional
empleando materiales de menor permeabilidad como concreto o suelos finos compactados.
Es conveniente hacer énfasis en que todos los materiales tienen permeabilidad, y que se distinguen dos tipos: la
primaria, que corresponde a la del flujo a través de un medio homogéneo y la secundaria que ocurre a través de
discontinuidades.

21
En años recientes, han surgido productos a base de asfaltos o plásticos, de muy baja permeabilidad que se usan
como recubrimientos y barreras para el control del flujo de agua.
El término recubrimiento es aplicado cuando se utilizan membranas como interfase entre dos suelos o como
revestimiento superficial; el término barrera se emplea cuando las membranas se usan en el interior de una masa
de tierra. Para esta función se ha venido instalando membranas hechas de polietileno de alta densidad, este es
un material que por su resistencia a la acción química, se puede calificar como el más indicado en aplicaciones
de impermeabilización, alcanzando mayor durabilidad que otros polímeros cuando se encuentran expuestos a
condiciones ambientales y al ataque químico. La principal característica es su baja permeabilidad con valores de
10-11 a 10-12 cm/s.
Las geomembranas se definen como un recubrimiento o barrera de muy baja permeabilidad usada con cualquier
tipo de material relacionado y aplicado a la ingeniería geotécnica para controlar la migración de fluidos. Las
geomembranas son fabricadas a partir de hojas relativamente delgadas de polímeros como el HDPE y el PVC los
cuales permiten efectuar uniones entre láminas por medio de fusión térmica o química sin alterar las propiedades
del material.
Las geomembranas de polietileno de alta densidad tienen las siguientes características:
• Alta durabilidad
• Resistentes a la mayoría de los líquidos peligrosos – Alta resistencia química
• Resistentes a la radiación ultravioleta
• Económicas
Igualmente existen membranas con características técnicas especiales; por ejemplo geomembranas de polietileno
de alta flexibilidad para el recubrimiento de túneles; de geomembranas texturizadas para desarrollar más fricción
con el suelo cuando los taludes a impermeabilizar tienen pendientes importantes; de geomembranas con aditivos
especiales para retardar la combustión en aplicaciones donde se requieran materiales de construcción con
flamabilidad controlada.
El proceso de fabricación consiste en la producción de rollos de láminas de espesores que usualmente fluctúan entre
0.50 mm (20 mil) y 3.00 mm (120 mil) y cuyas dimensiones están comprendidas alrededor de los siete metros de
ancho y una longitud tal que el peso del rollo, por motivos prácticos, no exceda de dos toneladas.
La fabricación de las láminas es llevada a cabo por la extrusión conjunta del polímetro puro más una dosis controlada
de polímetro con contenido de negro de humo y aditivos, compuestos por antioxidantes y lubricantes que garantizan
una larga duración; incluso en condiciones de exposición a la intemperie.
Posteriormente, la mezcla pasa por el proceso de laminación, a continuación se mencionan los más comunes:
a. Fabricación por extrusión plana
El proceso de fabricación por extrusión plana, consiste básicamente en el paso forzado de la resina extruída entre
dos barras de bordes paralelos, cuya separación da el espesor de la lámina.

b. Fabricación por soplado
Este proceso consiste en la obtención de la lámina por medio de la extrusión de la resina entre las paredes de dos
anillos concéntricos. De este modo resulta un manto cilíndrico de polietileno en el cual, el espesor de la lámina
es controlado indirectamente, a través del caudal extruído y de la velocidad de enrollado. Esta manga es cortada
longitudinalmente, obteniéndose así una lámina plana de ancho igual al perímetro del manto cilíndrico.
La lámina básica descrita anteriormente puede ser sometida a procesos posteriores o simultáneos a su fabricación
para otorgar características especiales a una o ambas superficies de la lámina. Algunos ejemplos son el proceso de
texturización de las superficies, con el fin de obtener láminas con un mayor coeficiente de fricción.
Los principales campos de aplicación, están relacionados con obras para la protección del medio ambiente, rellenos
sanitarios, piscinas para tratamiento de lodos, lagunas de oxidación, recubrimiento de canales, minería, acuicultura
y recubrimiento de tanques, sin dejar a un lado aplicaciones en el campo de la geotecnia y la hidráulica.
• Recubrimientos para agua potable.
• Recubrimientos para reserva de agua.
• Recubrimientos para desperdicios líquidos.
• Recubrimiento para material radioactivo o desperdicios líquidos peligrosos.
• Recubrimiento para tanques de almacenamiento bajo tierra.
• Recubrimiento para espejos solares.
• Recubrimiento para canales de conducción de aguas.
• Recubrimiento para canales de conducción de desechos líquidos.
• Recubrimiento para material sólido, material de relleno y apilamiento de basuras.
• Recubrimiento para evacuación de lixiviados.
• Capas y cubierta para materiales de relleno y desperdicios sólidos.
• Recubrimiento para muros verticales: Sencillos o dobles con detección de fugas.
• Control de filtración en presas de tierra.
• Recubrimientos impermeables dentro de túneles.
• Para impermeabilizar la cara de tierra en presas de roca.
• Para impermeabilizar fachadas en mampostería en presas.
• Como control de filtración en reservorios flotantes.
• Como cubierta en reservorios flotantes para control de filtración.
• Como barrera para los olores en rellenos.
• Como barrera para vapores debajo de edificios.
• Para control de suelos expansivos.
• Para control de suelos susceptibles a congelamiento.
• Para prevenir infiltración de agua en áreas sensitivas.
• Para conducción de agua por senderos elegidos.
• Bajo autopistas para prevenir polución y para recoger derramamiento de líquidos peligrosos.
• Para actuar como estructura de confinamiento.
• Para ayudar a establecer uniformidad en la compresibilidad subsuperficial.
• Como recubrimiento impermeable bajo el asfalto.
• Para corregir perdidas por filtración en tanques ya existentes
• Como formas flexibles donde no se puede permitir perdida de material.
• Como encapsulamiento de arcillas expansivas.

23
1.7 MANTOS PARA CONTROL DE EROSIÓN
Son esterillas flexibles, compuestas por fibras o por una matriz tridimensional, que garantizan la protección del
suelo, el refuerzo y el buen establecimiento de la vegetación.
El tipo de manto a utilizar en cada proyecto dependerá de: clima, precipitación, geometría del talud (longitud,
pendiente), tipo de suelo (caracterización geotécnica, contenido químico, biológico, acidez del suelo).
Estos mantos se dividen en dos grandes grupos:
a. Temporales
Este tipo de mantos se utilizan para aplicaciones donde la vegetación natural (por si sola) provee suficiente protección
contra la erosión. Su durabilidad o longevidad funcional comprende entre 1 a 48 meses, la cual se refleja en la
biodegradación o fotodegradación del manto.
Al final de la vida útil del manto se espera que la vegetación se encuentre totalmente establecida y pueda resistir por
sí sola los eventos hidrológicos y climáticos que generan erosión en el suelo.
Dentro de esta clasificación se encuentran el Agromanto y el Ecomatrix.
El Agromanto es un no tejido de fibras de fique y/o fique-coco, dispuestas entre una o dos mallas del mismo
material natural o de polipropileno. Se destaca por su excelente capacidad de resistir los agentes erosivos mientras se
biodegrada, integrándose finalmente al suelo. Se recomienda su uso y aplicación en taludes máximo de 45 grados.
El Ecomatrix es una malla de polipropileno de apariencia natural, color verde, cuya función es proteger la superficie
del suelo de la erosión producida por eventos naturales como lluvias y vientos. Al mismo tiempo, ofrece sombra
parcial y una temperatura adecuada para favorecer el desarrollo de la vegetación. Se recomienda su uso y aplicación
en taludes máximo de 45 grados.
b. Permanentes
Son mantos conformados por fibras sintéticas no degradables, filamentos o mallas procesadas a través de una matriz
tridimensional, con estabilización UV y resistentes a los químicos que habitan en el ambiente natural del suelo. Este
tipo de mantos se instalan donde la vegetación natural, por sí sola, no es suficiente para resistir las condiciones de
flujo y no provee la protección suficiente para la erosión a largo plazo. Los mantos que se emplean para estos casos
tienen las propiedades necesarias para proteger la vegetación y reforzar el suelo, bajo las condiciones naturales del
sitio. Su durabilidad o longevidad funcional va desde los 48 meses hasta los 50 años, aproximadamente. Su forma
3D y su fibra única X3 crea una matriz gruesa de vacíos que atrapan la semilla, el suelo y el agua para un crecimiento
más rápido y más denso de la vegetación, proporcionando un esfuerzo adicional que dobla la capacidad natural.
Dentro de esta clasificación se encuentran el Landlok y el Pyramat.
Landlok es un manto compuesto por fibras sintéticas, no degradables, filamentos, mallas, procesados en una matriz
permanente, tridimensional, estabilizados con UV e inertes a los químicos.
Pyramat, es un manto compuesto por fibras estabilizadas con UV, inerte a los químicos, tejido de alta resistencia.

Las principales aplicaciones para los diferentes tipos de mantos son:
• Protección de Taludes. El uso de mantos en taludes genera una protección y un refuerzo adecuado del suelo,
dependiendo de las características geométricas de los taludes a proteger, generando un buen establecimiento
de la vegetación.
• Revestimiento de Canales. En lugares donde se esperan altas velocidades de agua y esfuerzos cortantes, el uso
de mantos permanentes genera un sistema de revestimiento hidráulico funcional, ambientalmente superior,
debido a que retiene sedimientos, permite la recarga de acuíferos y disminuye la escorrentía.

2NORMAS DE ENSAYO Y
ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

NORMASDEENSAYOYESPECIFICACIONESDECONSTRUCCIÓN
27
Para justificar el uso de un geotextil en determinada función, deben realizarse una serie de ensayos de laboratorio,
que ayuden a predecir el comportamiento de las estructuras reales en las que se va a utilizar.
Existen diferentes normativas dependiendo del país donde estas se apliquen, en este capítulo se hace referencia a
las normas colombianas del INVIAS basadas en las normas dadas por la ASTM, organización fundada en 1898, sin
fines de lucro que ofrece un foro mundial para el desarrollo y publicación de estándares de consenso voluntarios
para materiales, productos, sistemas y servicios.
En cada norma se explicará el concepto fundamental del ensayo, equipo utilizado y el procedimiento, con el fin de
entender la importancia que tienen en las diferentes aplicaciones de los geotextiles.
Como complemento a los ensayos de laboratorio y en la búsqueda de una correcta utilización de los geosintéticos,
en Latinoamérica se han desarrollado algunas especificaciones para la instalación de los mismos, dentro de las que
podemos citar:
Perú:
Ministerio de Transportes y Comunicaciones: Especificaciones Técnicas Generales para Construcción de Carreteras
(EG-2000), en sus secciones:
1.1 Sección 650: Geotextiles (Tablas de especificaciones mínimas para cada aplicación).
1.2 Sección 651: Separación de suelos de subrasante y capas granulares con geotextil (guía de construcción e
instalación, valores de resistencias referidas a la sección 650).
1.3 Sección 652: Subdrenes con geotextil y material granular (guía de construcción e instalación, valores de
resistencias referidas a la sección 650).
1.4 Sección 653: Geotextil para pavimentación (guía de construcción e instalación, valores de resistencias
referidas a la sección 650).
Costa Rica:
“Especificaciones Generales para la construcción de carreteras, caminos y puentes de Costa Rica” CR - 2002.
Ministerio de Obras Públicas y Transportes (MOPT). Consejo Nacional de Vialidad (CONAVI)
• Sección 703 Subdrenajes
• Sección 704 Geosintéticos
• Sección 708 Muros de contención de suelo reforzado con Geosintéticos
Guatemala:
Ministerio de Comunicaciones, Infraestructura y Vivienda: Especificaciones Generales para Construcción de
Carreteras y puentes, en sus secciones:
• Geosintéticos utilizados en movimientos de tierras para terraplenes. Sección 211.
• Zampeado (Rip-Rap). Sección 251.
• Gaviones y Colchones para Revestimiento. Sección 253.
• Muros de retención de suelo estabilizado mecánicamente con Geosintéticos. Sección 255.

• Geosintéticos para pavimentación. Sección 409.
• Subdrenajes. Sección 605.
• Control de Erosión. Sección 801.
• Esteras para el control de la erosión, tejido de primera torsión y sistemas celulares de confinamiento.
Sección 807.
Ecuador:
Ministerio de Transportes: Especificaciones Técnicas Generales para Construcción de Carreteras, en sus secciones:
• Geotextil para Estabilización de Subrasante (Tablas de especificaciones mínimas). Artículo 402-6.
• Geomalla biaxial para Estabilización de Subrasante (Tablas de especificaciones mínimas). Artículo 402-7.
• Membranas sintéticas para estabilización e impermeabilización (encapsulado) de la subrasante. Artículo 402-8.
• Drenes y Subdrenes. Artículo 822.
Colombia:
Así mismo en Colombia se han desarrollado las especificaciones del INVIAS basadas en la AASHTO M288-05 para
la construcción de:
• Separación de suelos de subrasante y capas granulares con geotextil (Artículo 231)
• Estabilización de suelos de subrasante y capas granulares con geotextil (Artículo 232)
• Pavimentación y repavimentación con geotextiles (Artículo 464)
• Subdrenes con geotextil y material granular (Artículo 673)

29
NORMAS DE ENSAYO
2.1 MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA CARGA DE ROTURA Y LA
ELONGACIÓN DE GEOTEXTILES (MÉTODO GRAB) ASTM D-4632, INV E – 901
Esta norma consiste en aplicar a muestras de geotextiles Tejidos y No Tejidos una carga que se incrementa
continuamente en sentido longitudinal, hasta alcanzar la rotura. Los valores para la carga de rotura (tensión
Grab) y la elongación (elongación Grab) del espécimen de ensayo se obtienen de las escalas o diales de las
máquinas, de diagramas de registro autográficos o de computadores interconectados. Esta norma determina
una propiedad índice.
La norma incluye los procedimientos para medir la carga de rotura y la elongación mediante el método Grab, tanto
en estado seco como en estado húmedo; sin embargo, el ensayo normalmente se realiza en seco a menos que se
especifique de otra manera.
El equipo requerido para realizar el ensayo es el siguiente:
1. Máquina para el ensayo de Tracción: la máquina de ensayo debe estar dotada de un dispositivo para medir
longitudes de alargamiento de las probetas, debe garantizar que la velocidad de separación se mantenga constante
con el tiempo y consta de un par de mordazas entre las cuales se coloca el geotextil que va a ser ensayado.
2. Mordazas: las mordazas deben tener superficies de ajuste planas, paralelas y aptas para evitar el deslizamiento
del espécimen durante un ensayo. Cada mordaza debe tener una superficie de 25.4 mm por 50.8 mm, con la
dimensión más larga paralela a la dirección de aplicación de la carga. Las superficies de las mordazas deben ser
iguales y estar alineadas, una respecto de la otra.
El número de muestras necesario para realizar el ensayo es de 10.

PROCEDIMIENTO
1. Se ajusta la distancia entre las mordazas al comienzo del ensayo a 75 ± 1 mm. Se selecciona la escala de carga
de la máquina de ensayo de manera que el valor máximo se presente entre 10% y 90% de la escala total de
carga. Se ajusta la máquina para que opere a una velocidad de 300 ± 10 mm/min.
2. Se asegura el espécimen en las mordazas de la máquina de ensayo, teniendo cuidado que la dimensión larga
esté lo más paralela posible a la dirección de aplicación de la carga. Se debe asegurar que la tensión en el
espécimen sea uniforme a través del ancho sujetado por las mordazas. Se inserta el espécimen en las mordazas
de tal manera que, aproximadamente, la longitud de la tela que se extienda por detrás de la mordaza sea la
misma en cada extremo. Se ubican las mordazas en la mitad y en dirección del ancho.
3. Si el espécimen se desliza de las mordazas, si se rompe en el borde de las mordazas o en éstas, o si por cualquier
razón atribuida a una falla de operación el resultado desciende notablemente por debajo del promedio del
grupo de especímenes, se descarta el resultado y se toma otro espécimen. Se continúa este procedimiento hasta
obtener el número requerido de roturas aceptables.
4. Se enciende la máquina de ensayo de tracción y el dispositivo de medición de área (si se utiliza) y se continúa
efectuando el ensayo hasta producir la rotura. Se detiene la máquina y se reajusta en la posición de calibración
inicial. Se registran e informan los resultados para cada dirección en forma separada.
5. Para evitar el deslizamiento del espécimen en las mordazas, se pueden hacer las siguientes modificaciones:
(1) Las mordazas pueden ser forradas o recubiertas; (2) la tela puede ser protegida bajo el área de la mordaza
o (3) la superficie de la mordaza puede ser modificada. En ningún caso se pueden modificar las dimensiones
establecidas. Si se realiza una de las modificaciones mencionadas, se debe registrar en el informe.
6. Para medir la elongación del espécimen, tanto la longitud inicial como la elongación medida dependen de
la tensión previa aplicada al colocar el espécimen en las mordazas de la máquina. En este caso se asegura el
espécimen con una mordaza de la máquina y se aplica una tensión previa aproximadamente de 0.5% de la
carga de rotura, o una carga inicial especificada para el material en cuestión, antes de sujetar el espécimen
con la otra mordaza.
7. A menos que se especifique de otra manera, se mide la elongación del geotextil con la carga establecida
mediante un dispositivo autograficador, y al mismo tiempo se determina la resistencia a la rotura. Se mide la
elongación desde el punto donde la curva deja el eje de la carga cero, establecido después de aplicar la precarga,
hasta el punto de la fuerza correspondiente en milímetros.
REFERENCIAS
ASTM D 4632-91
ICONTEC 1998 (C16.105/83)

31
2.2 MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE RESISTENCIA AL
PUNZONAMIENTO DE GEOTEXTILES, GEOMEMBRANAS Y PRODUCTOS
RELACIONADOS ASTM D-4833, INV E – 902
Esta norma establece el método para determinar el índice de resistencia al punzonamiento de geotextiles,
geomembranas y productos relacionados y consiste en colocar un espécimen sin tensión, entre las placas circulares
del dispositivo anular de sujeción de la máquina de ensayo. Se aplica una fuerza en la parte central, mediante
una barra de acero sólido, conectada al indicador de carga, hasta que se rompa el espécimen. La máxima fuerza
registrada corresponde a la resistencia al punzonamiento.
El equipo requerido para realizar este ensayo es el siguiente:
1. Máquina para el ensayo de tracción – compresión: La máquina de ensayo es del tipo de coeficiente constante de
extensión (CCE), con registrador gráfico.
2. Dispositivo anular de sujeción: el dispositivo consiste en dos placas concéntricas con un orificio de diámetro
interno de 45 ± 0.025 mm, que permite sujetar el espécimen sin que se deslice. Se sugiere que el diámetro
externo sea 100 ± 0.025 mm y el diámetro de los seis agujeros usados para asegurar el ensamble sea de 8 mm
y que estén igualmente espaciados sobre una circunferencia de radio de 37 mm. Las superficies de estas placas
pueden tener ranuras con anillos en “O” o papel de lija áspero pegado sobre ambas superficies.
3. Aditamento punzante: barra de acero sólido de un diámetro de 8 ± 0.01 mm, con extremo plano con borde
biselado de 45° = 0.8 mm, que hace contacto con la superficie del espécimen de ensayo.
El número de especímenes necesarios para el ensayo es de 15, cortados en forma circular con un diámetro mínimo
por espécimen de 100 mm para facilitar la instalación en el dispositivo anular de sujeción. Las muestras nunca
deberán tomarse cerca de los bordes, se deben tomar a una distancia mínima de 1/10 del ancho del rollo del
geotextil, geomembrana o producto relacionado
PROCEDIMIENTO
1. Se selecciona el intervalo de carga de la máquina de ensayo de tensión, de tal forma que la rotura ocurra entre
el 10% y el 90% de la carga total de la máquina.
2. Se centra y se asegura el espécimen entre el dispositivo anular de sujeción, de tal forma que el espécimen se
extienda más allá de los bordes exteriores de los anillos.
3. Medida de la carga de rotura. Se realiza el ensayo con la máquina a una velocidad de 300 ± 10 mm/min hasta que el
aditamento punzante rompa completamente el espécimen de ensayo. Se toma la carga de rotura que corresponda
a la mayor carga registrada en el instrumento de lectura, durante el ensayo. Esta carga de rotura corresponde a
la resistencia al punzonamiento. En el caso de obtener en el ensayo un doble pico de la carga máxima, el valor a
reportar debe ser el correspondiente al primer pico, descartando el valor del segundo aunque éste sea mayor.
4. Si el espécimen no se rompe debido a su deslizamiento entre los anillos de agarre o si la barra se desliza entre
dos fibras adyacentes sin causar su rotura, estos resultados no serán tenidos en cuenta y deberá ensayarse
otro espécimen.
REFERENCIAS
ASTM D D4833
ICONTEC 3299 (C16.168/91)

2.3 MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA AL
RASGADO TRAPEZOIDAL DE GEOTEXTILES ASTM D-4533, INV E – 903
Este método de ensayo es un índice que permite determinar la fuerza requerida para continuar o propagar un
rasgado en geotextiles tejidos, no tejidos, tejidos de punto y telas estratificadas, por el método trapezoidal.
Esta norma describe el procedimiento para la determinación de la resistencia al rasgado trapezoidal de geotextiles.
Este método corresponde a una propiedad índice y no ofrece la información suficiente para considerarse un criterio
de diseño en todas las aplicaciones de geotextiles.
La resistencia al rasgado trapezoidal de geotextiles tejidos es determinada básicamente por las propiedades de las
cintas o elementos que los constituyen, los cuales están sujetos por las mordazas. En geotextiles no tejidos, debido a
que las fibras están dispuestas de una forma más o menos aleatoria y son capaces de reorientarse en dirección a la
carga aplicada, la máxima resistencia al rasgado trapezoidal de la nueva reorientación se logra cuando se desarrolla
una tensión mayor que la requerida para romper una o más fibras simultáneamente.
El equipo necesario para realizar este ensayo es el siguiente:
1. Máquina de ensayo de tracción: la máquina de ensayo debe estar dotada de un dispositivo para medir longitudes
de alargamiento de las probetas, debe garantizar que la velocidad de separación se mantenga constante en el
tiempo y debe constar de un par de mordazas entre las cuales se coloca el geotextil que va a ser ensayado.
2. Mordazas: deben tener superficies de agarre paralelas, planas y capaces de prevenir el deslizamiento del
espécimen durante el ensayo. Las dimensiones de cada mordaza deben ser 50.8 mm por 76.2 mm (como
mínimo), con la dimensión más larga perpendicular a la dirección de aplicación de la carga.
3. Molde trapezoidal: este molde es opcional y se utiliza para marcar el espécimen.
El número de especímenes necesario es de 10, tomados a una distancia mínima de 1/20 del ancho a partir del borde
de la tela o a 150 mm, escogiendo el menor. De cada muestra se cortan especimenes rectangulares de 76.2 mm por
201.6 mm. Se cortan sentido longitudinal y en sentido transversal.
PROCEDIMIENTO
1. En caso de realizar el ensayo en condición húmeda, éste deberá hacerse dentro de los siguientes dos (2) minutos
después de retirar el espécimen del agua.
2. Se fija la distancia entre las mordazas al iniciar el ensayo en 25 ± 1 mm y se fija el intervalo de carga para la
máquina de ensayos de tal forma que la carga máxima ocurra entre el 15 y el 85% de la escala total. La velocidad
de operación de la máquina se debe mantener constante en 300 ± 10 mm/min.
3. Asegurar el espécimen de ensayo en la máquina sujetándolo a lo largo de los lados no paralelos del trapecio de
tal manera que los bordes de las mordazas estén en línea con el lado del trapecio de 25 mm de longitud y el corte
esté en el centro de las mordazas. Se debe dejar el lado más corto de tal forma que quede tirante y permita que
la tela sobrante quede en forma de pliegues.
4. Poner en movimiento la máquina y registrar la fuerza de rasgado en un gráfico. La fuerza de rasgado puede
alcanzar varios picos, en este caso se deben presentar los diferentes máximos y mínimos y registrar la máxima
fuerza obtenida en Newtons.

33
5. Si el geotextil se desliza entre las mordazas o si 25% ó más del espécimen rompe en un punto entre los 5 mm
cercanos al borde de la mordaza, se puede escoger una de las siguientes alternativas: (1) forrar o recubrir las
mordazas, (2) proteger la tela bajo el área de las mordazas; (3) modificar la superficie de la mordaza. Si una de las
modificaciones anteriores es escogida, ésta debe ser indicada en el informe. En ningún caso se pueden modificar
las dimensiones establecidas.
6. Si el resultado de un ensayo individual se desvía 25% ó más del promedio de los resultados del ensayo de una
muestra, éste no debe ser tenido en cuenta, y un espécimen adicional debe ser ensayado. Calcular el promedio
excluyendo los valores extremos.
REFERENCIAS
ASTM D 4533
ICONTEC 2003 (C16.113/84)
2.4 MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA AL
ESTALLIDO DE GEOTEXTILES (MÉTODO DEL DIAFRAGMA HIDRÁULICO –
MULLEN BURST) ASTM D-3786, INV E – 904
Esta norma tiene por objeto determinar la resistencia de los geotextiles tejidos y no tejidos al estallido, empleando el
método de ensayo de diafragma hidráulico (Mullen Burst). Esta norma determina una propiedad índice y consiste en
prensar un espécimen de geotextil sobre un diafragma expandible. El diafragma es expandido por presión de fluido
hasta el punto de rotura del espécimen. La diferencia entre la presión total requerida para romper el espécimen y la
presión requerida para inflar el diafragma se reporta como la resistencia al estallido.
Nota: Para los geotextiles tejidos se recomienda usar el ensayo de CBR Modificado GRI GS1-86 para determinar la
resistencia al estallido.
1. Máquina de ensayo de diafragma hidráulico Burst: La máquina de ensayo debe cumplir los requisitos de los
literales (a) al (d). En caso de desacuerdo, se debe utilizar una máquina de ensayo de motor, a menos que el
vendedor y el comprador acuerden otra cosa.
a) Mordazas: las mordazas se utilizan para asegurar firme y uniformemente el espécimen de ensayo, ubicadas
entre dos superficies anulares, planas, paralelas y preferiblemente de acero inoxidable, evitando el deslizamiento
del espécimen durante el ensayo. Se debe usar una presión suficiente para minimizar el deslizamiento.
b) Las superficies de prensado superior e inferior deben tener un diámetro externo de mínimo 75 mm y
aberturas coaxiales de 31 ± 0.75 mm de diámetro. Las superficies de las mordazas entre las cuales se coloca
el espécimen deben tener ranuras concéntricas espaciadas 0,8mm como mínimo y una profundidad mayor
a 0,015 mm desde el borde de la abertura. Las superficies de las mordazas deben ser metálicas y cualquier
borde que pueda causar corte debe ser redondeado a un radio máximo de 0,4 mm. La mordaza inferior debe
estar integrada con la cámara de presión en la cual un tornillo opera para generar una presión en un medio
líquido a una tasa constante de 95 ± 5 ml/min contra el diafragma de caucho.
c) Diafragma: el diafragma debe ser de caucho sintético moldeado de 1,80 ± 0,05 mm de espesor, con un
refuerzo central. El diafragma se coloca entre la mordaza de prensado inferior y el resto del aparato, de tal
forma que antes que el diafragma se extienda por presión inferior, el centro de su superficie superior esté

por debajo del plano de la superficie de sujeción. La presión requerida para levantar la superficie libre del
plano del diafragma deberá ser de 30 ±5 kPa. Esta presión deberá ser revisada por lo menos una vez al mes,
haciendo puente con un manómetro adecuado para medir esa presión. El diafragma se deberá inspeccionar
frecuentemente para ver si hay distorsión permanente y renovarlo si es necesario.
d) Medidor de presión: se debe utilizar un medidor de máxima presión de tipo Bourdon, con una capacidad
adecuada, graduado en libras y con una precisión dentro del rango de su escala del 1% de su capacidad
máxima. La capacidad del medidor debe ser tal que las lecturas individuales se localicen entre el 25% y el
75% de la capacidad total.
e) Sistema hidráulico de presión: consiste en un medio de aplicación de presión hidrostática con un incremento
controlado en la parte inferior del diafragma hasta que el espécimen de ensayo estalle. La presión se aplica
por medio de un fluido que se desplaza a una tasa de 95 ± 5 ml/min. El fluido es desplazado en la cámara
de presión del aparato por medio de un pistón. El fluido recomendado es un USP químicamente puro con
96% de glicerina. El sistema hidráulico, incluyendo los medidores (manómetros), debe ser montado de tal
forma que quede libre de vibraciones externas inducidas. Debe existir un medio para que en el instante del
estallido del espécimen se interrumpa cualquier aplicación posterior de presión y para mantener inalterable
el contenido del recipiente de presión hasta que la presión total de estallido y la requerida para expandir el
diafragma indicadas en el manómetro, sean registradas.
Nota: Se puede usar Etilenglicol para sustituir la glicerina.
f) Láminas de aluminio para calibración del equipo: láminas de aluminio ensayadas previamente, con una
resistencia al estallido entre 70 y 790 kPa, se emplean para verificar el correcto funcionamiento del equipo.
El número de especimenes para este ensayo es de 10, tomados a una distancia mínima de 1/10 del ancho a partir
del borde de la tela. De cada muestra se cortan especímenes cuadrados de 125 mm de lado o circulares de 125 mm
de diámetro.
PROCEDIMIENTO
1. Aparato de impulsión manual
a) Se inserta el espécimen acondicionado bajo el trípode, tirando el geotextil a través de la base, se prensa
ajustándolo hasta el nivel de prensado, girándolo a la derecha tanto como sea posible.
b) Se gira el volante manual en el sentido de las agujas del reloj, a una tasa uniforme de 120 rpm hasta que la
muestra rompa.
c) Se para de girar el volante en el instante de rotura del espécimen.
d) Inmediatamente después de la rotura y en rápida sucesión, se alivia el nivel de prensado sobre el espécimen.
Luego se disminuye el esfuerzo sobre el diafragma por movimiento del volante en sentido contrario a las
agujas del reloj hasta su posición inicial y se registra la presión requerida para inflar el diafragma (presión de
tara). Se registra la presión total requerida para la rotura del espécimen.
Nota: Si la presión deja de incrementarse por limitaciones de la escala y el espécimen no se ha roto, se presiona la palanca
de maniobra para retirar la presión; además se indica que la resistencia del geotextil excede las limitaciones dimensionales
del aparato. Si se nota deslizamiento del espécimen se descarta el resultado y se utiliza un nuevo espécimen.
2. Aparato de impulsión por motor
a) Se inserta el espécimen acondicionado bajo el trípode.

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b) Se infla el diafragma. Mientras que el diafragma se esté inflando, se debe asegurar que no haya pérdidas de
presión en el momento de rotura del espécimen. Se registra la presión obtenida.
c) Inmediatamente después de la rotura y en rápida sucesión, se retira la palanca de prensado sobre el espécimen,
luego se alivia la tensión sobre el diafragma y se registra la presión requerida para inflar el diafragma (presión
de tara).
REFERENCIAS
ASTM D 3786-87
ICONTEC 2 678 (C31.051/87)
2.5 MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA PERMEABILIDAD AL
AGUA DE LOS GEOTEXTILES POR MEDIO DE LA PERMITIVIDAD ASTM
D-4491, INV E – 905
Este método de ensayo proporciona procedimientos para determinar la conductividad hidráulica (permeabilidad
al agua) de los geotextiles en términos de permitividad bajo condiciones de ensayo estandarizadas, sin someter el
espécimen a carga normal. Esta norma incluye dos procedimientos:
El ensayo de cabeza constante y el ensayo de cabeza variable.
1. Ensayo de cabeza constante: se mantiene una cabeza de 50 mm de agua sobre el espécimen de geotextil
durante el ensayo. Se determina el caudal por método volumétrico. El ensayo de cabeza constante es usado
cuando el caudal de agua que pasa a través del geotextil es tan grande que se dificulta tomar lecturas en el
cambio de la cabeza con respecto al tiempo.
2. Ensayo de cabeza variable: se establece una columna de agua que pasa a través del espécimen de geotextil y
se toman las lecturas de los cambios de cabeza con respecto al tiempo. El caudal de agua a través del geotextil
debe ser lo suficientemente lento para obtener medidas exactas.
Nota: Se ha demostrado que los datos obtenidos utilizando cualquiera de los dos ensayos arrojan resultados
concordantes. La selección del método de ensayo se deja a criterio del responsable del ensayo.
El equipo requerido para realizar este ensayo deberá conforme a uno de los siguientes arreglos:
a. Los aparatos deben ser capaces de mantener una cabeza constante de agua en el geotextil que está siendo
probado.
b. Los aparatos deben ser capaces de ser usados como el aparato del ensayo de cabeza variable.
1. El aparato en sí no debe intervenir en el establecimiento de los parámetros del ensayo (caudal, cabeza, sección
transversal, tiempo). Se debe establecer una curva de calibración (caudal vs cabeza) para el aparato sólo con el
propósito de establecer las correlaciones correspondientes
2. El dispositivo consiste en una unidad alta y una baja, las cuales están sujetas la una de la otra. El espécimen
geotextil es colocado en la parte inferior de la unidad alta. El dispositivo tiene además un tubo para la medición
del valor de la cabeza constante. La válvula colocada en el tubo de descarga permite ajustes de la cabeza de agua
en la parte inferior del espécimen.

3. Para obtener resultados confiables, se debe usar agua limpia y deaireada usando una bomba de vacío de 710
mm de mercurio (Hg) por un periodo de tiempo que lleve el contenido de oxígeno disuelto del nivel más bajo
hasta un máximo de seis (6) partes por millón. El contenido de oxígeno disuelto podrá ser determinado por
un aparato químico comercial disponible o por un medidor de oxígeno disuelto. El agua deaireada se debe
almacenar en un tanque cerrado hasta alcanzar la temperatura de laboratorio.
Nota: El sistema de eliminación de aire podrá ser un sistema comercial disponible o podrá consistir en una bomba de
vacío capaz de remover un mínimo de 150 l/min de aire conectado con un tanque de almacenamiento no colapsable,
con capacidad suficiente para almacenar una serie de pruebas o por lo menos una prueba al mismo tiempo.
Con el propósito de obtener un valor representativo de la permitividad se deben tomar especímenes de cada
metro cuadrado a ensayar y seleccionar cuatro (4) especímenes cortados de acuerdo con las dimensiones y las
recomendaciones del aparato disponible. El diámetro de los especímenes deber ser mínimo de 25 mm.
Para acondicionar los especímenes, estos deben saturarse en la muestra de agua deaireada dentro de un recipiente
cerrado, manteniéndolo por un periodo de dos (2) horas bajo las condiciones de laboratorio.
PROCEDIMIENTO ENSAYO DE CABEZA CONSTANTE
1. Ensamblar el aparato con la muestra en su lugar.
2. Abrir la válvula de purga, empiece a llenar el sistema a través de la tubería de medición con agua desaireada, si
se llena de esta forma se obliga a que el aire atrapado salga del sistema y/o del geotextil.
Nota: El agua debe estar en el nivel inferior del espécimen de ensayo en el momento la colocación del espécimen.
3. Cerrar la válvula de purga una vez que el agua salga a través de ésta. Continuar con el llenado del aparato con
agua deaireada, hasta que el nivel de agua alcance el reboce.
4. Con el agua fluyendo en el sistema a través de la entrada de agua, ajustar la tubería de descarga con una tasa
de flujo de agua dentro del aparato hasta obtener 50 mm de cabeza de agua sobre el geotextil. Esta es la cabeza
(h) bajo la cual la prueba puede ser llevada a cabo inicialmente.
5. Sumergir un tubo acoplado a la fuente de vacío hasta la superficie del geotextil, luego se debe mover el tubo
suavemente sobre la superficie mientras que se aplica una ligera aspiración con el propósito de remover cualquier
partícula de aire atrapada que pueda estar dentro o sobre el espécimen. Si es necesario, ajuste la cabeza a 50
mm después de remover la aspiradora.
6. Registrar los valores de tiempo (t), caudal (Q) recogidos del tubo de descarga y temperatura del agua (T),
sosteniendo la cabeza a 50 mm. Hacer al menos 5 lecturas por espécimen y determinar el valor promedio de la
permitividad por espécimen.
Nota: El caudal debe ser medido en mililitros (ml) y luego convertido a milímetros cúbicos (mm3
) para el cálculo de
permitividad. (1 ml = 1000 mm3
).
7. Después de que la primera muestra ha sido probada bajo una cabeza de 50 mm, usando la misma muestra,
empezar con 10 mm de cabeza y repetir el procedimiento. Incrementar la cabeza en 5 mm después de cada
cinco lecturas, hasta alcanzar 75 mm. Usar esta información para determinar la región de flujo laminar. Trazar
la tasa de flujo volumétrico v contra la cabeza. La cantidad de flujo Q debe ser corregida para 20ºC. La porción
inicial de la línea recta de la gráfica define la región del flujo laminar. Si los 50 mm de cabeza están fuera de la
región de flujo laminar, repetir el ensayo usando una cabeza de agua en la mitad de la región del flujo laminar.

37
8. Repetir los pasos 8.1 a 8.6 en los tres especímenes adicionales acondicionados previamente.
PROCEDIMIENTO ENSAYO DE CABEZA VARIABLE
1. Realizar el mismo procedimiento descrito en los pasos 1 al 5 del ensayo de cabeza constante
2. Ajustar el tubo de descarga de manera que la salida se encuentre por debajo del nivel del espécimen de ensayo.
3. Ajustar el nivel de agua a 150 mm. Una vez que el agua alcance este nivel, cortar el abastecimiento de agua y
permitir que el nivel de agua descienda a 80 mm. En este punto, comenzar a cronometrar y determinar el tiempo
para el cual el nivel de agua desciende hasta 20 mm (t).
4. Registrar el diámetro interno (d) de la unidad superior, el diámetro (D) de la porción expuesta del espécimen y la
temperatura del agua (T). Hacer al menos cinco lecturas por espécimen ensayado.
5. Repetir el procedimiento de los tres especímenes restantes acondicionados previamente.
REFERENCIAS
ASTM D4491 - 92
ICONTEC 2002
2.6 MÉTODO DE ENSAYO ESTÁNDAR PARA DETERMINAR EL ESPESOR
NOMINAL DE GEOTEXTILES Y GEOMEMBRANAS ASTM D-5199, INV E – 906
El espesor es una de las propiedades físicas básicas usadas en el control de la calidad de muchos geotextiles y
geomembranas. Para el cálculo de algunos parámetros de geotextiles y geomembranas se requiere calcular el valor
del espesor, como en el caso de los coeficientes de permeabilidad, esfuerzo a tensión (índice), ya que el espesor no
es un indicador del desempeño en campo y por lo tanto no se recomienda para especificación.
El espesor de geotextiles y geomembranas puede variar considerablemente dependiendo de la presión aplicada al
espécimen durante su medida. Los cambios observados en la disminución del espesor ocurren cuando se aplican
incrementos en la presión. Para minimizar la variación se usara un tamaño de muestra y presión aplicada para
asegurar que todos los resultados son comparables como se indicara en este método específico.
Este método de ensayo no ofrece los valores de espesor para geotextiles y geomembranas bajo esfuerzos normales
variables. Este método de ensayo determina espesor nominal que no es necesariamente el espesor mínimo.
1. Instrumento para la medición del espesor: el elemento para medir el espesor tendrá una base y un pie que
presiona una de las caras planas y paralelas una a otra a menos de 0.01 mm, calibrada con un diámetro de
56.4 mm, la base deberá extenderse como mínimo 10 mm en todas las direcciones con respecto al borde
del pie que presiona, que a su vez deberá tener un área de 2500 mm2
de sección circular que se usara para
analizar geotextiles. Un calibrador de 6.35 mm se usará para analizar geomembranas. El instrumento deberá
estar en capacidad de medir un espesor máximo de por lo menos 10 mm a una exactitud de ± 0.002 mm. Los
calibradores se construirán para permitir aplicación gradual de presión a una fuerza especifica de 2 ± 0,02 kPa
(0.29 ± 0.003 psi) para los geotextiles y 20 ± 0,2 kPa (2.9 ± 0.03 psi) para las geomembranas. Se puede usar
una carga con peso muerto.

2. La fuerza especificada de 20 kPa puede ser inadecuada para algunas geomembranas HDPE. Se recomienda una
presión en el rango de 50 a 200 kPa para este tipo de geomembranas; hay una gran cantidad de lecturas ficticias
usando 20 kPa de presión.
3. Moldes de corte: los moldes para cortar especímenes deben tener como dimensiones mínimas, un círculo de 75 mm.
El número de especímenes para el ensayo es de 10, para los ensayos en la dirección de la máquina y 10 para los
ensayos en la dirección transversal de la misma.
PROCEDIMIENTO
1. Se ensayan los especímenes acondicionados en atmósfera estándar.
2. Maneje los especímenes de prueba cuidadosamente para evitar alterar el estado natural del material.
3. Con una fuerza aplicada al pie de presión sobre la base (no se debe colocar el espécimen de prueba), ponga
la balanza en cero o grabe la lectura base. Levante el pie de presión, centre el espécimen de prueba sobre la
base, bajo el pie de presión, y lleve el pie de presión a tener contacto con el material. Gradualmente incremente
la presión a 2 kPa (0.29 psi) para geotextiles y 20 kPa (2.9 psi) para geomembranas. Después de que la fuerza
completa ha sido aplicada al pie de presión por 5 s contra el espécimen, grabe el valor del espesor mas cercano
a 0.002 mm y remueva el espécimen del aparato de prueba.
4. Repita el método anterior sobre cada uno de los especímenes que esta usted ensayando.
REFERENCIAS
ASTM D 5199-91
2.7 MÉTODO ESTÁNDAR PARA LA DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO DE
ABERTURA APARENTE (TAA) DE UN GEOTEXTIL ASTM D-4751, INV E – 907
Este método de ensayo consiste en colocar un espécimen de geotextil en un marco de tamiz y sobre él se colocan
unas partículas de cristal graduadas. El conjunto se agita enérgicamente para inducir el paso de las partículas a
través del geotextil. El procedimiento se repite para el mismo espécimen con varios tamaños de partículas de cristal
hasta determinar el Tamaño de Abertura Aparente (TAA). Esta propiedad también se conoce como AOS (Apparent
Opening Size).
Al usar un geotextil como un medio para retener partículas de suelo, se necesita una compatibilidad entre el
geotextil y el suelo adyacente. Este método de ensayo es usado para indicar el TAA en un geotextil, donde se refleja
la dimensión de la abertura más grande disponible para que un suelo pueda atravesarlo.
1. Tamizador: Se usa un tamizador mecánico que imparta movimientos laterales y verticales al tamiz, causando
que las partículas salten y giren al mismo tiempo, presentando así diferentes orientaciones sobre la superficie
del geotextil. El tamizador deberá ser un mecanismo de frecuencia constante que utiliza un brazo recubierto de
corcho o caucho que propicia impactos.
2. Fondo, tapa y tamiz de 200 mm de abertura, designación U.S. estándar.

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3. Material para el tamizado: consiste en unas partículas esféricas de cristal en fracciones de tamaños variables,
se deben preparar por lo menos 50 gramos de cada fracción de tamaño para ser usados antes de empezar
el ensayo.
4. Balanza de la capacidad adecuada para la masa que se anticipa usar y una precisión de ± 0.05 g.
5. Eliminación de la estática: para prevenir la acumulación de electricidad estática, cuando las partículas son
tamizadas sobre la superficie del geotextil. Dispositivos comerciales disponibles o compuestos anti-estáticos se
pueden usar para este fin.
6. Horno de secado.
7. Fondo para la recolección de partículas tamizadas.
PROCEDIMIENTO
1. Pese los especímenes de ensayo y sumérjalos en agua destilada por 1 hora a la atmósfera estándar de ensayo.
2. Realizar la prueba a la temperatura atmosférica para ensayos de geotextiles de tal manera que se prevenga que
la electricidad estática afecte los resultados.
3. Asegurar el geotextil de tal manera que quede templado y sin arrugas. El geotextil no debe ser estirado o
deformado de tal manera que éste cambie o distorsione sus aberturas.
4. Antes de usar las partículas de cristal, tamizarlas en el laboratorio para verificar el tamaño de las mismas.
5. Comenzar el ensayo con las partículas de menor. Colocar 50 gramos de un solo tamaño de partículas en el
centro del espécimen de ensayo.
6. Colocar la tapa y el fondo en el marco del tamiz y tamizar durante 10 minutos.
7. Colocar las partículas que quedan en la superficie del espécimen en un fondo aparte y pesarlas. Incluir las
partículas que se quedan adheridas en el espécimen y en el borde y la tapa del tamiz.
8. Pesar las partículas de cristal que pasan a través del espécimen y registrar la información.
9. Repetir los pasos 3 a 7 usando partículas de la siguiente fracción de mayor tamaño. Repetir el experimento
usando sucesivamente fracciones de tamaño más grande hasta que el peso de las partículas que pasan a través
del espécimen sea 5% o menos del peso inicial. Llevar a cabo el ensayo de tal manera que el porcentaje que pasa
sea menor o igual al 5% del peso inicial.
10. Repetir los pasos para los cinco especímenes de ensayo que corresponden a una misma muestra de laboratorio.
REFERENCIAS
ASTM D4751 - 95
ICONTEC

2.8 MÉTODO DE MUESTREO DE GEOSINTÉTICOS PARA ENSAYOS ASTM
D-4354 Y 4439, INV E – 908
En esta práctica se dan las instrucciones correspondientes para dividir un despacho en lotes y la determinación
del número de unidades de producción en un lote muestra. El número o método para determinar el número de
especímenes para ser ensayados de la muestra de laboratorio están establecidos por el método de ensayo específico,
que evalúa la propiedad del geosintético.
Esta práctica cubre dos procedimientos para el muestreo de geosintéticos para ser ensayados. Se requiere que las
instrucciones de toma de muestras de laboratorio y especímenes de ensayo sean parte de cada método de ensayo
para geosintéticos.
1. El primer procedimiento describe la división del embarque de geosintéticos en lotes y define el tamaño de la
muestra tomada del lote mencionado para establecer la conformidad de las especificaciones.
2. El segundo procedimiento describe el muestreo de las unidades de producción con el propósito de asegurar
la calidad durante el proceso de fabricación. Esto requiere que se conserve el soporte de los valores que se
involucran en el proceso estadístico, durante el proceso de fabricación.
PROCEDIMIENTO A: Muestreo para ensayos de conformidad de especificaciones.
1. División en lotes. Considere como un lote separado cualquier porción de despacho que el usuario esté ensayando,
o que el productor esté ensayando como cantidad de producción planeada, que difiera de otras porciones
en especificaciones, referencias o características físicas. Si las porciones que han sido designadas como lote
separado son enviadas de diferentes plantas de producción, trate cada porción despachada por separado como
un lote separado. Cuando se requiere el muestreo durante la manufactura, considere un lote como si fuera una
cantidad de producción planeada.
2. Determinación del tamaño del lote muestra
a) Tome para el lote muestra, unidades de producción o empaque, como se menciona en una especificación
de material aplicable, o como se acuerde entre el vendedor y el comprador. Considere las unidades de
producción aplicables como las unidades primarias de muestreo.
b) En ausencia de especificaciones del material u otros acuerdos, seleccione aleatoriamente un número de
unidades de producción de cada lote equivalente a la raíz cúbica del número total de unidades incluidas
en el lote. En lote de dos unidades o menos, tome una unidad. Si la raíz cúbica calculada es un número
fraccionario, tome el siguiente número entero de unidades. La Tabla1 muestra el número de unidades a
seleccionar, de lotes de varios tamaños.
c) Si la especificación requiere muestreo durante la manufactura, seleccione las unidades del lote muestra
uniformemente espaciadas en intervalos de tiempo a lo largo del periodo de producción.
d) Para propiedades que sean evaluadas como atributos, las unidades en el lote muestra sirven tanto como
muestras de laboratorio o especímenes de ensayo.
PROCEDIMIENTO B: Muestreo para ensayos de aseguramiento de calidad en la producción
1. División en lotes. Considere como un lote separado cualquier porción de despacho que el usuario esté ensayando
o que el productor esté ensayando como cantidad de producción planeada, que difiera de otras porciones
en especificaciones, referencias o características físicas. Si las porciones que han sido designadas como lote

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separado han sido enviadas de diferentes plantas de producción, trate cada porción despachada por separado,
como un lote separado. Cuando se requiere muestreo durante la manufactura, considere un lote como si fuera
una cantidad de producción planeada.
2. Determinación del tamaño del lote muestra. Utilice la Tabla 2 para determinar el tamaño del lote muestra para
ensayos de aseguramiento de la calidad.
a) Cuando un ensayo de aseguramiento de la calidad es en un tiempo determinado, como la degradación por
los rayos ultravioleta, no se utilizan más ensayos que dos unidades por un lote único. Mantenga la información
sobre el número de dicho ensayo por lote y suministre la información si es requerida por el comprador.
Tabla 1 Número de unidades a ser seleccionadas como lote muestra
Tabla 2 Número de unidades a ser seleccionadas como lote muestra
Aseguramiento de la calidad
REFERENCIAS
ASTM D 4354 - 89
ASTM D 4439
2.9 PRÁCTICA PARA ESTABLECER LA CONFORMIDAD DE
ESPECIFICACIONES DE GEOSINTÉTICOS ASTM D- 4759 Y 4439, INV E – 909
Esta práctica establece el procedimiento para determinar la conformidad de las propiedades de los geosintéticos
frente a unas especificaciones establecidas por parte del diseñador.

Esta práctica ofrece una manera con la que un comprador puede determinar la conformidad de las propiedades de
un geosintético, obteniendo la aprobación o rechazo de un producto según la especificación de los materiales.
Esta práctica ha sido desarrollada con un énfasis especial para la puesta en marcha y realización de un estricto
programa de control de calidad, del que todo geosintético es sometido antes de ser despachado, situación que debe
ser verificada por parte del interventor responsable de la obra.
PROCEDIMIENTO
1. Dividir en lotes, seleccionar las muestras de lote y obtener las muestras de laboratorio tal como lo exige la norma
INV E - 908.
2. Ensayar el número de especímenes, tal como lo establece el método de ensayo que se está aplicando.
3. Si el promedio de los resultados de los ensayos practicados a las unidades individuales de muestreo por cada lote
satisface todos los valores establecidos por las especificaciones, el lote es aceptado.
4. Si el promedio obtenido de una o algunas de las especificaciones establecidas de las unidades individuales
de muestreo del lote no cumple uno o más valores establecidos por las especificaciones, el lote deberá ser
muestreado nuevamente y se deberán realizar los ensayos, excepto lo anotado en el numeral c.
a) Si cualquier unidad individual de muestreo del lote no alcanza los valores especificados, ésta no deberá ser
incluida en el lote para nuevos muestreos.
b) La utilización de las unidades de muestreo que no alcancen los valores especificados, será establecida entre
el interventor y el contratista.
c) Si todas las unidades de muestreo no alcanzan los valores establecidos, se rechazará el lote completamente,
sin posibilidad de re-muestreos y ensayos.
d) El tamaño del re-muestreo deberá ser determinado al menos por lo indicado en el numeral 4.1.
5. El lote es aprobado, si el promedio de los valores de los ensayos de las unidades del remuestreo satisface los
valores establecidos por las especificaciones.
6. El lote se rechazará si el promedio de los valores de los ensayos de las unidades del remuestreo, no satisface uno
o más de los valores especificados.
7. Se rechazará cualquier lote que no alcance las especificaciones.
REFERENCIAS
ASTM D 4759 – 88 (Reaprobada 1992)
ASTM D 4439
2.10 MÉTODO DE ENSAYO PARA MEDIR EL DETERIORO DE GEOTEXTILES
A LA EXPOSICIÓN DE LUZ ULTRAVIOLETA Y AGUA, (APARATO DEL TIPO
ARCO XENON) ASTM D-4355, INV E – 910
Este método cubre la evaluación de la disminución de la resistencia a la tensión de geotextiles expuestos a luz
ultravioleta y al agua.

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El aparato para la exposición a la luz y al agua, emplea como fuente de luz un arco de xenón.
Los geotextiles son elaborados con diferentes procesos y formulaciones de polímeros, haciendo que posean diferentes
sensibilidades a la radiación ultravioleta. Esta radiación proveniente del Sol, cambia según el tiempo de exposición,
el ángulo de inclinación sobre el horizonte; condiciones topográficas, atmosféricas y la geografía del lugar. El ensayo
que usa el arco de Xenón no puede simular todas estas variables, por lo que se debe relacionar directamente este
ensayo a la luz artificial, con resultados de ensayos de exposición directa al sol para cada geotextil específico, al igual
que para cada lugar.
Este procedimiento evalúa geotextiles bajo condiciones normalizadas de humedad y temperatura para tres diferentes
periodos de tiempo junto con probetas sin exposición a la luz ultravioleta. Este método de ensayo permite al usuario
desarrollar curvas de degradación de los geotextiles que se estén ensayando.
La curva de deterioro obtenida de este ensayo permite al usuario determinar la forma de como se deteriora un
geotextil cuando está expuesto simultáneamente a la luz ultravioleta y al agua.
1. Aparato de arco Xenón, bien de tipo BH o C: el aparato debe estar en capacidad de exponer a los especímenes a ciclos
de luz solamente, seguido de un rocío de agua junto con exposición a la luz bajo condiciones controladas de atmósfera
de ensayo y deberá estar equipado con un filtro de vidrio de borosilicato tanto interna como externamente.
2. Aparato para ensayo de resistencia: conforme al o descrito para el ensayo GRAB, (ASTM D-4632, o INV E-901).
PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES
Tomar de cada muestra de laboratorio, dos pedazos que posean un metro cuadrado, (1m2
) cada uno. Se debe
desechar una franja en cada borde de la muestra de laboratorio correspondiente a 1/10 del ancho de ésta para
tomar cada una de las áreas de 1 m2
, de donde se tomarán los especímenes de ensayo. Uno de estos será usado
para realizar las evaluaciones en el sentido de la producción o urdimbre y el otro en el sentido transversal o trama.
Se seleccionarán aleatoriamente 20 especímenes con una dimensión de 150 mm de largo, por 20 mm de ancho.
PROCEDIMIENTO
Usar el aparato de ensayo Xenón - Argón tal como lo establece la practica G 26, usando al método A y aparato
tipo BH o C. Se usará un ciclo de cámara de 120 minutos, como se define a continuación. 90 minutos de luz a una
temperatura de 65 +/- 5 °C, de panel negro, y 30 +/- 5% de humedad relativa, seguido de 30 minutos de luz y rocío
de agua.
Cuando estén disponibles radiómetros capaces de medir porciones discretas de espectro continuo, se establecerá un
nivel de radiación mínimo de 0.35 W/m2
con una pasabanda de 1nm a 340 nm.
Cuando no se cuente con radiómetros, se determinará el nivel de wattios según la practica G 26.
Aleatoriamente seleccione 5 especímenes por cada dirección principal de la muestra de laboratorio y a los que se les
asignará a cada uno los siguientes tiempos de exposición: 0 (sin exposición),150, 300 y 500 horas. Coloque en el
aparato 15 especímenes de cada dirección principal tomados de la muestra de laboratorio, se colocara con la cara
que estará más expuesta en el campo, de tal forma que quede más expuesto ése lado dentro del aparato.

Rote la posición de los especímenes como se establece en la práctica G-26. al final de cada tiempo de exposición,
extraiga del aparato 5 especímenes de cada dirección para ser sometidos al ensayo de tensión Grab, INV E - 901,
(ASTM D 4632).
REFERENCIAS
ASTM D 4355-92
2.11 MÉTODO ESTÁNDAR PARA DETERMINAR LA RETENCIÓN
DE ASFALTO DE GEOTEXTILES USADOS EN REPAVIMENTACIONES
ASFÁLTICAS ASTM D-6140, INV E – 911
Esta norma consiste en medir la capacidad de retención asfáltica de los geotextiles de repavimentación la cual se
define como el volumen de cemento asfáltico retenido por geotextiles de repavimentación por unidad de área del
espécimen después de ser sumergido en cemento asfáltico. El uso de este método esta dado para establecer un
valor índice para proveer criterios estándar y una base para reportes uniformes.
Los especímenes de ensayo son pesados individualmente antes de ser sumergidos en cemento asfáltico que será
usado para la capa superior. El cemento asfáltico se mantiene a una temperatura específica.
Después de ser sumergidos, los especímenes son colgados para ser secados en horno por un periodo de tiempo
especificado en el horno a la misma temperatura. Después de haber sido completado el proceso de ser los
especímenes sumergidos y secados, cada espécimen es pesado y la retención asfáltica es determinada.
Este método de ensayo se refiere al procedimiento para determinar la retención de asfalto para geotextiles.
Geotextiles de repavimentación son usados en un sistema de membrana textil como intercapa en pavimentos previa
a la colocación de una capa asfáltica superior.
1. Escala o balanza: la balanza debe tener una capacidad y una sensibilidad suficiente para pesar los especímenes
con una precisión de ± 0.1 gramos. La precisión de la escala deberá ser certificada por una autoridad
reconocida.
2. Troquel de corte: el troquel debe medir 100 mm por 200 mm (4 por 8 pulg) con una tolerancia de 1mm (1/16
pulg) en cada dimensión.
3. Horno convencional mecánico: deberá tener la capacidad de mantener la temperatura requerida de ensayo con
una tolerancia de ± 2°C (4°F).
4. Cemento Asfáltico: debe cumplir con unas condiciones de penetración 60 – 70 décimas de milímetros, o
equivalente, o recomendado por la agencia especifica. El cemento asfáltico no deberá ser usado por más de
tres series de ensayos. Calentar y enfriar repetidamente pueden variar los resultados del ensayo debido al
manejo del asfalto.
Nota: Calentar y enfriar el asfalto repetidamente puede cambiar la viscosidad de este y conducir a valores más altos
de retención de asfalto. Si se observa una tendencia de incremento en los valores de retención asfáltica, el cemento
asfáltico debería ser cambiado.

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El número de especímenes necesarios para la prueba es de cuatro, cortados en la dirección transversal de la maquina
y cuatro especímenes en la dirección de la maquina para cada muestra con una dimensión de 100 por 200 mm.
PROCEDIMIENTO
1. Seleccione en forma aleatoria cuatro especímenes en la dirección transversal y longitudinal de la maquina con
una medida de 100 por 200 mm (4 por 8 pulgadas) de la muestra individual de ensayo.
2. Acondicione los especímenes de ensayo individualmente y luego péselos de manera individual con aproximándolos
al 0.1 gr.
3. Precaliente el cemento asfáltico a 135 ± 2°C (275 ± 4°F).
4. Sumerja de los especímenes de ensayo en el cemento asfáltico especificado mantenido a una temperatura de 135
± 2°C (275 ± 4°F) en un horno convencional mecánico. Mantenga los especímenes sumergidos por 30 min. Dos
mordazas pueden ser colocadas en el geotextil, una en cada extremo para facilitar la manipulación del espécimen.
5. Después de la sumersión requerida, remueva el cemento asfáltico adicional de los especimenes saturados y
cuélguelos para que se sequen (Longitud mayor vertical) en el horno a 135 ± 2°C (275 ± 4°F). Cuelgue los
especímenes de ensayo por 30 minutos de un extremo y luego 30 minutos del otro extremo para obtener
una saturación uniforme del geotextil. Antes de cambiar la dirección del colgado de la muestra, coloque dos
mordazas en la parte inferior, lo cual hará más fácil colgar el espécimen. Después de que el espécimen es
asegurado remueva la primera mordaza.
6. Permita que el cemento asfáltico se enfríe por 30 minutos y luego deseche cualquier exceso de cemento asfáltico
tales como los goteos en los bordes, después de remover las mordazas que sostenían el espécimen.
7. Pese los especímenes saturados con una precisión de 0.1 gramos.
Nota: Se ha encontrado que este procedimiento puede no resultar en una completa saturación para geotextiles
con una masa por unidad de área mayor a 170 g/m2
. Para estos geotextiles, el interior de los especímenes debe ser
inspeccionado visualmente buscando fibras que no han sido bañadas con asfalto. Si esta condición es encontrada,
debe ser reportada con los resultados del ensayo.
REFERENCIAS
ASTM D 6140-00
2.12 MÉTODO ESTÁNDAR PARA MEDIR LA MASA POR UNIDAD DE
ÁREA DE GEOTEXTILES ASTM D-5261, INV E – 912
En esta norma se dan las instrucciones para determinar la masa por unidad de área mediante la medida del peso
de los especímenes de ensayo de dimensiones conocidas, obtenidos de lugares variados sobre el ancho total de la
muestra de laboratorio. Los valores obtenidos se promedian para obtener la masa promedio por unidad de área de
la muestra de laboratorio, la que a su vez se usará para determinar el valor mínimo promedio por rollo del lote, como
resultado de la evaluación comparativa con los otros valores correspondientes de las muestras del lote.
Estemétododeensayoesutilizadoparadeterminarsiungeotextilcumpleconlamasaporunidaddeáreaestablecidapor
las especificaciones técnicas de un proyecto. Este método también puede ser utilizado para establecer la conformidad
de un material dentro de las actividades de control de calidad durante el proceso industrial de producción.

El equipo requerido para realizar este ensayo es una balanza, calibrada y con capacidad de hasta 5000 g con una
precisión de 0.01 g.
El mínimo número de especímenes de ensayo será de 5, obtenidos de manera que representen el ancho del rollo y
en combinación con un área mínima de 100000 mm2
. Cada espécimen de ensayo deberá poseer un área mínima de
10000 mm2
. El corte entre especímenes de ensayo tendrá una precisión de ± 0.5% de su área.
No se tomarán especímenes para ensayo dentro de los decimos de ancho de rollo a cada lado medido desde los bordes.
Se acondicionan los especímenes hasta que alcancen la atmósfera para ensayos de geotextiles. Se considera que
se ha alcanzado el equilibrio cuando el incremento en masa del espécimen en pesajes sucesivos, a intervalos no
menores de 2 horas, no exceda el 0.1% de la masa del espécimen.
PROCEDIMIENTO
1. Evaluar el peso de los especímenes acondicionados a la atmósfera para ensayos para geotextiles.
2. Pese cada uno de los especímenes en forma separada, usando una balanza con precisión de 0.01g.
REFERENCIAS
ASTM D 5261-92
2.13 MÉTODO DE ENSAYO ESTÁNDAR PARA DETERMINAR LA
RESISTENCIA AL PUNZONAMIENTO ESTÁTICA DE GEOTEXTILES USANDO
UN PISTÓN DE PRUEBA DE 50 MM DE DIÁMETRO ASTM D-6241, INV E – 913
Esta norma establece el procedimiento para determinar la resistencia al punzonamiento estático de los geotextiles
tomando una muestra que es sujetada por medio de abrazaderas sin ser tensionada entre placas circulares y es
asegurada en una máquina de tensión o compresión, o ambas. Una fuerza es ejercida en el centro de la parte que
esta sin apoyar por un pistón de acero fijo al indicador de carga hasta que ocurre la ruptura. La fuerza máxima
registrada es el valor de la resistencia al punzonamiento.
Esta metodología de ensayo es un índice usado para medir la fuerza requerida para punzonar un geotextil y/o productos
relacionados. El tamaño relativamente grande del pistón provee una fuerza multidireccional en el geotextil.
1. Máquina de Ensayo. debe ser del tipo tasa - constante de Extensión (CRE), con registrador gráfico que se ajuste
a la especificación D 76.
2. El pistón. con un diámetro plano de 50 milímetros ± 1 mm con un borde radial de 2.5 mm ± 0.5 mm.
3. Aparatos de fijación. constan de platos concéntricos con un diámetro interno de 150 mm, capaz de sujetar el
espécimen sin que este se deslice (Él limite del deslizamiento de la muestra durante la prueba es de 5 mm). El
diámetro externo se sugiere sea de 250 mm. El diámetro de los agujeros usados para asegurar la abrazadera en
anillo se sugiere sea de 11 mm y estén igualmente espaciados en un diámetro de 220 mm.

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4. Las superficies de estas placas pueden ser de estrías de caucho en forma de O, o papel lija áspero pegadas en
ambas superficies. Se recomienda que los pernos de 9.5 mm estén soldados al plato inferior de modo que la
placa superior pueda montar sobre los pernos y las tuercas se puedan apretar con facilidad. Un bloque guía
puede facilitar la puesta de la muestra que se quiere fijar. Otros métodos de fijación que eviten el deslizamiento
de la muestra son aceptables.
PROCEDIMIENTO
1. Lleve las muestras al equilibrio de humedad en las condiciones ambientales para evaluar geotextiles. Se considera
haber llegado al equilibrio cuando el aumento en la masa de la muestra en pesajes sucesivos hechos a intervalos
no menores de 2 h no sobrepasa en 0.1 % la masa de la muestra. En la práctica se conoce que en los geotextiles
frecuentemente no es fácil controlar los incrementos de peso y por ende determinar cuando se ha alcanzado el
equilibrio. En estos casos puede ser suficiente en las pruebas de rutina exponer la tela a la atmósfera especificada
por un período de tiempo razonable antes de que los especímenes sean evaluados. En la mayoría de los casos se
ha encontrado que un tiempo de al menos 24 horas es aceptable.
2. Escoja el rango de carga en la máquina de ensayos de tensión de forma que la ruptura ocurra entre 10 y 90 %
de dicho rango.
3. Centre y asegure la muestra entre las placas asegurándose que la muestra se extienda más allá de los bordes
exteriores de las placas luego se sujetar con abrazaderas.
4. Marque en la muestra el círculo interior del anillo. Esto permite controlar el deslizamiento de la muestra.
5. Si se observa un desplazamiento mayor a 5 mm, la prueba debe ser descartada y repetida.
6. Realice el ensayo a una velocidad de 50 mm/min hasta que el pistón de punzonamiento rompa completamente
la muestra. Lea el valor de resistencia máxima y el desplazamiento registrada por el instrumento de medición
durante el ensayo. Para evaluar geotextiles compuestos, puede presentarse un pico doble. Si es así, el valor inicial
debe ser el reportado incluso si el segundo es más alto.
REFERENCIAS
ASTM D6241 – 99
2.14 MÉTODO DE ENSAYO ESTÁNDAR PARA DETERMINAR EL
COEFICIENTE DE FRICCIÓN SUELO - GEOSINTÉTICO Y GEOSINTÉTICO -
GEOSINTÉTICO POR EL MÉTODO DE CORTE DIRECTO ASTM D 5321 – 02
La resistencia al corte entre un geosintético y un suelo, u otro material, es determinado colocando el geosintético y
una o más superficies de contacto, como un suelo, dentro de la caja de corte directo. Una fuerza normal constante
y representativa del nivel de esfuerzos es aplicada sobre la muestra y una fuerza tangencial o cortante es aplicada
al aparato, para que una sección de la caja se mueva en relación a la otra sección, la fuerza cortante es tomada en
función del desplazamiento horizontal entre las secciones de la caja de corte.
La prueba es desarrollada con un mínimo de tres diferentes esfuerzos normales, seleccionados por el usuario, para
modelar las condiciones apropiadas de campo. Los valores tomados de esfuerzo cortante son graficados contra los
esfuerzos normales aplicados usados en la prueba. Los datos de la prueba son representados por la línea de falla
cuya inclinación es el coeficiente de fricción entre los materiales y el punto de corte en el eje de las ordenadas será
el valor de adhesión.

Este método de prueba cubre el procedimiento para determinar la resistencia al corte de un geosintético contra
un suelo, o geosintético contra geosintético, bajo una tasa constante de deformación. El método de prueba se
lleva a cabo para indicar el desempeño de los materiales seleccionados modelando las condiciones de campo. Los
resultados obtenidos por este método, pueden ser limitados en la medida de su aplicabilidad en las condiciones
específicas consideradas para el ensayo.
1. Equipo de corte: el equipo consiste en dos contenedores uno fijo y uno móvil, ambos deben ser capaces de
contener la muestra de suelo húmeda o seca, y deben ser lo suficientemente rígidos para no distorsionar los
resultados durante el ensayo de corte. El contenedor móvil debe tener un mecanismo que asegure el movimiento
de la caja con una fricción mínima y únicamente en la dirección paralela a la fuerza de corte aplicada.
2. Contenedores de la muestra: estos pueden ser cuadrados y rectangulares y deben tener una dimensión mínima
de 30 mm o 15 veces el d85 del suelo de muestra o 5 veces el máximo de la abertura de poros del geosintético
de la muestra. La profundidad de cada caja debe ser de al menos 50 mm o 6 veces el tamaño máximo de la
partícula del suelo de muestra.
3. Equipo de aplicación de carga vertical: debe ser capaz de aplicar y mantener una fuerza normal constante sobre
la muestra durante la prueba. El tipo de aplicación de carga, puede ser por peso, por sistemas hidráulicos o
neumáticos, o pistones.
4. Equipo de aplicación de carga de corte: debe ser capaz de aplicar y mantener una fuerza cortante sobre la
muestra a una tasa de desplazamiento constante en dirección paralela a la caja móvil. La tasa de desplazamiento
debe ser controlada con una precisión de ±10% con un rango de desplazamiento de al menos 6.35 mm/min a
0.025 mm/min. Este equipo debe ser conectado al aparato de prueba de tal manera que el punto de aplicación
de la fuerza este en el plano de la interfase de corte y se mantenga igual para todas las muestras.
5. Indicadores de desplazamiento: estos indicadores deben ser capaces de medir desplazamiento de al menos
75 mm para desplazamientos horizontales y 25 mm para desplazamientos verticales. La sensibilidad de estos
indicadores debe ser de 0.02 mm para desplazamientos horizontales.
6. Preparación del suelo de muestra: en pruebas que utilicen suelo como superficie de fricción se deben llevar las
recomendaciones de compactación dadas en las normas ASTM D 698 o D 1557 o D 3080.
PROCEDIMIENTO
1. Colocar la muestra de suelo en el contenedor inferior, compactándolo al contenido de humedad óptima para
obtener la densidad deseada. Llene el contenedor inferior con suelo hasta alcanzar una altura por encima del
borde de la caja de al menos un medio del d85 del suelo, como se describe en el método de corte directo
(consolidado drenado) del método ASTM D 3080.
2. Colocar el geosintético sobre el suelo de sustrato. Remueva todos los dobleces y arrugas que tenga el
geosintético. Sujete o fije de alguna manera el borde del geosintético y verifique que este en su superficie en
completo contacto con el suelo de sustrato.
3. Fije las dos mitades de la caja de corte, en la posición de inicio, sujete la caja móvil para evitar su movimiento
durante la colocación y compactación del suelo de muestra ubicado sobre el geosintético.
4. El suelo de relleno de la caja móvil debe ser compactado a la densidad y humedad deseada para minimizar el
daño al geosintético.

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5. Aplicación de la carga normal inicial. Si la prueba es para una condición húmeda, se debe saturar el material y
monitorear el desplazamiento vertical hasta que la muestra logre el equilibrio.
6. Si la carga inicial es menor que la carga de prueba, aplicar la carga normal de prueba y monitorear el
desplazamiento vertical, hasta que la muestra llegue al equilibrio. Verifique que el equilibrio es obtenido antes
de proceder.
7. Ubique los indicadores de desplazamiento horizontales y ensamble el equipo de carga cortante.
8. Aplique la fuerza cortante usando una tasa constante de desplazamiento suficientemente lenta para disipar
la presión de poros, como es descrito el método ASTM D 3080. La tasa de corte debe ser definida según los
requerimientos del usuario. Si no existe presión de poros en la muestra, se recomienda aplicar la carga cortante
a una tasa de 1mm/min.
9. Tomar la fuerza cortante en función del desplazamiento horizontal, tomar como mínimo 50 puntos por muestra.
10. Lleve a cabo la prueba hasta que la fuerza cortante aplicada se mantenga constante con un incremento del
desplazamiento. Los rangos de desplazamiento van desde 25 hasta 75 mm que son valores necesarios para
generar una fuerza de corte constante entresuelo y geosintéticos.
11. Remueva la carga normal y desensamble el equipo al final de la prueba. Inspeccione cuidadosamente e
identifique la superficie de falla. Las fallas deben ser consistentes para todas las pruebas realizadas para que los
datos de las pruebas puedan ser comparables.
12. Al final de la prueba se debe tomar una muestra del suelo utilizado para determinar el contenido de humedad
y densidad de la muestra.
13. Repetir el procedimiento por un mínimo de dos esfuerzos de compresión normales adicionales.
14. Graficar los datos de la prueba de fuerza cortante aplicada contra desplazamiento horizontal. Para esta gráfica
identifique los valores máximos de la fuerza cortante. Determine el desplazamiento horizontal para estas
fuerzas cortantes.
REFERENCIAS
ASTM D 5321- 02
ASTM D 698
ASTM D 1557
ASTM D 3080
2.15 MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA TASA DE FLUJO Y LA
TRANSMISIVIDAD HIDRÁULICA DE UN GEOSINTÉTICO UTILIZANDO UNA
CABEZA CONSTANTE ASTM D 4716 – 03
La tasa de flujo por unidad de ancho es determinada midiendo la cantidad de agua que pasa por un espécimen de
prueba en un intervalo específico de tiempo bajo un esfuerzo normal y un gradiente hidráulico especifico.
La transmisividad hidráulica debería ser determinada sólo por pruebas que exhiben una tasa de flujo lineal por
unidad de ancho contra el gradiente relacionado, es decir, flujo laminar.

1. Base: es una superficie plana y lisa, con una medida suficiente para poder alojar al espécimen de prueba. Para
pruebas con geotextiles, todas las superficies deberán estar cubiertas con una capa de caucho para filtraciones.
2. Reservorio: este puede ser de material plástico, de vidrio o metal. Su altura debe ser al menos igual a la longitud
total del espécimen, este debe tener la capacidad de mantener un nivel constante de agua para cualquier altura
de ensayo.
3. Mecanismo de carga: este mecanismo debe ser capaz de generar un esfuerzo normal a la compresión sobre el
espécimen de la prueba en un rango desde los 10 kPa hasta por lo menos 500 kPa sobre un área aproximada de
300 mm por 300 mm que son las dimensiones recomendadas para el tamaño del espécimen.
4. Vertedero de desagüe: debe ser por lo menos del ancho de la base o ancho del espécimen, puede ser rectangular
o triangular y debe estar localizado a una altura mayor a la del espécimen.
5. Colector de desagüe: el colector debe tener el tamaño suficiente para poder captar el flujo de salida del aparato
para poder ser medido para posteriores cálculos.
6. Manómetros: están ubicados a la entrada y a la salida del espécimen, los manómetros deben ser en tubería
transparente y deben tener una altura por lo menos igual a la altura del nivel máximo de agua alcanzado en el
reservorio.
PROCEDIMIENTO
Los gradientes hidráulicos y las superficies de contacto del espécimen son seleccionados por el usuario, ya sea para una
prueba índice o como una prueba de desempeño para modelar una serie de parámetros dados, tan cercano como sea
posible. Estas medidas pueden ser repetidas bajo el incremento del esfuerzo normal seleccionado por el usuario.
1. Poner el material de base, si lo hay, sobre el aparato de prueba.
2. Cortar el espécimen de prueba a las dimensiones requeridas y luego poner el espécimen de prueba sobre el de
base, asegurándose que todas las arrugas, dobleces, etc, sean eliminados.
3. Sellar los lados del espécimen paralelos a la dirección del flujo recubriendo el espécimen de prueba con una
membrana delgada de caucho o plástico, de baja compresividad, usando un sello de borde de caucho o cera
para prevenir la filtración.
4. Poner el recubrimiento sobre el material de prueba, si lo hay.
5. Ubicar el plato de carga en el montaje de prueba, aplicando un pequeño esfuerzo, entre 5 a 10 kPa, e ir
llenando lentamente el embalse con agua, permitiendo que el agua fluya por el espécimen de prueba.
6. Desde este punto de la prueba en adelante, el espécimen debe mantenerse saturado en todo momento.
7. La temperatura de la prueba debe estar controlada y debe mantenerse a 21± 2°C durante la duración de la prueba.
8. Verificar si existen corrientes de flujo en los límites del espécimen, si los hay se debe reacomodar el espécimen
como es requerido en el procedimiento.
9. Poner el espécimen bajo el mínimo esfuerzo normal por un periodo mínimo de 15 minutos.
10. El periodo mínimo de posicionamiento sugerido puede no ser suficiente para pruebas en geosintéticos que puedan
presentar inestabilidad estructural con el paso del tiempo u otra respuesta a la compresibilidad que impacten la
tasa de flujo para esfuerzos aplicados por más de 15 minutos. El periodo de prueba se debe establecer con base
a la compresión a largo plazo y esfuerzos comparables a los que posiblemente se pueda someter el material.

51
11. Para pruebas de desempeño, el periodo establecido de prueba se tiene que extender considerablemente para
poder determinar la tasa de flujo a largo plazo, especialmente para cierto tipo de geosintéticos y secciones que
incluyan suelos que puedan presentar compresiones o deformaciones a largo plazo.
12. Luego de que el periodo de prueba haya finalizado, llenar el reservorio al nivel correspondiente para el gradiente
seleccionado para la prueba.
13. Para determinar el gradiente hidráulico se computa la diferencia entre las elevaciones del nivel del agua entre
el reservorio y los manómetros, dividiendo esta diferencia por la longitud del espécimen de prueba. Para la
mayoría de las pruebas la longitud del espécimen es de 300 mm. Para variar el gradiente se debe ajustar la
altura en el reservorio y calcular de nuevo este valor.
14. En el momento que se observe flujo laminar a través del espécimen, que permita por lo menos un flujo de
0.0005 m3
a través del espécimen. Tomar el tiempo requerido por lo menos por otros 0.0005 m3
de agua
adicionales que pasen a lo largo del espécimen, si este tiempo excede los 15 minutos, anotar la cantidad
recolectada a los 15 minutos para calcular la tasa de flujo por unidad de ancho o la transmisividad hidráulica,
o ambas. Repetir esta lectura por lo menos 3 veces por cada gradiente hidráulico seleccionado.
15. Incrementar el esfuerzo normal a compresión y repetir el procedimiento mencionado para el cálculo de la tasa
de flujo, hasta alcanzar el nivel máximo de esfuerzo deseado.
16. Comparar los datos de la tasa de flujo de cada prueba realizada, en una curva de calibración apropiada para
el aparato. Para la tasa de flujo dada, si el valor del gradiente hidráulico por bloque de calibración es mayor al
5% del gradiente correspondiente al geosintético, entonces los datos de la prueba se invalidan, y el aparato no
puede ser usado para evaluar la condición de la prueba modelada.
17. Repetir el anterior procedimiento para los demás especímenes de prueba.
REFERENCIAS
ASTM D4716 – 03
2.16 MEDIDA DEL POTENCIAL DE COLMATACIÓN DE UN SISTEMA
SUELO – GEOTEXTIL POR LA VARIACIÓN DEL GRADIENTE HIDRÁULICO
ASTM D 5101 – 90
Este método de ensayo es aplicado para determinar el comportamiento que tiene un sistema suelo – geotextil
frente al efecto de la colmatación en la variación de la permeabilidad con el paso del tiempo. El ensayo requiere una
cámara de filtración vertical, un filtro al cual se le aplicará el ensayo y el suelo con el cual se quiera ensayar el filtro.
A este sistema se le hará circular agua a diferentes gradientes hidráulicos y se le medirá en diferentes intervalos de
tiempo las alturas piezométricas y los caudales para así determinar el taponamiento y la permeabilidad del filtro.
1. Cámara de filtración vertical: tres secciones principales, dos anillos con rosca, mangueras y soportes de entrada
a la cámara.
2. Tabla de piezómetros: consta de once tubos paralelos y una escala graduada.
3. Dos recipientes graduados: con una capacidad de 700 cm3
y con una entrada y salida de flujo.

4. Un recipiente graduado: con una capacidad de 100 cm3
para medir caudales.
5. Filtro: si es un filtro diseñado en geotextil sólo se le realiza la prueba a la tela.
6. Sistema de recirculación de agua.
7. Sistema de desaireamiento de agua.
8. Cilindro de madera: 50 mm de diámetro por 150 mm de largo, este cilindro se utilizará para compactar el material.
PROCEDIMIENTO
El agua usada en la prueba debe permanecer a una temperatura ambiente de 16 a 27°C; además tendrá que someterse
a un proceso de desaireación, en donde el aire disuelto en el agua no supere las 6 partes por millón. Si el agua no
se somete a este proceso, se pueden presentar problemas de burbujas de aire, causando una disminución de la
permeabilidad y en consecuencia los datos medidos en el ensayo resultaran errados. La norma ASTM recomienda que
la extracción del aire se debe realizar por medio de una bomba de vacío, la cual absorbe el aire disuelto en el agua.
Ensamble de la Cámara de Filtración
1. Colocar la sección inferior de la cámara de filtración en un lugar totalmente horizontal y de fácil acceso.
2. Colocar el soporte de filtro sobre el anillo interno de la cámara.
3. Enroscar el primer anillo de la cámara.
4. Colocar una capa del material del filtro de 4 cm de espesor.
5. Enroscar la sección intermedia de la cámara de filtración al anillo y sección inferior.
6. Colocar el material del filtro restante hasta el anillo interior de la sección intermedia.
7. Preparar y secar el material que se va a ensayar con una anterioridad de mínimo tres días, después de seco pasar
por el material por el tamiz No. 10 y seleccionar aproximadamente 1350 g del material que pasa. El material
con un tamaño superior al del tamiz No. 10 se puede eliminar.
8. Colocar el material en capas de 25 mm aproximadamente y distribuirlo con una cuchara o una herramienta
parecida. La compactación del material se hace golpeando 6 veces la cámara de filtración con un cilindro
de madera. Cuando el material llegue al borde de la sección superior de la cámara se debe enrasar con una
espátula y retirar el material sobrante.
9. Enroscar el anillo superior de la sección intermedia para enroscar la sección superior al anillo.
10. Conectar con piezómetros 1 al 11 a los respectivos de la tabla de piezómetros.
11. Purgar el sistema con CO2
a un flujo constante de 2 l/min y por un mínimo de 5 min.
12. Remover todas las burbujas de aire presentes en los piezómetros.
13. Conectar el tubo de salida de agua de la cámara, al del recipiente de entrada, e iniciar la operación de llenado.
Cuando el nivel de agua alcance el filtro, iniciar la operación de llenado. Cuando el nivel de agua alcance el
filtro, iniciar una operación de llenado lento (cada media hora se asciende el nivel del agua 25 mm) con el fin
de prevenir la formación de burbujas de aire en el suelo, las cuales distorsionan las medidas.

53
14. Una vez se llene completamente la cámara, se cierra la válvula de ventosa (ubicada en la parte superior de la
cámara) y se deja el sistema en reposo por un espacio de 12 h. Esta operación se realiza con el fin de saturar
completamente el sistema.
15. Revisar y remover de nuevo las burbujas de aire que se encuentren dentro de los tubos de los piezómetros.
16. Medir la temperatura del agua dentro del permeámetro.
Toma de datos:
1. Tomar un datum o nivel de referencia con respecto a la tabla de piezómetros.
2. Conectar el recipiente de entrada al tubo de entrada de la cámara luego calcular y ajustar la elevación de este
para lograr un gradiente hidráulico de 1.
3. Tomar los siguientes datos cada 0, ½, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 24 h.
4. Tiempo en horas (acumulado)
5. Volumen de agua medido en cm3
. Con una duración y cantidad mínima de 30 s y 10 cm3
.
6. Temperatura del agua en °C.
7. El nivel de cada uno de los piezómetros.
8. Después de leer el dato de las 24 h, elevar el dispositivo de entrada hasta obtener un gradiente hidráulico de
2.5. A los 30 minutos escribir todos los datos.
9. Después de leer el dato de la media hora elevar el dispositivo de entrada hasta obtener un gradiente hidráulico
de 5. En este gradiente hidráulico se leen todos los datos a partir de las 0 hasta las 24 h.
10. Después de leer el dato de las 24 h, elevar el dispositivo de entrada hasta obtener un gradiente hidráulico de
7.5. A los 30 minutos escribir todos los datos.
11. Después de leer el dato de la media hora elevar el dispositivo de entrada hasta obtener un gradiente hidráulico
de 10. En este gradiente hidráulico se leen todos los datos a partir de las 0 hasta las 24 h.
12. Siguiendo este procedimiento se puede leer cualquier gradiente que se desee, lo importante es que la elevación
debe ser gradual, siendo el máximo gradiente 2.5 y conservando esta por un mínimo de 30 min.
REFERENCIAS
ASTM D 5101 – 90

55
ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN
ARTÍCULO 231
SEPARACIÓN DE SUELOS DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES CON
GEOTEXTIL
231.1 DESCRIPCIÓN
Esta especificación se refiere al uso de geotextiles para prevenir la mezcla entre los suelos de subrasante y agregados
o materiales seleccionados para conformar subbases, bases, o materiales para construir terraplenes; los que se
colocarán sobre el geotextil de acuerdo a un espesor de diseño y valores de compactación establecidos, en los
sitios señalados por los planos del proyecto o los indicados por el Interventor. Esta especificación se basa en la
supervivencia de los geotextiles frente a los esfuerzos producidos durante la instalación.
231.2 MATERIALES
Las propiedades requeridas del geotextil para separación deben estar en función de la gradación del material
granular, de las condiciones geomecánicas del suelo de subrasante y de las cargas impuestas durante la ejecución
de los trabajos, permitiendo en todo momento el libre paso del agua.
231.2.1 Geotextil
Se emplearán geotextiles Tejidos o No Tejidos elaborados a partir de polímeros sintéticos de cadena larga, compuestos
con un porcentaje mínimo del 95% en peso de poliolefinas o poliéster. El geotextil a utilizar deberá cumplir con las
propiedades mecánicas e hidráulicas que se presentan a continuación.
231.2.1.1 Requerimientos de las propiedades mecánicas
Las propiedades de resistencia de los geotextiles dependen de los requerimientos de supervivencia y de las condiciones
y procedimientos de instalación. Estas propiedades corresponden a condiciones normales de instalación.

Tabla 1 Requerimientos de las propiedades mecánicas del geotextil
(medidas en el sentido mas débil del geotextil)
(1) Los valores numéricos de la Tabla corresponden al valor mínimo promedio por rollo (VMPR). El valor mínimo promedio por rollo, es el valor
mínimo de los resultados de un muestreo de ensayos de un proceso para dar conformidad a un lote que está bajo comprobación, el promedio de los
resultados correspondientes de los ensayos practicados a cualquier rollo del lote que se está analizando, debe ser mayor o igual al valor presentado en
esta especificación y corresponde a la traducción del nombre en Ingles “Minimun Average Roll Value (MARV)”. Desde el punto de vista del productor,
corresponde al valor promedio del lote menos dos (2) veces la desviación estándar de los valores de la producción.
(2) La elongación < 50% hace referencia a los geotextiles tejidos, medida según ensayo INV E-901.
(3) La elongación > 50% hace referencia a los geotextiles no tejidos, medida según ensayo INV E-901.
(4) El valor (VMPR) para la resistencia al rasgado trapezoidal de los geotextiles tejidos monofilamento es de 250 N.
231.2.1.2 Requerimientos de propiedades hidráulicas
Tabla 2 Requerimientos mínimos de propiedades hidráulicas del geotextil
(5) La Permitividad del geotextil debe ser mayor que la permitividad del suelo (Ψg>Ψs). El interventor también podrá exigir una permeabilidad del
geotextil mayor que la presentada por el suelo (kg>ks).
(6) El valor del Tamaño de Abertura Aparente (TAA) representa el valor máximo promedio por rollo.

57
231.2.2 Material Granular
Este material debe cumplir con las especificaciones y características para Afirmado (Artículo 311), Subbase Granular
(Artículo 320) y Base Granular (Artículo 330) en el caso de que se esté proyectando la conformación de estructura
para vía, o con características de material seleccionado para la conformación de terraplenes.
231.2.3 Subrasante
Para considerar que la función de separación se dé por parte del geotextil, el suelo de subrasante deberá presentar
un CBR mayor o igual a 3 (CBR ≥ 3, o que la resistencia al corte sea mayor a 90 kPa aproximadamente) y estar en
condición de no saturación.
231.3 EQUIPO
Se deberá disponer de los equipos necesarios para colocar el geotextil correctamente y el requerido para explotar,
triturar, procesar, cargar, transportar, colocar y compactar el material granular.
231.4 EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOS
231.4.1 Generalidades
El Interventor exigirá al Constructor que los trabajos se efectúen con una adecuada coordinación entre las actividades
de preparación del terreno, la colocación del geotextil y la colocación y compactación del material de relleno, de
manera que el geotextil quede expuesto el menor tiempo.
Será responsabilidad del Constructor la colocación de elementos de señalización preventiva en la zona de los
trabajos, la cual deberá ser visible durante las veinticuatro (24) horas del día. El diseño de la señalización requerirá
la aprobación del Interventor.
231.4.2 Preparación del terreno
La colocación del geotextil sólo será autorizada por el Interventor cuando el terreno se haya preparado
adecuadamente, removiendo los bloques de roca, troncos, arbustos y demás materiales inconvenientes sobre la
subrasante, excavando o rellenando hasta la rasante de diseño, de acuerdo con los datos indicados en los planos del
proyecto o los ordenados por el Interventor.
231.4.3 Colocación del geotextil
El geotextil se deberá extender en la dirección de avance de la construcción, directamente sobre la superficie
preparada, sin arrugas o dobleces. Si es necesario colocar rollos adyacentes de geotextil, éstos se deberán traslapar
o unir mediante la realización de costura, de acuerdo al numeral 231.4.4 de esta especificación. El mínimo traslapo
deberá ser de treinta centímetros (0.30 m) y dependerá tanto del CBR de la subrasante como del tráfico que vaya a
circular sobre la vía durante la construcción. En las curvas, el geotextil puede ser cortado con sus correspondientes
traslapos o costuras, o doblado, para desarrollar la geometría de la curva propuesta.
El mínimo traslapo permitido para las aplicaciones que se refieren a la separación de materiales que trata esta
especificación, es de 0.30 m. Para todo final de rollo el traslapo mínimo será de 1.00 m; en reemplazo de éste traslapo
podrá usarse una costura bajo las condiciones descritas en el numeral 231.4.4, que se expone a continuación.

Tabla 3 Traslapos mínimos
No se permitirá que el geotextil quede expuesto, sin cubrir, por un lapso mayor a tres (3) días.
231.4.4 Elaboración de costuras
Para obtener una buena calidad en las costuras se deben tener en cuenta los siguientes condicionamientos.
Usualmente la costuras tanto realizadas en campo como las desarrolladas durante la manufactura deben considerar
los siguientes aspectos que dependerán del diseño correspondiente y son:
1. Tipo de hilo: Kevlar, Aramida, Polietileno, Poliéster o Polipropileno. No se permitirán hilos elaborados 100% a
partir de fibras naturales, e incluso Nylon. Cuando se propongan hilos compuestos por fibras sintéticas y fibras
naturales, no se permitirán aquellos que tengan 10% o más en peso de fibras naturales. No se permitirán
costuras elaboradas con alambres.
2. Densidad de la puntada: mínimo de 150 a 200 puntadas por metro lineal.
3. Tensión del hilo: debe ajustarse en campo de tal forma que no corte el geotextil, pero que sea suficiente para
asegurar una unión permanente entre las superficies a coser. Si se hace la costura a mano, deberán tenerse los
cuidados necesarios para que al pasar el hilo, el rozamiento no “funda” las fibras del geotextil. Deberán tenerse
en cuenta los requerimientos del inciso 2 del presente numeral.
4. La resistencia a la tensión de la unión, de acuerdo a la norma INV E-901, debe ser mínimo el 90% de la resistencia
a la tensión Grab del geotextil que se está cosiendo, medida de acuerdo a la norma de ensayo, INV E-901.
5. Tipo de costura. Dependiendo del esfuerzo solicitado y el tipo de geotextil, se pueden realizar diferentes
configuraciones para asegurar la correcta transferencia de la tensión.
6. Cantidad de líneas de costura, que se determinarán también según diseño.
7. Tipo de puntada, la que puede ser simple (Tipo 101) o de doble hilo, también llamada de seguridad (Tipo 401).
231.4.5 Colocación del material de cobertura
El material de relleno se descargará en un lugar previamente escogido y autorizado por el Interventor. Luego el
material se esparcirá sobre el geotextil, empleando un método que no dé lugar a daños en el geotextil. No se
permitirá el tránsito de maquinaria sobre el geotextil hasta que se conforme la primera capa de material de relleno
compactada. No se permite el giro de maquinaria sobre la primera capa de material granular.
Para agregados de tamaños menores a 50 mm, el espesor de la primera capa compactada de material de relleno
debe ser mayor a 30 cm. Para agregados de tamaños menores a 30 mm, el espesor de la primera capa compactada
debe ser mayor a 15 cm.
El material de relleno se compactará con el equipo adecuado, para lograr el grado de compactación exigido del material
o el solicitado por el Interventor, antes de dar paso al tráfico temporal sobre la vía o comenzar las labores de colocación
de las siguientes capas. El relleno se llevará a cabo hasta la altura indicada en los planos o la indicada por el Interventor.

59
231.5 CONDICIONES PARA EL RECIBO DE LOS TRABAJOS
231.5.1 Controles
Durante la ejecución de los trabajos, el Interventor adelantará los siguientes controles:
- Verificar el estado y funcionamiento de todo el equipo empleado por el Constructor.
- Verificar que el terreno se prepare adecuadamente y que se cumplan las dimensiones de la rasante de diseño
señaladas en los planos o las ordenadas por él, antes de autorizar la colocación del geotextil.
- Verificar que el material de relleno cumpla las especificaciones del diseño durante el período de ejecución de la obra.
- Supervisar la correcta aplicación del método aceptado, en cuanto a la preparación del terreno, la colocación del
geotextil y la colocación de la capa de relleno.
- Comprobar que los materiales a utilizar cumplan con los requisitos exigidos por la presente especificación.
- Efectuar ensayos de control sobre el geotextil, en un laboratorio independiente al del fabricante y al material
granular del relleno. Los ensayos de control relacionados con el geotextil, deberán hacerse de conformidad con
lo establecido en las normas INV E-909 e INV.E-908
- Verificar que cada rollo de geotextil tenga en forma clara la información del fabricante, el número del lote y la
referencia del producto, así como la composición química del mismo, junto con una declaración del fabricante, que
deberá incluir la información que se exige en el numeral 231.5.3.2 que se refiere a la conformidad del geotextil.
- Comprobar que durante el transporte y el almacenamiento, los geotextiles tengan los empaques que los protejan
de la acción de los rayos ultravioleta, agua, barro, polvo, y otros materiales que puedan afectar sus propiedades
- Medir, para efectos de pago, las cantidades de obra ejecutadas a satisfacción.
231.5.2 Muestreo en obra
Esta actividad de carácter obligatorio, deberá desarrollarse para todo despacho de geotextiles que lleguen a la obra,
para ser usados de acuerdo a los requerimientos establecidos por el diseño o donde el Interventor hubiera aprobado
su utilización y forma parte del proceso de aseguramiento del control de calidad de la construcción, desarrollado
independientemente del programa de control de calidad de la producción o manufactura. Para esto, deberá seguir
lo establecido por las normas INV E-908 e INV E-909 que se refieren a la metodología de muestreo para ensayos y
la práctica para dar la conformidad de las especificaciones de los geosintéticos.
- Para el muestreo en obra se trabajarán rollos estándar con un área entre 400 y 600 m2
. En el caso de rollos con
áreas diferentes, el total de metros cuadrados se deberá convertir a unidades de rollos equivalentes en relación
con 500 m2
.
- Para el muestreo del control de calidad en obra de los geotextiles, por cada envío o despacho de materiales, se
deberá escoger al azar un número de rollos equivalentes a la raíz cúbica de los rollos suministrados por cada
envío o despacho, al que se le dará conformidad o aceptación por parte de la obra y a los que se les utilizará
para el uso que trata esta especificación, teniendo en cuenta que si el número de rollos es mayor o igual a 1000,
el número de muestras seleccionadas debe ser igual a 11.
- De cada rollo se deberán descartar las dos primeras vueltas de geotextil para el muestreo. Posteriormente, se
deberá tomar una muestra como mínimo de un metro lineal por el ancho correspondiente al rollo, verificando

que esté totalmente seca y limpia y se deberá empacar y enviar a un laboratorio distinto al del fabricante,
debidamente identificada (número de lote, referencia del producto, etc.).
- El número de especímenes se determina aplicando lo previsto en las normas de ensayo para evaluar las propiedades
indicadas en la Tabla 1 del Aparte 231.2.1.1 y en la Tabla 2 del Aparte 231.2.1.2 de esta especificación.
231.5.3 Condiciones específicas para el recibo y tolerancias

231.5.3.1 Calidad del geotextil
Cada despacho de geotextil deberá ser sometido a un proceso de conformidad de las especificaciones de acuerdo
con lo establecido en el numeral 231.5.2 y de la normas INV E-909 e INV E-908, para dar conformidad del geotextil
a usar, según los valores establecidos por esta especificación, independientemente que venga acompañado de
una certificación o declaración del laboratorio del fabricante que garantiza que el producto satisface las exigencias
indicadas en los documentos del proyecto. Por ningún motivo se aceptarán geotextiles rasgados, agujereados o
usados. Las especificaciones de los geotextiles deben presentarse en valores mínimos promedio por rollo (VMPR).
231.5.3.2 Declaración del fabricante del geotextil con respecto a su producto
El Constructor suministrará al Interventor una declaración donde se establezca el nombre del fabricante, el nombre
del producto, composición química relevante de los filamentos o cintas y otra información pertinente que describa
totalmente al geotextil.
El fabricante es responsable de establecer y mantener un programa de control de calidad. Este deberá estar disponible
cuando se requiera, mediante un documento que describa el programa de control de calidad de la producción.
La declaración del fabricante hace constar que el geotextil suministrado ofrece valores mínimos promedio por rollo
“VMPR”, de acuerdo a lo establecido en su hoja de especificaciones de producto, obtenidos bajo el programa de
control de calidad del fabricante. La declaración deberá ser extendida por una persona que tenga el reconocimiento
legal, de tal forma que comprometa al fabricante.
Un error en el etiquetado o de presentación de los materiales, será razón suficiente para rechazar estos geotextiles.
231.5.3.3 Calidad de la obra terminada
El Interventor aceptará el trabajo realizado donde las dimensiones y los lineamientos se ajusten a los requerimientos
del proyecto y cuyos materiales y procedimientos de ejecución se realicen según lo prescrito en esta especificación.
231.6 MEDIDA
La unidad de medida del geotextil será el metro cuadrado (m2
), aproximado al décimo del metro cuadrado de
geotextil medido en obra, colocado de acuerdo con los planos y esta especificación, sin incluir traslapos, debidamente
aceptado por el Interventor.
231.7 FORMA DE PAGO
El pago se hará al respectivo precio unitario del contrato por toda obra ejecutada, de acuerdo con los planos y
esta especificación, y aceptada a satisfacción por el Interventor. El material de cobertura se pagará de acuerdo a la
especificación del material utilizado siguiendo el numeral 231.2.2.
ÍTEM DE PAGO
231.1 Geotextil para separación de suelos de subrasante y capas granulares Metro cuadrado (m2
).

61
ARTÍCULO 232
ESTABILIZACIÓN DE SUELOS DE SUBRASANTE Y CAPAS GRANULARES
CON GEOTEXTIL
232.1 DESCRIPCIÓN
Este trabajo consiste en la preparación del suelo de subrasante que se quiere estabilizar y el suministro, transporte
y colocación de materiales compuestos por el geotextil y el suelo granular, en los sitios señalados en los planos del
proyecto o indicados por el Interventor. Esta especificación se basa en la supervivencia de los geotextiles frente a los
esfuerzos de instalación.
232.2 MATERIALES
Las propiedades requeridas del geotextil para estabilización deben estar en función de la gradación del material
granular, de las condiciones geomecánicas del suelo de subrasante y de las cargas impuestas durante la ejecución
de los trabajos, permitiendo en todo momento el libre paso del agua. Esta especificación no es apropiada para el
refuerzo de terraplenes donde las condiciones de esfuerzos puedan causar fallas globales de la fundación o de
estabilidad. El refuerzo de la sección del pavimento es un punto de diseño específico del proyecto.
232.2.1 Geotextil
Se emplearán geotextiles Tejidos o No Tejidos elaborados a partir de polímeros sintéticos de cadena larga, compuestos
con un porcentaje mínimo del 95% en peso de poliolefinas o poliéster. El geotextil a utilizar deberá cumplir con las
propiedades mecánicas e hidráulicas que se presentan a continuación.

232.2.1.1 Requerimientos de propiedades mecánicas
y procedimientos de instalación. Estas propiedades corresponden a condiciones normales de instalación.
Tabla 1 Requerimientos mínimos de propiedades mecánicas del geotextil
(medidos en el sentido mas débil del geotextil)
(3) La elongación ≥ 50% hace referencia a los geotextiles no tejidos, medida según ensayo INV E-901.
232.2.1.2 Requerimientos de propiedades hidráulicas y de filtración
(4) La permitividad del geotextil debe ser mayor que la permitividad del suelo (Ψg > Ψs). La permeabilidad deberá ser mayor que la permeabilidad
del suelo (kg > ks).
(5) El valor del Tamaño de Abertura Aparente (TAA) representa el valor máximo promedio por rollo.

63
232.2.2 Material Granular
Este material debe cumplir con las especificaciones y características para Afirmado (Artículo 311), Subbase Granular
(Artículo 320) y Base Granular (Artículo 330) en el caso de que se esté proyectando la conformación de estructura
para vía, o con características de material seleccionado para la conformación de terraplenes.
232.2.3 Subrasante
Para considerar que la función de estabilización se dé por parte del geotextil, el suelo de subrasante deberá presentar
un CBR entre 1 y 3 (1<CBR< 3, o que la resistencia al corte este entre 30 kPa y 90 kPa aproximadamente) y estar en
condición de no saturación.
232.3 EQUIPO
Se deberá disponer de los equipos necesarios para colocar el geotextil correctamente y el requerido para explotar,
triturar, procesar, cargar, transportar, colocar y compactar el material granular.
de preparación del terreno, la colocación del geotextil y la colocación y compactación del material de relleno, de
manera que el geotextil quede expuesto el menor tiempo.
trabajos, la cual deberá ser visible durante las veinticuatro (24) horas del día. El diseño de la señalización requerirá
la aprobación del Interventor.
La colocación del geotextil sólo será autorizada por el Interventor cuando el terreno se haya preparado
adecuadamente, removiendo los bloques de roca, troncos, arbustos y demás materiales inconvenientes sobre la
subrasante, excavando o rellenando hasta la rasante de diseño, de acuerdo con los datos indicados en los planos del
proyecto o los ordenados por el Interventor.
El geotextil se deberá extender en la dirección de avance de la construcción, directamente sobre la superficie
preparada, sin arrugas o dobleces. Si es necesario colocar rollos adyacentes de geotextil, éstos se deberán traslapar
o unir mediante la realización de costura, de acuerdo al numeral 231.4.3.1 de esta especificación. El mínimo traslapo
deberá ser de sesenta centímetros (0.60 m) y dependerá tanto del CBR de la subrasante como del tráfico que vaya
a circular sobre la vía durante la construcción. En las curvas, el geotextil puede ser cortado con sus correspondientes
traslapos o costuras, o doblado, para desarrollar la geometría de la curva propuesta.
El mínimo traslapo permitido para las aplicaciones que se refieren a la separación de materiales que trata esta
especificación, es de 0.60 m. Para todo final de rollo el traslapo mínimo será de 1.00 m; en reemplazo de éste traslapo
podrá usarse una costura bajo las condiciones descritas en el numeral 232.4.4, que se expone a continuación.

Tabla 3 Traslapos mínimos en función del CBR
No se permitirá que el geotextil quede expuesto, sin cubrir, por un lapso mayor a (3) días.
2. Densidad de la puntada: mínimo de 150 a 200 puntadas por metro lineal.
3. Tensión del hilo: debe ajustarse en campo de tal forma que no corte el geotextil, pero que ea suficiente para
asegurar una unión permanente entre las superficies a coser. Si se hace la ostura a mano, deberán tenerse los
cuidados necesarios para que al pasar el hilo, el rozamiento o “funda” las fibras del geotextil. Deberán tenerse
en cuenta los requerimientos del inciso 2 del resente numeral.
7. Tipo de puntada, la que pueden ser simple (Tipo 101) o de doble hilo, también llamada de seguridad (Tipo 401).
232.4.5 Colocación del material de cobertura
El material de relleno se descargará en un lugar previamente escogido y autorizado por el Interventor. Luego, el
material se esparcirá sobre el geotextil, empleando un método que no dé lugar a daños en el geotextil. No se
permitirá el tránsito de maquinaria sobre el geotextil hasta que se conforme la primera capa de material de relleno
compactada. No se permite el giro de maquinaria sobre la primera capa de material granular.
Para agregados de tamaños menores a 50 mm, el espesor de la primera capa compactada de material de relleno
debe ser mayor a 30 cm. Para agregados de tamaños menores a 30 mm, el espesor de la primera capa compactada
debe ser mayor a 15 cm.
El material de relleno se compactará con el equipo adecuado, para lograr el grado de compactación exigido del
material o el solicitado por el Interventor, antes de dar paso al tráfico temporal sobre la vía o comenzar las labores
de colocación de las siguientes capas. El relleno se llevará a cabo hasta la altura indicada en los planos o la indicada
por el Interventor.

65
232.5.1 Controles
- Verificar que el terreno se prepare adecuadamente y que se cumplan las dimensiones de la rasante de diseño
señaladas en los planos o las ordenadas por él, antes de autorizar la colocación del geotextil.
- Verificar que el material de relleno cumpla las especificaciones del diseño durante el período de ejecución de la obra.
- Supervisar la correcta aplicación del método aceptado, en cuanto a la preparación del terreno, la colocación del
geotextil y la colocación de la capa de relleno.
lo establecido en las normas INV E-909 e INV E-908.
referencia del producto, así como la composición química del mismo, junto con una declaración del fabricante que
de la acción de los rayos ultravioleta, agua, barro, polvo, y otros materiales que puedan afectar sus propiedades.
232.5.2 Muestreo en Obra
con 500 m2
.

El número de especímenes se determina aplicando lo previsto en las normas de ensayo para evaluar las propiedades
El Constructor suministrará al Interventor una declaración donde se establezca el nombre del fabricante, el nombre
“VMPR”, de acuerdo a los establecidos en su hoja de especificaciones de producto, obtenidos bajo el programa de
232.5.3.3 Calidad del producto terminado
232.6 MEDIDAS
232.7 FORMA DE PAGO
El pago se hará al respectivo precio unitario del contrato por toda obra ejecutada, de acuerdo con los planos y
esta especificación, y aceptada a satisfacción por el Interventor. El material de cobertura se pagará de acuerdo a la
especificación del material utilizado siguiendo en numeral 232.2.2.
ÍTEM DE PAGO
232.1 Geotextil para estabilización de suelos de subrasante y capas granulares Metro cuadrado (m2
).

67
ARTÍCULO 464
PAVIMENTACIÓN Y REPAVIMENTACIÓN CON GEOTEXTILES
464.1 DESCRIPCIÓN
Este trabajo consiste en la utilización de geotextiles para conformar una membrana visco-elasto-plástica, la que
puede ser usada sobre pavimentos de concreto asfáltico fatigados y retardar el calcado de fisuras; o bajo nuevas
capas de concreto asfáltico para ofrecer una barrera permanente contra el ingreso del agua. Ambas estrategias
pueden ser usadas en el mantenimiento y construcción de vías pavimentadas, el desarrollo de esta membrana estará
determinado por los sitios señalados en los planos del proyecto o indicados por el Interventor. La membrana descrita
se obtiene mediante la saturación con cemento asfáltico de un geotextil que ha sido colocado sobre la superficie
existente, previa preparación, para luego colocar la nueva capa de concreto asfáltico. Esta especificación se basa en
la supervivencia del geotextil frente a los esfuerzos producidos durante la instalación.
464.2 MATERIALES
464.2.1 Geotextil
Se utilizarán geotextiles elaborados a partir de polímeros sintéticos de cadena larga, compuestos con un porcentaje
mínimo de 95% en peso de poliolefinas o poliéster; del tipo no tejido, punzonado por agujas. Los que deberán
tener la capacidad de absorber la suficiente cantidad de ligante asfáltico y presentar los siguientes requerimientos
de propiedades mecánicas.
464.2.1.1 Propiedades Requeridas
y procedimientos de instalación. Las propiedades corresponden a condiciones normales de instalación.

Tabla 1 Requerimientos del geotextil
(medidos en el sentido más débil del geotextil)
(1) Los valores numéricos de la Tabla corresponden al valor mínimo promedio por rollo (VMPR).El valor mínimo promedio por rollo, es el valor mínimo
de los resultados de un muestreo de ensayos de un proceso para dar conformidad a un lote que está bajo comprobación, el promedio de los resulta-
dos correspondientes de los ensayos practicados a cualquier rollo del lote que se está analizando, debe ser mayor o igual al valor presentado en esta
especificación y corresponde a la traducción del nombre en Ingles “Minimun Average Roll Value (MARV)”. Desde el punto de vista del productor,
(2) La elongación ≥ 50% hace referencia a los geotextiles no tejidos.
(3) La retención asfáltica mínima será de 0.9 l/m2
; sin embargo, la retención asfáltica medida en litros por cada metro cuadrado (l/m2
) para cada
geotextil debe ser suministrada por el fabricante. El valor no indica la tasa de aplicación de asfalto requerido en la construcción, solamente indica el
valor para saturar el geotextil. La retención asfáltica del producto, representa el VMPR suministrado por el fabricante. El valor de retención asfáltica
esta dado en términos de asfalto residual en caso de trabajar con emulsiones asfálticas.
(4) El punto de fusión del geotextil será ≥ 150°C cuando la nueva capa asfáltica sea preparada con asfalto tradicional. El punto de fusión del geotextil
será ≥ 250°C cuando la nueva capa asfáltica sea preparada con asfaltos modificados con polímeros ó cuando la temperatura de compactación supere
los 150°C.
464.2.2 Ligante asfáltico
El material que se utilizará para saturar el geotextil y desarrollar la mencionada membrana visco elastoplástica,
además de garantizar una adecuada adhesión de esta membrana a la base granular o a la mezcla asfáltica existente,
y a la capa superior (capa de refuerzo, o de mantenimiento), podrá ser un cemento asfáltico de penetración 60-70
mm/10 (según el ensayo INV E-706), emulsión catiónica de rompimiento rápido tipo 1 ó una emulsión catiónica
de rompimiento rápido tipo 1 modificada con polímeros, de conformidad con lo establecido por el Artículo 400 de
estas especificaciones, de tal forma que se satisfaga la cantidad de cemento asfáltico establecida por el diseñador. El
geotextil se podrá colocar solo después del correspondiente rompimiento de la emulsión. Los asfaltos diluidos que
contienen solventes no deberán ser usados.
464.3 EQUIPO
Se deberá disponer de los equipos adecuados para la imprimación, la colocación del geotextil, la colocación y la
compactación del concreto asfáltico de la capa de repavimentación, pavimentación o mantenimiento. El irrigador de
asfalto debe ser capaz de aplicar el asfalto o emulsión de liga, a la tasa de aplicación especificada por el diseñador
de manera uniforme. El irrigador también debe estar equipado con una boquilla de aspersión. El equipo mecánico

69
o manual de instalación del geotextil debe ser capaz de instalarlo uniformemente, cuidando de producir la mínima
cantidad de arrugas.
Se deben suministrar los siguientes equipos misceláneos: Escobas de cerda rígida o rodillos para uniformizar la
superficie del geotextil; tijeras o cuchillas para cortar el geotextil; cepillos para aplicar el sellador asfáltico a los
traslapos del geotextil.
Puede requerirse para ciertos trabajos, equipos de compactación neumática para uniformizar la imprimación del
geotextil con el ligante. La utilización de un compactador neumático puede ser requerida especialmente en trabajos
donde se coloquen capas delgadas de mezcla asfáltica, esto se realiza para mejorar la adhesión del geotextil a las
superficies debido a la ausencia de peso y temperatura asociadas con capas delgadas.
de limpieza de la superficie de la base granular terminada o la capa asfáltica antigua, la reparación de grietas, la
imprimación, la instalación del geotextil y la colocación de la capa de mezcla asfáltica, de manera que se minimice
el tiempo de duración de la obra.
trabajos, la cual deberá ser visible durante las veinticuatro (24) horas del día.
464.4.2 Limpieza de la superficie y reparación de grietas
La imprimación e instalación del geotextil sólo serán autorizadas por el Interventor cuando la limpieza de la superficie
y la reparación de las grietas se hayan realizado, de acuerdo a los trabajos indicados en el proyecto y a lo ordenado
por el Interventor.
Para garantizar que la adhesión del geotextil a la capa asfáltica antigua y a la de repavimentación sea la adecuada,
deberá preverse que la superficie sobre la cual se colocarán los rollos de geotextil esté libre de elementos tales
como polvo, agua, vegetación y escombros que pudiesen entorpecer el contacto entre el ligante asfáltico y la
carpeta vieja. Los equipos recomendables utilizados en este tipo de operaciones son compresores neumáticos con
boquillas adecuadas para limpieza o incluso se permite la utilización de escobas, como también se usan equipos
de barrido mecánico.
Después de terminar el proceso de limpieza, las grietas que excedan los tres milímetros (3 mm) de ancho deberán
ser sopladas y selladas de acuerdo con las especificaciones particulares de cada proyecto.
464.4.3 Tasa y forma de aplicación del ligante asfáltico
La cantidad de ligante asfáltico a utilizar depende de la porosidad relativa de la capa antigua y del geotextil a utilizar
en el proceso de repavimentación, para garantizar el desempeño de la membrana visco-elasto-plástica lograda con
la saturación del geotextil. La cantidad de ligante asfáltico deberá ser la suficiente para satisfacer los requerimientos
de la saturación del geotextil. Adicionalmente, se debe incluir la cantidad necesaria para adherir el geotextil y la
nueva capa asfáltica a la superficie de la capa antigua. Para esto, se recurrirá a los cálculos de acuerdo con las
cantidades previstas en el diseño.
Sobre la superficie tratada se deberá extender el ligante asfáltico seleccionado, de tal forma que se obtenga una
distribución uniforme de la tasa calculada y lograr así la mencionada membrana viscoelasto-plástica. Las técnicas de

imprimación requieren que los equipos coloquen el ligante a una tasa uniforme, siendo necesario el uso de equipos
mecánicos, tales como camiones irrigadores. Cuando se utilicen equipos manuales se puede lograr una aplicación
adecuada del ligante, teniendo en cuenta que ésta deberá ser homogénea y uniforme.
464.4.4 Temperaturas de trabajo
Las temperaturas del camión irrigador con cemento asfáltico no deben exceder los 150°C. Los patrones de riego con
emulsiones asfálticas son mejorados con calentamiento. Es deseable un rango de temperaturas entre 55°C y 70°C.
No debe excederse una temperatura de 70°C, puesto que a partir de esta puede romperse la emulsión.
Ni el sellador asfáltico ni el geotextil deben colocarse cuando las condiciones del clima a juicio del Interventor no
sean las adecuadas. Las temperaturas del aire y del pavimento deben ser las suficientes para permitir que el sellante
asfáltico haga que el geotextil permanezca adherido en su sitio.
El geotextil deberá ser colocado sobre el ligante asfáltico con una mínima cantidad de arrugas, antes que el ligante
o cemento asfáltico se enfríe y pierda adhesividad.
La colocación del geotextil podrá realizarse manual o mecánicamente, mediante equipos especiales para la colocación
de los rollos y así de esta manera se podrá eliminar al máximo la formación de arrugas.
Los cuidados principales para el tratamiento de las arrugas incluyen los siguientes:
- Las arrugas y dobleces de más de 25 mm deberán rasgarse y aplanarse siempre en el sentido del avance de los
equipos utilizados en las labores de pavimentación o repavimentación, para evitar levantamientos.
- En el caso de que la arruga o doblez sobrepase los 50 mm, este exceso deberá ser eliminado.
El traslapo del geotextil en reparación de arrugas deberá contemplar el uso de ligante adicional para saturar las dos
capas de geotextil y formar una membrana visco-elasto-plástica uniforme y manteniendo el efecto impermeabilizador
o de disipación de esfuerzos.
Deberá contemplarse la menor dimensión posible para la conformación de los traslapos entre rollos adyacentes;
los traslapos en cualquier dirección, no deberán exceder quince centímetros (15 cm). En las zonas de traslapos se
deberá hacer una imprimación adicional con ligante asfáltico para garantizar la saturación total del geotextil según
las expectativas mencionadas anteriormente.
Para facilitar un mayor contacto del geotextil con el ligante y eliminar en mayor proporción las arrugas del geotextil,
se podrán utilizar equipos mecánicos como es el caso de un compactador de llantas en una pasada sobre el geotextil
transitando a bajas velocidades.
464.4.6 Colocación de la capa nueva asfáltica
Una vez instalado el geotextil se colocará en el menor tiempo posible. La temperatura de colocación de la nueva
capa estará de acuerdo al tipo de mezcla asfáltica que se haya diseñado para el proyecto previamente aprobada
por el interventor. Cuando el asfalto de liga traspasa el geotextil por sobre saturación, de tal forma que se puedan
causar algunos problemas especialmente al transito del equipo de construcción produciendo desprendimientos del
geotextil, se permitirá esparcir una película de arena limpia sobre la huella de las llantas del equipo, para que el

71
exceso sea absorbido por esta arena y se impida el desprendimiento del geotextil. Posteriormente estos excesos de
arena serán retirados para proceder a la colocación de la nueva carpeta asfáltica.
Normalmente no es necesario la utilización de arena, sin embargo en climas muy cálidos es posible que el asfalto
de liga fluya a través del geotextil en algunos puntos de la vía, resultando en una condición poco adecuada para
desarrollar una buena adhesión de la nueva carpeta asfáltica.
Para evitar que la membrana visco-elasto-plástica lograda mediante la correcta colocación del geotextil se desplace y
se produzcan daños, las maniobras de la pavimentadora y demás equipo deben ser graduales y el tráfico sobre esta
superficie deberá ser mantenido a un mínimo posible.
Se deben tener cuidados especiales ante las condiciones climatológicas adversas, no se podrá instalar el geotextil
cuando la capa de pavimento existente esté en condiciones húmedas. En el caso de querer hacer grandes avances
en la instalación del geotextil es necesario prever que no lloverá en la zona. Esta es la única condición que pudiera
llegar a afectar el avance de obra.
Los procesos de colocación de la nueva capa asfáltica serán los establecidos como la buena practica de la ingeniería
lo indica en cuanto a su densificación y demás condiciones de acabado esperado de la vía en consideración.
464.5.1 Controles
- Verificar la limpieza de la superficie de la capa asfáltica antigua y la correcta reparación de las grietas existentes,
de acuerdo a lo definido en la ejecución de los trabajos de esta especificación.
- Vigilar la correcta dosificación de la cantidad de ligante asfáltico según las especificaciones particulares del
proyecto y las previsiones consideradas en esta especificación.
- Verificar la temperatura del ligante en el momento de colocación del geotextil, de acuerdo a lo descrito en la
ejecución de los trabajos de esta especificación.
- Verificar la correcta colocación del geotextil, los tratamientos de las arrugas y los traslapos entre los rollos de
geotextil, de acuerdo a lo descrito en la ejecución de los trabajos de esta especificación.
- Verificar la colocación y la densificación de la nueva capa asfáltica y sus dimensiones, según lo especificado en
el diseño.
- Supervisar la correcta aplicación del método aceptado.
- Comprobar que los materiales a utilizar cumplan con los requisitos de calidad exigidos por la presente
especificación.
- Vigilar las condiciones climáticas durante los procesos de aplicación del ligante asfáltico e instalación del geotextil
y la colocación de la capa asfáltica.
- Efectuar ensayos de control sobre el geotextil, el ligante asfáltico, los agregados pétreos y el material de la
capa de asfáltica. Los ensayos de control relacionados con el geotextil, deberán hacerse de conformidad con lo
establecido en las normas INV E-908 e INV E-909.

de la acción de los rayos ultravioleta, agua, barro, polvo y otros materiales que puedan afectar sus propiedades.
- Medir, para efectos de pago, las cantidades de obra ejecutadas a su satisfacción.
464.5.2 Muestreo en Obra
lo establecido por las normas INV E-908 e INVE-909 que se refieren a la metodología de muestreo para ensayos y la
práctica para dar la conformidad de las especificaciones de los geosintéticos.
con 500 m2
.
El número de especímenes se determina aplicando lo previsto en las normas de ensayo para evaluar las propiedades
indicadas en la Tabla 1 del Aparte 464.2.1.1 de esta especificación.
464.5.3.1 Calidad del ligante asfáltico
La calidad del ligante (cemento asfáltico o emulsión asfáltica), deberá cumplir los requisitos del Artículo 400 de estas
especificaciones.
con lo establecido en el numeral 464.5.2 y de la normas INV E-908 e INV E-909 para dar conformidad del geotextil

73
El Constructor suministrará al Interventor, una declaración donde se establezca el nombre del fabricante, el nombre
cuando se requiera mediante un documento que describa el programa de control de calidad de la producción.
control de calidad del fabricante. La declaración deberá ser expedida por una persona que tenga el reconocimiento
legal de tal forma que comprometa al fabricante.
464.5.3.4 Calidad del trabajo terminado
El Interventor aceptará todos los trabajos de pavimentación o repavimentación donde las dimensiones y los
lineamientos se ajusten a los requerimientos del proyecto y cuyos materiales y procedimientos de ejecución se
ajusten a lo prescrito en esta especificación.
464.6 MEDIDAS
464.6.1 Geotextil
464.6.2 Ligante asfáltico
La unidad de medida del ligante asfáltico será el kilogramo (kg) si se utiliza cemento asfáltico o el litro (L) en caso
de que se emplee emulsión asfáltica.
Nota: Las cantidades de geotextil y material de ligante en exceso de las indicadas en los documentos del proyecto
o las ordenadas por el Interventor, no se medirán para efectos del pago.
464.7 FORMA DE PAGO
El pago se hará al respectivo precio unitario del contrato por toda obra ejecutada, de acuerdo con los planos y esta
especificación, y aceptada a satisfacción por el Interventor.
ÍTEM DE PAGO
464.1 Geotextil para pavimentación y repavimentación Metro cuadrado (m2
)
464.2 Emulsión asfáltica Litro (L)
464.3 Cemento asfáltico Kilogramos (Kg)

75
ARTÍCULO 673
SUBDRENES CON GEOTEXTIL Y MATERIAL GRANULAR
673.1 DESCRIPCIÓN
Este trabajo consiste en el suministro, transporte y colocación de materiales para la construcción de filtros para
subdrenaje compuestos por geotextil y material drenante, en los sitios señalados en los planos del proyecto o
indicados por el Interventor. Esta especificación se basa en la supervivencia de los geotextiles frente a los esfuerzos
de instalación.
673.2 MATERIALES
Esta especificación es aplicable a la colocación de un geotextil contra el suelo para permitir el paso del agua a largo
plazo dentro del sistema de drenaje subsuperficial, reteniendo el suelo adyacente. La función principal del geotextil
en esta aplicación es la filtración. Las propiedades del geotextil para filtración están en función de la gradación del
suelo del sitio y de las condiciones hidráulicas del mismo.
673.2.1 Geotextil
Se usarán geotextiles elaborados con fibras sintéticas, del tipo no tejidos o tejidos . El geotextil escogido en el diseño
deberá tener capacidad para dejar pasar el agua, reteniendo el suelo del sitio. El geotextil a utilizar deberá presentar
los siguientes requerimientos de propiedades mecánicas, hidráulicas y de filtración.
673.2.1.1 Requerimientos de propiedades mecánicas
y procedimientos de instalación. Las propiedades corresponden a condiciones normales de instalación.

Tabla 1 Requerimientos mínimos de propiedades mecánicas del geotextil
(1) Los valores numéricos de la Tabla 1 corresponden al valor mínimo promedio por rollo (VMPR). El valor mínimo promedio por rollo, es el valor
(3) La elongación ≥ 50% hace referencia a los geotextiles no tejidos, medida según ensayo INV E-901.
(4) El valor (VMPR) para la resistencia al rasgado trapezoidal de los geotextiles tejidos monofilamento es de 250 N.
673.2.1.2 Requerimientos de propiedades hidráulicas y de filtración
(5) El porcentaje de suelo que pasa el tamiz No. 200 corresponde a la fracción de la granulometría (INV E-123) del suelo aguas arriba del geotextil.
(6) Los valores del Tamaño de Abertura Aparente (TAA) representan el valor máximo promedio por rollo. Para suelos cohesivos con un índice de
plasticidad mayor a 7, el valor máximo promedio por rollo de Tamaño de Abertura Aparente es 0.30 mm.
673.2.2 Material Drenante
Podrá provenir de la trituración de piedra o roca, o ser una mezcla de ambos y estará constituido por fragmentos
duros y resistentes a la acción de los agentes de intemperismo por lo que deberán tener una alta composición de
materiales siliceos.

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Deberá además cumplir los siguientes requisitos:
673.2.2.1 Granulometría
El material drenante deberá estar constituido por partículas con tamaños comprendidos entre el tamiz (3”) y el tamiz
(1/2”). Si se van a utilizar fragmentos de un solo tamaño, las partículas deben ser de 1”. No se requiere ninguna
gradación especial. Las partículas pueden ser angulares o redondeadas. El material deberá estar limpio, sin material
fino, sin material orgánico y deberá ser durable.
673.2.2.2 Calidad de los agregados
La resistencia a la abrasión deberá ser medida en la Máquina de los Ángeles, según la norma de ensayo INV E-219,
el desgaste no podrá ser mayor al 40 por ciento (40%).
Las pérdidas en ensayo de Solidez (INV E-220), para material granular son las siguientes:
- En sulfato de sodio: 12% máximo
- En sulfato de magnesio: 18% máximo
El índice de desleimiento – durabilidad, medido según la norma de ensayo INV E-236, no deberá ser mayor al 2%.
La cantidad de materia orgánica, según la norma de ensayo INV E-121, deberá ser igual a 0.
673.2.3 Tubería de drenaje
De ser necesario utilizar tuberías de drenaje, estas se ajustarán a las características, diámetros y mínima superficie
de filtración establecidos en el proyecto por el diseñador o por el interventor según sea el caso y estarán de acuerdo
con los diámetros comerciales del mercado, si lo requiere el proyecto. Estos tubos se utilizarán en la construcción de
drenes longitudinales al borde del pavimento.
673.3 EQUIPO
Se deberá disponer de los equipos necesarios para colocar el geotextil y para explotar, triturar, procesar, cargar,
transportar, colocar y compactar el material drenante. También para colocar y compactar el suelo que cubrirá el filtro.
El Interventor exigirá al Constructor que los trabajos se efectúen con una adecuada programación entre las
actividades de apertura de la excavación y de construcción del subdrén, de manera que aquella quede expuesta el
menor tiempo posible para evitar que el material in-situ alrededor de la excavación pierda sus condiciones iniciales
y a la vez se disminuyan los riesgos contraidos con terceros durante la ejecución de la obra.
trabajos, la cual deberá ser visible durante las veinticuatro (24) horas del día.
La construcción del subdrén sólo será autorizada por el Interventor cuando la excavación haya sido terminada,
de acuerdo con las dimensiones, las pendientes, las cotas y las rasantes indicadas en los planos del proyecto o

las ordenadas por el Interventor. La excavación se deberá ejecutar de acuerdo con lo indicado en el Artículo 600
“Excavaciones Varias” del Instituto Nacional de Vías.
673.4.3 Condiciones normales de instalación del geotextil
El geotextil se deberá colocar cubriendo totalmente la parte inferior y las paredes laterales de la excavación, evitando
las arrugas del geotextil, acomodándolo para asegurar un buen contacto con la excavación y dejando por encima
la cantidad de geotextil suficiente para que, una vez se acomode el material drenante, se cubra en su totalidad con
un traslapo de 0.30 m como mínimo o mediante la realización de costura industrial. En caso de que el ancho de la
excavación sea menor a 0.30 m el traslapo mínimo deberá ser igual al ancho de la excavación. Los tramos sucesivos
del geotextil se traslaparán 0.45 m como mínimo y se deberá traslapar o coser el geotextil aguas arriba sobre el
geotextil aguas abajo.
No se permitirá que el geotextil quede expuesto, sin cubrir, por un lapso mayor a (3) días.
2. Densidad de la puntada: Mínimo de 150 a 200 puntadas por metro lineal.
3. Tensión del hilo: debe ajustarse en campo de tal forma que no corte el geotextil, pero que sea suficiente para
asegurar una unión permanente entre las superficies a coser. Si se hace la costura a mano, deberán tenerse los
cuidados necesarios para que al pasar el hilo, el rozamiento no “funda” las fibras del geotextil. Deberán tenerse
en cuenta los requerimientos del inciso 2 del presente numeral.
7. Tipo de puntada, la que puede ser simple (Tipo 101) o de doble hilo, también llamada de seguridad (Tipo 401).
673.4.5 Colocación del material drenante
El material drenante, cuya explotación y elaboración se realizará conforme se indica en el Aparte 500.4.1 del Artículo
500 del Instituto Nacional de Vías, se colocará dentro de la zanja en capas con el espesor autorizado por el Interventor
y empleando un método que no dé lugar a daños en el geotextil o en las paredes de la excavación.
Para las condiciones normales de instalación, la altura máxima de caída del material no deberá exceder un (1) metro.

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El relleno se llevará a cabo hasta la altura indicada en los planos o la autorizada por el Interventor.
673.4.6 Instalación de la tubería
La tubería de drenaje se instalará después de haber colocado entre 3 y 5 centímetros de material drenante en el
fondo de la zanja. Los extremos de cada sección de tubería serán unidos con un pegamento recomendado por el
fabricante de los tubos; este deberá ser utilizado antes de su fecha de vencimiento.
Las pendientes mínimas de instalación se realizarán según lo indicado en los planos o la autorizada por el interventor.
673.4.7 Cobertura del subdrén
Completado el relleno del filtro con material drenante, éste se cubrirá totalmente con el geotextil haciendo los traslapos
o las costuras según los partes 673.4.3 y 673.4.4 de esta especificación. El geotextil se cubrirá inmediatamente con
un material que cumpla las características de subbase granular, colocado y compactado en capas sucesivas, hasta la
altura requerida en los planos o la ordenada por el Interventor. La compactación del material de cobertura deberá
cumplir el 95% del Próctor modificado.
673.5.1 Controles
- Verificar que las excavaciones tengan las dimensiones y pendientes señaladas en los planos o las ordenadas por
él, antes de autorizar la construcción del filtro.
- Vigilar la regularidad en la producción de los agregados durante el período de ejecución de la obra.
- Supervisar la correcta aplicación del método aceptado, en cuanto a la elaboración y colocación de los agregados,
la colocación del geotextil y la colocación de la capa de sello de filtro.
- Supervisar la correcta disposición de los materiales en los sitios definidos para este fin.
lo establecido en las normas INV E-909 e INV E-908.
de la acción de los rayos ultravioleta, agua, barro, polvo, y otros materiales que puedan afectar sus propiedades.
- Supervisar la correcta disposición de los materiales en los sitios definidos para este fin.

673.5.2 Muestreo en obra
con 500 m2
.
deberá escoger al azar un número de rollos equivalente a la raíz cúbica de los rollos suministrados por cada envío
o despacho, al que se le dará conformidad o aceptación por parte de la obra y a los que se les utilizará para el uso
que trata esta especificación, teniendo en cuenta que si el número de rollos es mayor o igual a 1000, el número
de muestras seleccionadas debe ser igual a 11.
- El número de especímenes se determina aplicando lo previsto en las normas de ensayo para evaluar las propiedades
673.5.3.1 Calidad de los agregados
De cada procedencia de los agregados pétreos y para cualquier volumen previsto se tomarán cuatro (4) muestras y
de cada fracción de ellas se determinará el desgaste en a Máquina de Los Ángeles (INV E-219), la solidez (INV E-220),
el desleimiento (INV E-236) y el contenido de materia orgánica. Los resultados deberán satisfacer las exigencias
indicadas en el Aparte 673.2.2.2.
Durante la etapa de producción, el Interventor examinará las descargas de los acopios y ordenará el retiro de los
agregados que, a simple vista, presenten restos de tierra vegetal, materia orgánica y tamaños superiores o inferiores
al máximo y al mínimo especificados. Además efectuará, al menos, una (1) determinación de la granulometría (INV
E-123) por jornada.

81
El Constructor suministrará al Interventor, una declaración donde se establezca el nombre del fabricante, el nombre
673.5.3.4 Calidad del producto terminado
673.6 MEDIDAS
673.6.1 Geotextil
673.6.2 Material drenante
La unidad de medida del material drenante será el metro cúbico (m3
), aproximado al décimo del metro cúbico de
material suministrado y colocado en obra, debidamente aceptado por el Interventor. El volumen se determinará
multiplicando la longitud de la zanja medida a lo largo del eje del subdrén, por el ancho de la misma y por la altura
de colocación del material drenante prevista en el diseño. Este volumen será el que se considera para efectos del
pago del filtro.
673.6.3 Tubería
La unidad de medida de la tubería será el metro lineal (ml), aproximado al décimo del metro lineal de tubería medida
en obra, instalada de acuerdo con los planos y esta especificación, debidamente aceptada por el Interventor.
673.6.4 Material de cobertura
La unidad de medida del material de cobertura será el metro cúbico (m3
), aproximado al décimo del metro cúbico
de material suministrado y colocado en obra, debidamente aceptado por el Interventor.
673.7 FORMA DE PAGO
El pago se hará al respectivo precio unitario del contrato por toda obra ejecutada, de acuerdo con los planos y esta
especificación, y aceptada a satisfacción por el Interventor.

ÍTEM DE PAGO
673.1 Geotextil Metro cuadrado (m2
)
673.2 Material drenante Metro cúbico (m3
)
673.3 Tubería Metro lineal (ml)
673.3 Material de cobertura Metro cúbico (m3
)

83
ARTÍCULO 811
PRODUCTOS ENROLLADOS PARA CONTROL DE EROSIÓN
811.1 DESCRIPCIÓN
Esta especificación se refiere al uso e instalación de sistemas para control de erosión que facilitan el establecimiento
de la vegetación natural en taludes y/o laderas geotécnicamente estables, con el objetivo de controlar el proceso
erosivo. Incluye la instalación de productos enrollados para control de erosión (PECE).
811.1.1 Definiciones
a) Producto Enrollado para Control de Erosión (PECE): es un material temporal o permanente fabricado en rollos y
diseñado para reducir la erosión del suelo y ayudar en el crecimiento, asentamiento y protección de la vegetación
b) Producto Enrollado para Control de Erosión Temporal: para aplicaciones donde la vegetación natural (por sí sola)
provee suficiente protección contra la erosión. Los productos que se utilizan en estos casos tienen la duración y
las propiedades necesarias para establecer la vegetación a corto plazo bajo las condiciones naturales del sitio.
c) Producto Enrollado para Control de Erosión Permanente: para aplicaciones donde la vegetación natural (por si
sola) no es suficiente para resistir las condiciones de flujo y no provee la protección suficiente para la erosión
a largo plazo. Los productos que se emplean en estos casos tienen las propiedades necesarias para reforzar la
vegetación bajo las condiciones del sitio a largo plazo
Los productos enrollados para Control de Erosión pueden ser:
a) Textil de Tejido Abierto (TTA): es un PECE temporal integrado por hilos naturales o sintéticos, tejidos dentro de una
matriz bidimensional, utilizados para brindar control de erosión y facilitar el establecimiento de la vegetación.

b) Mantos para control de erosión (MCE): es un PECE temporal, degradable compuesto de fibras naturales o
sintéticas unidas mecánica, estructural o químicamente para formar una matriz continua que provee control de
erosión y facilita el establecimiento de vegetación.
c) Mantos para refuerzo de la vegetación (MRV): PECE permanente a largo plazo, compuestos por fibras sintéticas no
degradables estabilizadas UV, hilos y/o filamentos procesados en matrices de refuerzo tridimensionales diseñadas
para aplicaciones hidráulicas críticas en donde las descargas proyectadas excedan las velocidades y esfuerzos
cortantes soportados por la vegetación natural. Los MRV deben tener un espesor, resistencia y vacíos suficientes
para permitir retener partículas de suelo y permitir el desarrollo de la vegetación a través de la matriz.
811.2 MATERIALES
811.2.1 Productos Enrollados para Control de Erosión Temporales:
Se deben proveer los productos enrollados para control de erosión temporales de acuerdo a la tabla 811.1 y a lo
siguiente.
a) Tipo 1.A. Redes para control de paja de ultra rápida degradación: Proveer una red para controlar el paja
consistente en una malla sintética fotodegradable de rápida degradación o una red tejida de fibras naturales
biodegradable con una longevidad funcional típica de tres meses y diseñada para uso en taludes o laderas
geotécnicamente estables con inclinaciones hasta de 5H 1V.
b) Tipo 1.B. Manto para control de erosión sin red de ultra rápida degradación: Proveer un manto para control de
erosión compuesto de fibras sintéticas o naturales de rápida degradación trabadas mecánicamente o adheridas
químicamente para formar una matriz continua con una longevidad funcional típica de tres meses y diseñada
para usarse en taludes y laderas geotécnicamente estables con inclinaciones hasta de 4H 1V.
c) Tipo 1.C. Textil de tejido abierto y mantos para control de erosión de red simple y ultra rápida degradación:
proveer uno de los siguientes materiales: (1) Manto para control de erosión compuesto de fibras naturales o
sintéticas degradables mecánicamente unidas por una red de fibras naturales o sintéticas de rápida degradación
para formar una matriz continua; o (2) Un textil de tejido abierto compuesto de hilos poliméricos o naturales de
rápida degradación formando una matriz continua. El material deberá tener una longevidad funcional típica de
tres meses y está diseñado para ser utilizado en taludes o laderas geotécnicamente estables con inclinaciones
hasta de 3H 1V.
d) Tipo 1.D. Manto para control de erosión de red doble y ultra rápida degradación: proveer un manto para control
de erosión compuesto de fibras naturales o sintéticas mecánicamente unidas entre dos redes de fibras naturales
o sintéticas de rápida degradación formando un matriz continua, con una longevidad funcional típica de tres
meses y diseñado para ser utilizado en taludes o laderas geotécnicamente estables con inclinaciones de hasta
2H 1V.
e) Tipo 2.A. Red para control de paja de corto plazo: proveer una red para control de paja consistente en una red
sintética fotodegradable o una red tejida de fibras naturales biodegradables con una longevidad funcional típica
de doce meses y diseñada para ser utilizado en taludes o laderas geotécnicamente estables con inclinaciones
hasta de 5H 1V.
f) Tipo 2.B. Mantos para control de erosión de corto plazo sin red: proveer un manto para control de erosión
compuesto por fibras naturales o sintéticas degradables trabadas mecánicamente o adheridas químicamente
para formar una matriz continua con una longevidad funcional típica de doce meses y diseñada para ser utilizado
en taludes o laderas geotécnicamente estables con inclinaciones hasta de 4H 1V.

85
g) Tipo 2.C. Textil de tejido abierto o manto para control de erosión de red simple de corta duración: se debe
suministrar uno de los dos materiales que se presentan a continuación: (1) un manto para control de erosión
compuesto por fibras degradables naturales o sintéticas procesadas mecánicamente para mantenerlas unidas
por una red simple sintética degradable o de fibras naturales para formar una matriz continua. O (2) Un textil
de tejido abierto compuesto por hilos naturales o poliméricos en una matriz continua. El material debe tener
una longevidad funcional típica de 12 meses y ser diseñado para trabajar en taludes o laderas geotécnicamente
estables con inclinaciones inferiores a 3H:1V.
h) Tipo 2.D. Manto para control de erosión de red doble de corta duración: se debe suministrar un manto
para control de erosión compuesto por fibras degradables naturales o sintéticas procesadas mecánicamente
para mantenerlas unidas entre dos redes sintéticas degradable o de fibras naturales para formar una matriz
continua con una longevidad funcional típica de 12 meses y ser diseñado para trabajar en taludes o laderas
geotécnicamente estables con inclinaciones inferiores a 2H:1V.
i) Tipo 3.A. Redes de control de paja de plazo extendido: proveer una red para control de paja consistente en una
red sintética de degradación lenta o una red tejida de fibras naturales con una longevidad funcional típica de
veinticuatro meses y diseñada para ser utilizado en taludes o laderas geotécnicamente estables con inclinaciones
hasta de 5H 1V.
j) Tipo 3.B. Textiles de tejido abierto o mantos para control de erosión de plazo extendido: se debe suministrar uno
de los dos materiales que se presentan a continuación: (1) un manto para control de erosión compuesto por
fibras de degradación lenta, naturales o sintéticas procesadas mecánicamente para mantenerlas unidas entre
dos redes sintéticas de degradación lenta o de fibras naturales para formar una matriz continua. O (2) Un textil
de tejido abierto compuesto por hilos naturales o poliméricos de degradación lenta en una matriz continua.
El material debe tener una longevidad funcional típica de 24 meses y ser diseñado para trabajar en taludes o
laderas geotécnicamente estables con inclinaciones inferiores a 1,5H:1V.
k) Tipo 4. Textiles de tejido abierto o mantos para control de erosión de largo plazo: se debe suministrar uno de los
dos materiales que se presentan a continuación: (1) un manto para control de erosión compuesto por fibras de
degradación lenta, naturales o sintéticas procesadas mecánicamente para mantenerlas unidas entre dos redes
sintéticas de degradación lenta o de fibras naturales para formar una matriz continua. O (2) Un textil de tejido
abierto compuesto por hilos naturales o poliméricos de degradación lenta en una matriz continua. El material
debe tener una longevidad funcional típica de 36 meses y ser diseñado para trabajar en taludes o laderas
geotécnicamente estables con inclinaciones de hasta 1H:1V.
Tabla 811.1 Productos Enrollados para Control de Erosión

(1) La obtención del máximo factor “C” y resistencia al corte permisible se llevará a cabo en conjunto con la paja preaplicado.
(2) La longevidad funcional es solo una guía. La longevidad funcional podrá variar de acuerdo a las condiciones climáticas y microbiológicas del sitio
del proyecto.
(3) Los valores numéricos de la Tabla corresponden a valores VMPR en la dirección principal. Indican el Valor Mínimo Promedio por Rollo, calculado
como el valor típico menos dos veces la desviación estándar. Estadísticamente, corresponde al 97.7% de probabilidad de confianza, es decir,
cualquier muestra tomada durante una prueba de garantía de calidad, excederá el valor divulgado.
(4) Factor “C” calculado como la tasa de pérdida de suelo con un manto para control de erosión que esté protegiendo un suelo con respecto a la
tasa de la pérdida de suelo sin protección modelado en un ensayo a gran escala. Estos valores se obtienen a partir de pruebas de desempeño de los
productos a pequeña escala utilizando los criterios del método 2 de la ECTC “Erosion Control Technology Council”.
(5) La resistencia mínima a esfuerzos cortantes que podrá soportar el producto (sin vegetación) sin tener daño físico o con pérdida de suelo mayor a
12.7 milímetros uniformes a lo largo de la superficie durante una prueba de flujo por 30 minutos en una prueba a escala real. Esta prueba se deberá
realizar de acuerdo a los criterios del método 3 del ECTC.
(6)Los niveles de esfuerzo cortante permisibles se establecen para cada categoría con base en experiencias históricas con productos categorizados por
el coeficiente de rugosidad de Manning en un rango de 0.01 a 0.05.
(7) Otros métodos de ensayo con pruebas a gran escala pueden ser aceptados.
(8) El límite máximo en términos de longitud del talud para mantos temporales es de 15 metros, para longitudes mayores la aplicación del manto debe
venir acompañada de un diseño de un consultor. Longitud se refiere a la longitud inclinada del talud, cuando el talud presente terrazas la longitud
se refiere a la longitud inclinada entre terrazas. En este caso de debe seleccionar un MRV.
811.2.2 Productos Enrollados para Control de Erosión Permanentes (MRV)
Se deben proveer los productos enrollados para control de erosión permanentes de acuerdo a la tabla 811.2 y a lo
siguiente.
a) Tipo 5.A, Manto para refuerzo de la vegetación permanente: se debe suministrar un manto no degradable para
refuerzo de césped con suficiente espesor, resistencia y espacios vacíos para una permanente protección de
erosión y refuerzo de vegetación en taludes o laderas geotécnicamente estables con inclinaciones no superiores
a 0,5H:1V.
b) Tipo 5.B, Manto para refuerzo de la vegetación permanente: se debe suministrar un manto no degradable para
refuerzo de césped con suficiente espesor, resistencia y espacios vacíos para una permanente protección de
a 0,5H:1V.
c) Tipo 5.C, Manto para refuerzo de la vegetación permanente: se debe suministrar un manto no degradable
para refuerzo de césped con suficiente espesor, resistencia y espacios vacíos para una permanente protección de
a 0,5H:1V.
d) Tipo 5.D, Manto para refuerzo de la vegetación permanente: se debe suministrar un manto no degradable,
100% fibras sintéticas, para refuerzo de la vegetación con suficiente espesor, resistencia y espacios vacíos
para una permanente protección de erosión y refuerzo de vegetación en taludes o laderas geotécnicamente
estables. Esta categoría debe ser usada especialmente cuando en el sitio existen condiciones con cargas altas
y/o requerimientos de supervivencia altos, para cualquier inclinación de talud, incluso para inclinaciones mayores
a 0,5H:1V.

87
Tabla 811.2 Mantos para refuerzo de la vegetación MRV
(1) MRV que contengan componentes degradables, se deben obtener todos los valores de las propiedades establecidas en la tabla únicamente para
la parte del manto no degradable.
(2) Los valores numéricos de la Tabla corresponden a valores VMPR en la dirección principal. Indican el Valor Mínimo Promedio por Rollo, calculado
como el valor típico menos dos veces la desviación estándar. Estadísticamente, corresponde al 97.7% de probabilidad de confianza, es decir,
cualquier muestra tomada durante una prueba de garantía de calidad, excederá el valor divulgado.
(3) La resistencia mínima a esfuerzos cortantes que podrá soportar el producto (con vegetación totalmente establecida) sin tener daño físico o con
pérdida de suelo mayor a 12.7 milímetros uniformes a lo largo de la superficie durante una prueba de flujo por 30 minutos en una prueba a escala
real. Esta prueba se deberá realizar de acuerdo a los criterios del método 3 del ECTC.
(4) Otros métodos de ensayo con pruebas a gran escala pueden ser aceptados.
811.3 EQUIPO
El constructor deberá disponer de los equipos y herramientas necesarios para asegurar que los trabajos de protección
de los taludes y laderas tengan la calidad exigida y se garantice el cumplimiento de su trabajo de ejecución.
Los elementos para la aplicación de los riegos periódicos deberán ser de tipo aspersor u otros similares que apliquen
el agua en forma de lluvia fina.
El constructor deberá disponer, además de las herramientas, rastrillos, azadones, horcas, ganchos, para formar
surcos, cuerdas, cinturones de seguridad, cascos, estacas, palas, balanzas, envases calibrados y todos los demás
elementos que sean necesarios para ejecutar correctamente los trabajos especificados.
811.4.1 Preparación de la superficie existente
Para la preparación del sitio rige lo que sea pertinente del numeral 810.4.2 del Artículo 810 “Protección vegetal de
taludes” de las presentes especificaciones. En especial, es necesario verificar si el suelo del sitio a revegetalizar posee
las condiciones necesarias, es decir, si el talud posee una capa de suelo orgánico que garantice la germinación de
las semillas y el sostenimiento de la vegetación a largo plazo; en caso de no presentar las condiciones necesarias,
se recomienda la colocación de una capa superficial de suelo, y junto con ella mezclar los fertilizantes, semillas e
hidrorretenedores necesarios.

Si el suelo posee las condiciones necesarias para la germinación de las semillas, se deberá proceder como se indica
a continuación:
- Remover todas las rocas, raíces, vegetación o cualquier tipo de obstrucción que pueda evitar el contacto del
manto con la superficie del suelo.
- Nivelar el área de sembradío de las semillas según el alineamiento y pendiente establecidas en los documentos
del proyecto.
- Preparar el suelo donde se van a sembrar las semillas, escarificando de cincuenta a setenta y cinco milímetros (50
a 75 mm) de profundidad, en el área ya preparada.
- Con el fin de evitar derrumbes desde la cima del talud e infiltración de agua de escorrentía entre el suelo del
talud y el manto para control de erosión, el extremo superior del rollo del manto se deberá enterrar en una zanja,
excavada únicamente con dicho propósito, asegurando el manto al extremo superior de la zanja en forma de
doble faz y fijándolo al terreno con tres (3) ganchos por metro lineal, después de lo cual se tapara la zanja. Dicha
zanja de anclaje deberá ser de quince por quince centímetros (15 x 15 cm) y a una distancia de sesenta a noventa
centímetros (60 a 90 cm), medidos desde la corona del talud.
811.4.2 Instalación del manto para control de erosión
Tal como se indicó en el último párrafo del numeral anterior, a continuación se deberá colocar el rollo a una distancia
de sesenta a noventa centímetros (60 a 90 cm) sobre la corona del talud, asegurarlo en la zanja con los dispositivos
de anclaje y rellenar y compactar con el material proveniente de la excavación o según lo indique el Interventor.
Desenrollar el manto hacia abajo del talud, traslapando siete con cinco centímetros (7,5 cm), como mínimo, los
rollos adyacentes. Extender el material libremente, manteniendo contacto directo con la superficie del talud o la
ladera. En el traslapo se colocara una hilera de ganchos separados entre si una distancia no mayor de cincuenta
centímetros (50 cm).
Asegurar el manto al talud con dispositivos de anclaje, con la frecuencia que se indica en la Tabla 811.3.
Tabla 811.3 Frecuencia de los dispositivos de anclaje
(1) Por indicación del interventor se podrá modificar la frecuencia del anclaje
Como dispositivos de anclaje para la fijación del manto, se podrán utilizar elementos tipo gancho en “U”, metálicos,
de ocho milímetros (8 mm) de diámetro, de 20 x 10 x 20 cm para terrenos blandos y 15 x 5 x 15 cm para terrenos
duros. Los ganchos se deberán colocar en un ángulo aproximado de 30° con respecto a la superficie del talud y en
el sentido de la pendiente.

89
A discreción del Interventor, se podrá rellenar un MRV, cuando este se encuentre diseñado para tal fin, teniendo en
cuenta lo siguiente:
- Después de sembrar, se deberá esparcir sobre el manto, rastrillando ligeramente, de doce a veinte centímetros
(12 a 20 cm) de tierra fina para llenarlo completamente.
- Esparcir semillas adicionales sobre el manto relleno y regar con agua.
811.4.3 Riego y Mantenimiento
No se deberá hacer corte a las áreas sembradas antes del establecimiento de una densidad del setenta por ciento
(70%) de la vegetación y con un crecimiento mínimo de las especies de siete con cinco centímetros (7.5 cm). La altura
de corte no deberá ser menor a siete con cinco centímetros (7.5 cm). Durante la etapa de ejecución, el Constructor
será responsable por el mantenimiento de la vegetación establecida. Adicionalmente, el Constructor deberá regar las
áreas sembradas tan frecuentemente como sea necesario, para ayudar a establecer satisfactoriamente la vegetación
y propiciar su crecimiento.
811.4.4 Limitaciones en la ejecución
No se permitirán los trabajos de colocación de productos enrollados para control de erosión en momentos en que haya
lluvia o fundado temor que ella ocurra, ni cuando la temperatura ambiente sea inferior a dos grados Celsius (2°C).
Los trabajos se deberán realizar en condiciones de luz solar. Sin embargo, cuando se requiera terminar el proyecto
en un tiempo especificado por el INVIAS o se deban evitar horas pico de transito publico, el Interventor podrá
autorizar el trabajo en horas de oscuridad, siempre y cuando el Constructor garantice el suministro y operación de
un equipo de iluminación artificial que resulte satisfactorio para aquel. Si el Constructor no ofrece esta garantía, no
se le permitirá el trabajo nocturno y deberá poner a disposición de la obra el equipo y el personal adicionales para
completar el trabajo en el tiempo especificado, operando únicamente durante las horas de luz solar.
811.4.5 Manejo Ambiental
Todas las labores de instalación de sistemas para control de erosión se realizaran teniendo en cuenta lo establecido
en los estudios o evaluaciones ambientales del proyecto y las disposiciones vigentes sobre la conservación del medio
ambiente y los recursos naturales.
811.4.6 Reparaciones
Todas las áreas que se erosionen antes de la aceptación definitiva de los trabajos, deberán ser reparadas por cuenta
del Constructor, incluyendo la reparación o sustitución de los PECE, la resiembra y el riego.
811.5.1 Controles
Durante la ejecución de los trabajos, el Interventor adelantara los siguientes controles principales:
- Verificar el estado y funcionamiento del equipo empleado por el Constructor para la ejecución de los trabajos.
- Comprobar que los materiales cumplan los requisitos de calidad exigidos en el inciso que corresponda del
numeral 811.2, según el tipo de protección por utilizar.

- Verificar que el trabajo se ejecute de acuerdo con los documentos del proyecto y las exigencias del presente
Artículo.
- Verificar el cumplimiento de todas las medidas ambientales y de seguridad requeridas.
- Vigilar que el Constructor efectúe un mantenimiento adecuado del área protegida, hasta su recibo definitivo.
- Medir, para efectos de pago, el trabajo correctamente ejecutado.
811.5.2 Condiciones específicas para el recibo de los trabajos
El Interventor no recibirá las obras antes de noventa (90) días de concluidos los trabajos de protección. Igualmente,
el Interventor tampoco recibirá la obra antes de que el setenta por ciento (70%) del área sembrada se encuentre
cubierta por vegetación específica y sin lugares desnudos mayores a un metro cuadrado (1 m2
). El Constructor
deberá mantener el riego, si es necesario, para ayudar en el establecimiento de la vegetación, hasta el momento del
recibo definitivo de la obra.
En el momento del recibo definitivo, el área protegida no podrá presentar irregularidades o desperfectos.
811.6 MEDIDA
La unidad de medida del producto enrollado para control de erosión será el metro cuadrado (m2
), aproximado al
decímetro, de área protegida de acuerdo con los documentos del proyecto y las indicaciones del Interventor, a plena
satisfacción de este. La medida se hará sobre la proyección inclinada de la superficie del talud.
Si al medir el trabajo aceptado se obtiene una medida con una fracción igual o superior a cinco centésimas de
metro cuadrado (≥0.05 m2
), la aproximación al decímetro se realizará por exceso. En caso contrario, se aproximará
al decímetro inferior.
No se incluirán en la medida áreas con protección vegetal por fuera de los límites establecidos en los documentos
del proyecto o autorizados por el Interventor.
811.7 PAGO
El pago se hará al respectivo precio unitario del contrato por toda obra ejecutada de acuerdo con los planos y
esta especificación, y aceptada a satisfacción por el Interventor. El precio unitario deberá incluir todos los costos
de preparación de la superficie existente, salvo que dicha labor forme parte de otra partida de trabajo del mismo
contrato; el suministro en el lugar y la colocación de todos los materiales requeridos para la protección, incluidos los
anclajes; la compactación o escarificación de la superficie tratada, cuando corresponda; la excavación y relleno de
las zanjas requeridas para asegurar los mantos para control de erosión; el riego y poda periódicos del área tratada;
el suministro y aplicación de fertilizantes, insecticidas y demás materiales requeridos para la conservación del área
protegida hasta su recibo definitivo; los desperdicios y el manejo adecuado de ellos y, en general, todo costo
adicional relacionado con la correcta ejecución de los trabajos especificados; la señalización preventiva de la vía y el
control del tránsito público durante la etapa de ejecución de los trabajos.
El precio unitario deberá incluir, también, los costos de administración e imprevistos y la utilidad del Constructor.
ÍTEM DE PAGO
811.1 Producto enrollado para Control de Erosión del tipo_________ Metro cuadrado (m2
)

3METODOLOGÍAS DE DISEÑO
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

METODOLOGÍASDEDISEÑO
93
Desde la aparición de los geosintéticos como nuevos materiales a emplear en la ingeniería geotécnica, se han
desarrollado distintas metodologías de diseño las cuales pueden clasificarse en cuatro tipos:
3.1 DISEÑO POR COSTOS Y DISPONIBILIDAD
El diseño con geotextiles basados en el costo y disponibilidad es simplista. Se toman los fondos ó recursos disponibles,
se dividen por el área que necesita recubrirse y se calcula un máximo geotextil admisible según su precio unitario. El
geotextil con las mejores propiedades es seleccionado dentro de un precio límite.
Este método (utilizado en los años setenta) es obviamente débil técnicamente y no debe seguirse por su alto riesgo
en la operación de las obras y su desconocimiento a las normativas y requerimientos de cada Geotextil.
3.2 DISEÑO POR EXPERIENCIA O MÉTODO EMPÍRICO
Basado exclusivamente en la experiencia, requiere un gran número de datos experimentales representativos previos.
Este método no es recomendable y su uso es muy delicado ya que es poco preciso, y desconoce el desarrollo
tecnológico de los geosintéticos.
3.3 DISEÑO POR ESPECIFICACIONES
En la actualidad cada fabricante obtiene el valor de las propiedades de su producto, utilizando las normativas que
rigen el país donde este ubicado; esto obviamente puede generar un gran número de criterios que hacen imposible
el realizar comparación entre productos de uno u otro país. Por lo anterior, dos organismos la American Association
of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) y el comité TASK FORCE # 25, el cual lo conforman la
AASHTO; la American Building Contractors (ABC) y la American Road Builders and Transportation Association
(ARBTA) están tratando de unificar todas las propiedades de estos materiales.
Estos grupos han realizado esencialmente el mismo conjunto o recomendaciones para las propiedades mínimas de
los geotextiles en las siguientes áreas:
• Separación (Para subrasante de suelo firme)
• Separación y Estabilización (Para subrasante de suelos blandos)
• Filtración (Geotextiles para drenaje)
• Control de Erosión (Debajo de rocas)
• Control de sedimentos (Cerramiento temporal de sedimentos)
• Control de la reflexión de grietas (Estructura de pavimentos)
Cuando se utiliza el método de diseño por especificación a menudo se listan los requerimientos mínimos de las
propiedades del geotextil, mientras que comúnmente el fabricante lista los valores promedios por lote ó el valor
mínimo promedio de las propiedades de los rollos. Comparando este valor de especificación con los valores listados
por los organismos antes citados, no se esta haciendo una comparación bajo el mismo criterio; esto porque el valor
promedio es el resultado de los ensayos hechos por el fabricante de una propiedad en particular a su histórico de
producción. Lo anterior puede ser una recopilación de miles de ensayos realizados a lo largo de varios meses ó años
de producción para un tipo de geotextil. De esta forma el valor promedio del lote es considerablemente más alto

que el valor mínimo como se ve en la Figura 3.1 en donde el valor intermedio entre estos dos extremos es el valor
mínimo promedio del rollo ó MARV. El valor mínimo promedio del rollo es el promedio de un respectivo número de
ensayos hechos con un número de rollos seleccionados del lote en cuestión, lo cual es un área limitada para evaluar
una situación en particular. Este valor es probablemente dos desviaciones estándar menores que el promedio del
lote. De esta forma se ve que el MARV es el mínimo de una serie de valores promedio limites de un rollo. Esto valores
son mostrados sistemáticamente en la Figura 3.1. En la gráfica se puede ver que estadísticamente más o menos el
16% de estos valores serán menores que X - S; 2.5% será menor que X - 2S, y 0.15% será menor que X - 3S,
Figura 3.1 Relaciones relativas de diferentes valores usados en la especificación de los
Geotextiles y la literatura de los fabricantes.
Donde:
X = Valor medio
S = Desviación estándar
Además de esto, el MARV con 2.5% de los valores siendo menores que X - 2S es también el 95% del nivel de
confiabilidad (el otro 2.5% es mayor que X + 2S y esto obviamente no es una preocupación ya que los valores están
por encima de lo requerido). Otra consideración que se está tratando de evaluar son los valores máximos, como por
ejemplo el valor de la elongación máxima, para esto se está considerando el lado derecho de la curva de la Figura
3.1 y el valor comparable para MARV será lógicamente el máximo del ARV.
El valor medio se llega calculando Σ X/N, la desviación estándar se calcula como:

S =
(X1- X )2
+(X2- X )2
+…+(XN – X )2
½
(3.1)
N - 1
Donde:
X = Valor medio
Xi = Valor medido
N = El número de mediciones
{ }

95
El coeficiente de variación V, o simplemente variación se calcula por medio de (S/ X )(100). Esta variación debe ser lo
mas baja posible, para mantener un buen control de calidad. Tanto la AASHTO, como el comité de TASK FORCE #25,
recomendaron el uso del valor mínimo promedio por rollo para el diseño por especificación como para el listado de
propiedades de los fabricantes.
En resumen, el método de diseño de especificación debe ser comparado bajo un mismo criterio. En este intento,
si se lista los valores mínimos promedio de los rollos, entonces la lista de fabricante de valores promedio deben ser
reducidos con dos variaciones estándar (aproximadamente 5 a 20%) este promedio de valores de lote son tomados.
Solamente el valor promedio mínimo de los rollos (MARV) tomados por el fabricante pueden ser comparados con la
especificación de valores MARV uno a uno.
En Colombia existen las especificaciones INVIAS para el diseño por especificaciones las cuales se encuentran anexas
en el Capítulo 2 de este manual.
3.4 DISEÑO POR FUNCIÓN
Consiste en evaluar la función principal para la cual se especifica el geosintético (separación, refuerzo, drenaje,
filtración ó protección) y basándose en ello, calcular los valores numéricos de la propiedad requerida. De esta
forma se realiza una elección del geosintético atendiendo aspectos cualitativos y cuantitativos. En algunos casos se
requieren cumplir varias funciones alternativamente, por lo tanto, la selección del geosintético a emplear será más
segura si este puede desarrollar las funciones simultáneamente.
Para que los geosintéticos puedan proporcionar un grado de seguridad suficiente en el desarrollo de sus funciones,
su fabricación a partir de las materias primas debe ser estrictamente controlada mediante la evaluación de sus
propiedades durante el proceso de fabricación.
No obstante, la forma en que el geosintético desarrollará sus funciones no depende únicamente del proceso de
fabricación, sino que dependerá en gran parte de la correcta instalación en obra. De esto se deduce la necesidad
de realizar una supervisión cuidadosa en la instalación del geosintético si se desea conseguir un completo desarrollo
de sus funciones.
El factor de seguridad será el resultado de dividir el valor del ensayo típico de la propiedad relevante para la función
principal (valor admisible), entre el valor requerido para dicha propiedad obtenido según algún método ó norma de
diseño representativo de la realidad.
Según lo anterior:

FS =
Valor Admisible
Valor Requerido
Si el factor de seguridad así obtenido es suficientemente mayor que la unidad, el geosintético seleccionado es el
adecuado.
En resumen se pueden establecer los siguientes pasos a seguir en el desarrollo del diseño por función:
1. Evaluar la aplicación del geosintético considerando los materiales que van a estar en contacto con él.
2. Dependiendo de las condiciones en la obra, escoger un factor de seguridad adecuado.

3. Especificar la función primaria del geosintético.
4. Calcular numéricamente el valor de la propiedad requerida del geosintético basándose en su función primaria.
5. Obtener el valor de la propiedad permisible por ensayo.
6. Calcular el factor de seguridad como cociente del valor de la propiedad permisible entre el valor de la propiedad
requerida.
7. Comparar el factor de seguridad obtenido con el deseado.
8. Si el factor de seguridad no es aceptable, reiniciar el proceso con un geosintético de características superiores.
9. Si el factor de seguridad es aceptable, comprobar si otras funciones del geosintético pueden ser críticas o
relevantes y escoger el más completo.
Este cuarto método de diseño, método por función, será utilizado en el desarrollo de todos los capítulos de este
Manual de Diseño, lo que conllevará a identificar la función primaria del geosintético que se va a utilizar.
En el proceso de diseño por función, teniendo en cuenta los ensayos de caracterización en laboratorio en los que se
apoya este método no son del todo representativos de las condiciones de comportamiento “in situ” del geosintético,
el valor de la propiedad índice deberá dividirse según diversos factores de seguridad de la siguiente forma:

Valor Admisible =
Valor del Ensayo
Factores de Reducción

Los factores de reducción varían considerablemente dependiendo básicamente de la función que vaya a desempeñar
el geosintético. A continuación se explican y especifican los valores recomendados para aplicaciones de refuerzo,
separación, aplicaciones de drenaje y protección para diferentes geosintéticos.
Posteriormente se especificaran los valores para cada una de las funciones a cumplir por los geosintéticos.
3.4.1 Factores de reducción para geosintéticos en separación y refuerzo
a. Daños por instalación: Este factor de reducción ha sido estudiado y cuantificado en un gran número de
proyectos, teniendo en cuenta la naturaleza del suelo de subrasante, la del suelo de recubrimiento y la posibilidad
de que exista tránsito de maquinaria pesada sobre el geosintético en el periodo de instalación. Todas estas
condiciones de campo hacen que el valor del factor de reducción por instalación no sea constante en todos los
proyectos, por lo para cada uno se debe estimar este factor. Existe también la opción de realizar pruebas de
campo en el sitio del proyecto para observar el comportamiento del geosintético y de esta forma establecer un
factor más acorde con el desempeño del material en el sitio del proyecto.
b. Fluencia o creep: Este factor se refiere a la deformación del material en el tiempo, sometido a una carga
o esfuerzo constante. En general todos los tipos de geotextiles experimentan este efecto, con más o menor
intensidad según la carga a la que este es sometido. Los ensayos más conocidos en el mundo para el estudio
de este fenómeno son realizados en condición inconfinada, donde se cuelga una pesa a una muestra de
geosintético y se mide la elongación del material con el paso del tiempo; sin embargo, el estudio de este
fenómeno ha encontrado que este efecto disminuye considerablemente bajo esfuerzos de confinamiento y
según el tipo de geosintético.
Así como los geotextiles, la resistencia de las geomallas también se ve afectada por este efecto, sin embargo,
para este tipo de geosintéticos el efecto es menor debido al espesor y rigidez del material.

97
Actualmente, no existe unanimidad por las entidades gubernamentales y oficiales que expiden normas para
el diseño con este tipo de materiales, por lo que la experiencia y criterio del diseñador es fundamental en la
escogencia de un factor que este acorde a las condiciones de cada proyecto.
c. Degradación Química y Biológica: En las ediciones previas de este manual para funciones de refuerzo y
separación se tomaban por separado los factores de reducción químico y biológico. Según los trabajos realizados
por R. Koerner se pudo demostrar que los agentes biológicos que atacan a las materias primas de los geosintéticos
son casi nulos y no presentan ninguna afectación a las propiedades del material con el paso del tiempo. Según
lo anterior el factor por degradación biológica debería ser eliminado. Sin embargo se combinó con el factor de
degradación química para evitar la confusión de la gente, de haber desaparecido completamente. Con respecto
a la degradación química se deben determinar las condiciones ambientales específicas del sitio y tener presente
para el diseño condiciones adversas como la presencia de solventes orgánicos, agua subterránea con pH muy
bajo o muy alto, o cualquier sustancia presente en el lugar que amenace con la integridad del geosintético. Los
valores mostrados para este factor se presentan en la Tabla 3.1 y 3.2 y son menores comparados con los factores
anteriormente mencionados; esto se debe a que este factor presenta menos impacto sobre la resistencia del
geosintético con el paso del tiempo.
d. Costuras: Para aplicaciones de refuerzo donde se vean involucradas las costuras del geotextil, se puede incluir
un factor de reducción adicional en la ecuación de diseño. El valor de este factor se determina usando el valor de
resistencia a la tensión del geosintético contra dicho valor pero con la inclusión de la costura. La relación entre
estas dos resistencias varían entre 1.0 a 3.0 y es independiente a la aplicación en la que se vaya a considerar. La
AASHTO en la norma M288 – 05 recomienda que la resistencia a la tensión de la unión, debe ser mínimo el 90%
de la resistencia a la tensión Grab del geotextil que se esta cosiendo. (Ver Capítulo 2, norma INV E -901).
Tabla 3.1 Factores de reducción para geotextiles en aplicaciones de separación y refuerzo
Tabla 3.2 Factores de reducción para geomallas en aplicaciones de refuerzo

3.4.2 Factores de reducción para geotextiles en aplicaciones de drenaje
Los geotextiles son tal vez uno de los geosintéticos más versátiles debido a sus numerosas aplicaciones y funciones.
La más conocida es la de filtración. Sin embargo con un espesor suficiente puede servir como material drenante.
En filtración, el flujo va perpendicular a al plano del geotextil, mientras que para drenaje, el flujo va paralelo o por
dentro del mismo. A continuación se mencionan los factores a tener en cuenta para el diseño por función para
geotextiles en aplicaciones de filtración y drenaje.
Colmatación y taponamiento: Este factor de reducción compensa el bloqueo de los poros aguas arriba del
geotextil por partículas de suelo las cuales reducen el flujo a través de los poros del geotextil. El rango de valores de
éste factor se muestra en la Tabla 3.3, nótese que los valores para este factor son los más altos para aplicaciones de
drenaje esto se debe a la incertidumbre del comportamiento del tipo de suelo del sitio y el tipo de geotextil utilizado
para la aplicación. El estudio de este fenómeno se ha realizado por medio de la medición y comparación de tasas de
flujo para geotextiles vírgenes y exhumados, determinando la permitividad del material antes y después del contacto
con un determinado tipo de suelo. Por lo general los valores más bajos para este factor son utilizados cuando el
suelo del sitio del proyecto tiene un contenido mínimo de finos, mientras que los valores más altos generalmente
aplican para suelos de grano fino. La recomendación que se puede dar para este factor es tener en cuenta el tipo
de geotextil a utilizar frente al tipo de material presente en el lugar del proyecto. En el Capítulo 8 se muestran los
resultados de un estudio con respecto a la colmatación de los geotextiles y sus recomendaciones posteriores.
Reducción de vacíos por creep o fluencia: Debido a que los geotextiles son sometidos a cargas de compresión,
se debe incluir para la selección del geotextil un factor de reducción que tenga en cuenta la variación en el tiempo
del paso del flujo a través del geotextil. Este es un fenómeno que se desarrolla a largo plazo, y los ensayos para
cuantificarlo los realiza el fabricante según el ensayo de permitividad del GRI “Geosynthetics Research Institute” GT1
el cual sirve para determinar el factor de reducción realizando ensayos a 1000 horas teniendo en cuenta el gradiente
y el esfuerzo a compresión al que es sometido el geotextil. Cuando se desea utilizar el geotextil como medio para la
transmisión de agua se realizan ensayos de transmisividad a largo plazo. Sin embargo para ambas situaciones tanto
para permitividad y para transmisividad, existe la opción de realizar pruebas de campo para productos específicos y
condiciones del sitio específicas.
Intrusión en los vacíos: Este factor compensa el comportamiento que tienen las partículas de suelo para entrar y
ser retenidas dentro del geotextil, reduciendo el flujo a través del mismo.
Colmatación Química: Este fenómeno se tiene en consideración cuando el líquido a filtrar o a drenar posee
químicos que puedan quedar atrapados dentro del geotextil colmatándolo o taponándolo. Aguas subterráneas
altamente alcalinas pueden colmatar el geotextil con Calcio o Magnesio. Líquidos con cantidades mayores a los
5000 mg/l de sólidos suspendidos totales requieren factores de reducción mayores.
Colmatación Biológica: Así como la colmatación química, la naturaleza del líquido a drenar también es tenido
en cuenta. Para aplicaciones de drenaje el factor de reducción por colmatación biológica puede ser relevante en
proyectos en los cuales se desee captar y drenar líquidos con alto contenido de microorganismos, como por ejemplo
en sistemas de captación y drenaje de lixiviados en rellenos sanitarios o en el manejo de biosólidos. En dichas
aplicaciones este factor de reducción ocasiona el uso de un alto factor de reducción en el diseño. Líquidos con
valores de DBO mayores a 5000 mg/l requieren factores de reducción mucho mayores.

99
Tabla 3.3 Factores de reducción para geotextiles en aplicaciones de drenajes
3.4.3 Factores de reducción para geocompuestos en aplicaciones de drenaje
En los párrafos anteriores se habló sobre los factores de reducción para geotextiles como medios filtrantes, es decir
para aplicaciones de flujo a través del plano del geotextil. A continuación se referencian los factores de reducción
para geocompuestos, en los cuales su función primaria es la transmisión de flujo en el plano del mismo. Para los
geocompuestos el factor de reducción por colmatación y taponamiento no es tenido en cuenta, debido a que este
no es un factor que altere el drenaje de los fluidos dentro del sistema.
Reducción de vacíos por creep: Este criterio depende de las condiciones específicas del lugar donde se va instalar
el geodrén y de los esfuerzos aplicados sobre el mismo. El núcleo o geored del geodrén se verá afectado por el
fenómeno de creep a la compresión, por lo que a largo plazo puede existir una reducción de la transmisividad del
sistema debido a la disminución del espesor del mismo.
Intrusión en los vacíos: Considerando los espacios que existen en el núcleo del geocompuesto, en este caso del
geodrén, el fenómeno de intrusión representa un factor significativo para el diseño. Las variables que afectan este
fenómeno son el espaciamiento entre los tendones de la red, la rigidez de la misma y del geotextil de recubrimiento
y el esfuerzo a la compresión que es aplicado sobre el sistema.
Los factores de reducción por creep y por intrusión en los vacíos, pueden ser minimizados, en caso de que el fabricante
suministre al diseñador las gráficas realizadas para el ensayo de transmisividad y tasa de flujo del geocompuesto, en
el cual se tienen en cuenta los efectos de los esfuerzos de compresión a los que es sometido el sistema y el gradiente
hidráulico según la dirección del flujo y la cabeza hidráulica.
Colmatación Química: Este fenómeno se tiene en consideración cuando el líquido a filtrar o a drenar posee
químicos que puedan quedar atrapados dentro del geocompuesto colmatándolo o taponándolo. Aguas subterráneas
altamente alcalinas pueden colmatar el geotextil o la geored con Calcio o Magnesio. Líquidos con cantidades
mayores a los 5000 mg/l de sólidos suspendidos totales requieren factores de reducción mayores.
Colmatación Biológica: Así como la colmatación química, la naturaleza del líquido a drenar también es tenido
en cuenta. Para aplicaciones de drenaje el factor de reducción por colmatación biológica puede ser relevante en
proyectos en los cuales se desee captar y drenar líquidos con alto contenido de microorganismos, como por ejemplo
en sistemas de captación y drenaje de lixiviados en rellenos sanitarios o en el manejo de biosólidos. En dichas

aplicaciones este factor de reducción ocasiona el uso de un alto factor de reducción en el diseño. Líquidos con
valores de DBO mayores a 5000 mg/l requieren factores de reducción mucho mayores.
Tabla 3.4 Factores de reducción para geocompuestos en aplicaciones de drenaje
Las Tablas 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 fueron tomadas del libro “Designing With Geosynthetics”, 5 ED., 2005.
BIBLIOGRAFÍA
• KOERNER R.M., Designing With Geosynthetics, 5 ED. U.S.A., 2005.
• KOERNER R.M., GSI White Paper # 4: Reduction Factors Using In Geosynthetics Design., U.S.A., 2005.
• RIVERA L., Muros De Contención De Suelo Reforzado Con Cintas Metálicas Y Geosintéticos, Colombia, 2005.

4SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN
DE SUBRASANTES EN VÍAS
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

SEPARACIÓNYESTABILIZACIÓNDESUBRASANTESENVÍAS
103
4.1 GENERALIDADES
Desde hace varias décadas el área de diseño y construcción de vías se ha preocupado por mantener un desarrollo
que permita mejorar cada día las metodologías de diseño y las técnicas de construcción, para ofrecer obras de alta
calidad con un buen nivel de servicio durante su vida útil. Dentro de ese desarrollo se ha involucrado la tecnología de
los geosintéticos buscando mejorar de una forma eficiente y económica las diferencias de los elementos y materiales
que componen las vías.
Uno de los problemas que se presentan con mayor frecuencia es el deterioro prematuro de las vías, causado por
diversos factores relacionados con las características y propiedades de los materiales que conforman la estructura de
las vías y con las condiciones de carga que sobrepasan los valores de diseño. Desde el punto de vista estructural, la
contaminación de la(s) capa(s) granular(es), la mezcla de los suelos de diferentes características y el comportamiento
mecánico del suelo de subrasante son factores de gran influencia en el deterioro de las vías, lo que se traduce en
una reducción de la capacidad portante de todo el sistema.
El desarrollo de la ingeniería ha introducido técnicas y tecnologías en el diseño y la construcción de obras civiles
mejorando sus especificaciones y características a corto y largo plazo, aumentando la vida útil y buscando un
equilibrio en los factores económicos que en muchos casos representan una disminución de costos. Específicamente,
la utilización de los geotextiles como una capa de separación entre los suelos de subrasantes y las capas granulares
ha permitido mantener la integridad de los materiales y mejorar su funcionamiento, aumentando la vida útil de las
estructuras. Esta capa de separación con geotextil elimina la instalación de un material adicional que se emplea en
los diseños tradicionales que solo tiene en cuenta el proceso de contaminación que se produce al inicio del período
de vida de servicio, y no tiene en cuenta el proceso de contaminación a largo plazo.
4.2 INTRODUCCIÓN
Son varias las funciones de los geotextiles y varían según el campo de aplicación en que son utilizados. En el caso de
las estructuras de vías, los geotextiles cumplen dos funciones esenciales: separación y refuerzo. En este documento
se presenta la metodología de diseño para emplear un geotextil como separación del suelo de subrasante y la(s)
capa(s) granular(es) y como factor de estabilización de la subrasante.
Para que un geotextil cumpla correctamente la función de separación entre un suelo subrasante y una
capa de material granular, el CBR de la subrasante debe estar entre 3% y 10%.
En efecto, dentro de este rango se asume que la deformación del suelo de subrasante no es lo suficientemente
importante para generar grandes esfuerzos de tensión en el geotextil, el cual se diseña como separación y no
como refuerzo. Cuando el CBR es menor, del 3% el geotextil asume grandes deformaciones y comienza a absorber
esfuerzos a tensión que lo inducen a trabajar como refuerzo, factor que afecta totalmente el diseño por separación.
En los casos en que el CBR de la subrasante sea menor del 3% se debe hacer un diseño por refuerzo y verificar los
criterios del diseño por separación cuando el geotextil se coloca entre dos materiales de diferentes características.
Para tener un concepto claro del funcionamiento del geotextil como separación en la interfaz subrasante – capas
granulares, a continuación se hace una descripción del proceso que se desarrolla entre dos materiales de diferentes
características y comportamiento, y de cómo el geotextil se convierte en una barrera que permite mantener la integridad
y el buen funcionamiento de los materiales, mejorando la resistencia y estabilidad de la estructura de la vía.

En el caso de las estructuras de Pavimento, donde se coloca suelo granular (relleno, subbase, base) sobre suelos finos
(subrasante) se presentan dos procesos en forma simultánea:
1. Migración de suelos finos dentro del suelo granular, disminuyendo su capacidad de drenaje.
2. Intrusión del suelo granular dentro del suelo fino, disminuyendo su capacidad portante (resistencia).
El geotextil se traduce en una barrera para migración de partículas entre dos tipos de suelo, facilitando la transmisión
de agua. Se requiere entonces un geotextil que retenga las partículas de suelo, evite el lavado de finos por la
acción del agua y que cumpla con resistencias necesarias para mantener la continuidad sin que ocurra ninguna
falla por tensión, punzonamiento o estallido (ver especificaciones técnicas de los geotextiles, Capítulo 2), bajo
concentraciones de esfuerzos locales causados por irregularidades en el suelo de fundación.
Figura 4.1a Sección transversal de una Figura 4.1b Sección transversal de una
estructura de pavimento sin geotextil de separación estructura de pavimento con geotextil de separación
(Interfaz SR - C. Granular). (Interfaz SR - C. Granular).
4.3 METODOLOGÍA DE DISEÑO
4.3.1 Generalidades
Este diseño permite escoger el tipo de 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 útil de la estructura de una vía.
En el caso del diseño por separación, se comparan las resistencias del geotextil con el valor requerido en el diseño
para una misma propiedad, obteniendo un factor de seguridad global FSg.

FSg
=
Resistencia Admisible:
⇒ FSg
> 1
Resistencia Requerida:
Donde:
Resistencia Admisible: Resistencia última del ensayo de laboratorio que simula las condiciones reales
del proyecto sobre los factores de reducción.
Resistencia Requerida: Valor obtenido de una metodología de diseño que simula las condiciones reales
del proyecto.
Para los casos en que se determine el factor de seguridad global como parámetro de diseño, se calcula entonces la
resistencia requerida (diseño) en función de las especificaciones del geotextil que se vaya a utilizar.

105
Resistencia Requerida =
Resistencia
FSg
Las especificaciones de los geotextiles se evalúan bajo condiciones ideales de laboratorio, lo que en algunos casos
representa altos valores numéricos para el diseño. Los valores obtenidos en el laboratorio se deben modificar para
aplicarlos bajo las condiciones in situ de cada proyecto. Para tener en cuenta estos factores, se asume un factor de
seguridad parcial FSp que permite ajustar el valor último de laboratorio a las condiciones particulares del terreno,
obteniendo un valor admisible que se aplicará en el diseño.

Tadm
=
Tult (4.1)
FRp
FSp = FRID x FRDQB (4.2)
Donde:
Tadm = Resistencia admisible para emplear en el diseño
Tult = Resistencia última obtenida en laboratorio
FRp = Factor de reducción parcial
FRID = Factor de reducción por daños de instalación
FRDQB = Factor de reducción por degradación química y biológica
Los rangos para los factores de reducción se mencionan en la Tabla 3.1 del presente manual.
4.3.2 Resistencia al Estallido (Mullen Burst)
Entre las partículas del suelo granular que se colocan sobre el geotextil existen vacíos que permiten que el geotextil
se introduzca entre ellas por la acción simultánea de las cargas de tráfico que son transmitidas hasta las capas
granulares, al geotextil y al suelo de subrasante. Una vez sometido a esfuerzos, el suelo trata de empujar el geotextil
por los vacíos de la capa granular. El geotextil que se coloca en la interfaz subrasante – capa granular debe cumplir
una resistencia mínima para que no falle por estallido. El ensayo de resistencia al estallido (método Mullen Burst –
Norma ASTM D3786 – INV E-904) representa esta situación.
Figura 4.2 Geotextil de separación - Resistencia al estallido.


Treq
=
p’ dv [f (ε)] (4.3)
2

Tult
=
ptest dtest [f (ε)] (4.4)
2
Donde:
Treq = Resistencia requerida del geotextil (kPa)
p´ = Esfuerzo en la superficie del geotextil: p´< p (kPa)
p = Presión de inflado (kPa)
dv = Diámetro máximo de los vacíos 0.33 da (mm)
da = Diámetro máximo de las partículas de agregados (mm)
f(ε) = Función de deformación (elongación) del geotextil
Tult = Resistencia última del geotextil (kPa)
ptest = Presión del ensayo Mullen Burst (kPa)
dtest = Diámetro del diafragma – ensayo Burst (30.48 mm)
Método 1: Verificar si el geotextil que se va a utilizar es adecuado ⇒ Tult conocido: calcular FSg

FSg
=
Tadm (4.5)
Treq

Tadm
=
Tult (4.6)
FSp
Reemplazando la ecuación (4.6) en la ecuación (4.5) y sustituyendo los valores de Treq y Tult, se obtiene:

FSg
=
ptest x dtest (4.7)
FSp x p’ x dv
• Para FSp = 1.5 ⇒ Ecuación del factor de Seguridad Global
dtest = 30.48mm
dv = 0.33 da

FSg
=
61.6 x ptest ⇒ FSg > 1
p’ x da
• Para FSp = 2.0 ⇒ Ecuación del factor de Seguridad Global
dtest = 30.48mm
dv = 0.33 da

FSg
=
46.2 x ptest
⇒ FSg
> 1
p’ x da

107
Método 2: Determinar la resistencia Burst requerida del geotextil para un factor de seguridad global FSg establecido.
FSg conocido: determinar Treq
A continuación se presentan las gráficas que permiten determinar Treq de diseño del geotextil, asumiendo un factor
de seguridad global FSg= 2.0 y factores de seguridad parcial FSp= 1.5 y FSp= 2.0 para las condiciones definidas en
el método 1.
Figura 4.3 Presión Vs. Resistencia al estallido (BURST) según el tamaño de agregado
(FSg= 2.0; FSp =1.5).
Figura 4.4 Presión Vs. Resistencia al estallido (BURST) según el tamaño de agregado
(FSg = 2.0; FSp = 2.0).

4.3.3 Resistencia a la Tensión (GRAB)
Otro factor que actúa sobre el geotextil es el esfuerzo de tracción que se genera en el geotextil en su plano de
deformación. Esto ocurre cuando el geotextil esta “atrapado” por una capa granular y un suelo de subrasante.
Cuando una partícula superior es forzada contra dos partículas inferiores que están en contacto con el geotextil
se genera un esfuerzo de tracción en su plano (ver Figura 4.5). El ensayo de tensión según el Método Grab (ASTM
D4632-INV E-901) simula este proceso en el laboratorio, determinando la carga de rotura (Resistencia Grab) del
geotextil y su elongación correspondiente (deformación – elongación Grab). El geotextil se coloca en la interfaz
subrasante–capa granular debe cumplir una resistencia mínima para que no falle por tensión.
Figura 4.5 Geotextil de separación- Resistencia a la tensión (GRAB).
Treq = p’ * 10-3
* (dv)2
* [f(ε)] (4.8)
Donde:
Treq = Resistencia Grab requerida (N)
p´ = Presión aplicada (kPa)
dv = Diámetro máximo de los vacíos: dv ≅ 0.33 da (mm)
da = Diámetro máximo de las partículas de agregado (mm)
f(ε) = Función de deformación (elongación) del geotextil, (ver Tabla 4.1)
Tabla 4.1 Valores de f (ε)

109
Método: Verificar si el geotextil que se va a utilizar es adecuado ⇒ Tult conocido; calcular FSg.

Tadm
=
Tult (4.9)
FSg

FSg
=
Tadm (4.10)
Treq

Reemplazando las ecuaciones (4.8) y (4.9) en la ecuación (4.10)

FSg
=
Tult (4.11)
FSp x p’ x 10-3
x dv
2
x [f (ε)]
Entonces la ecuación del Factor de Seguridad Global es:

FSg
=
Tult
⇒ FSg
> 1
FSp x p’ x 10-3
x (0.33 da)2
x [f (ε)]
4.3.4 Resistencia al Punzonamiento
Además de cumplir la función de separación, el geotextil de separación debe resistir el proceso de instalación, sin que
sus propiedades iniciales sufran modificaciones importantes. Así se garantiza el buen funcionamiento del geotextil
durante la vida útil de la vía. Materiales punzonantes, piedras angulares, ramas de árboles, desechos de construcción
y otro tipo de objetos que se encuentren sobre el suelo (subyacente) que quede en contacto con el geotextil, pueden
romperlo y desgastarlo cuando se coloque la capa granular y se apliquen las cargas de tráfico sobre la estructura.
Se debe calcular la fuerza vertical que actuará sobre el geotextil bajo estas condiciones, y verificar que el geotextil
que se coloque resista el punzonamiento que se genere. El ensayo de resistencia al punzonamiento ASTM D4833,
INV E-902 simula esta condición en laboratorio y permite calcular la máxima resistencia que tiene un geotextil bajo
la acción del punzonamiento.
Figura 4.6 Punzonamiento causado por una partícula sobre el geotextil.

Treq
=
p’ x da
2
x S1 x S2 x S3 (4.12)
39.36

Donde:
Treq = Fuerza vertical que el geotextil debe resistir (N).
p´ = Presión aplicada (kPa).
da = Diámetro máximo de las partículas de agregado o de partículas angulares (mm).
S1 = hh/da. Factor de punzonamiento (empuje) del suelo o partículas subyacentes al geotextil.
hh = Altura de empuje: hh< da.
S2 = 0.31da. Factor de escala para ajustar el diámetro del vástago de punzonamiento delensayo
ASTM D4833, INVE-902(5/16 in) al diámetro de la actual partícula punzonante.
S3 = 1 – Ap/Ac .de forma para ajustar la forma del vástago de punzonamiento del ensayo
ASTM D4833, INV E-902 a la forma de la actual partícula punzonante.
Ap = Área proyectada de la partícula.
Ac = Área del menor circulo circunscrito.
Tabla 4.2 Valores de Ap/Ac
Método 1: Verificar si el geotextil que se va a utilizar es el adecuado ⇒ Treq conocido; calcular FSg

FSg
=
Tadm
Treq

Tadm
=
Tult
FSg
Entonces la ecuación del factor de seguridad global en unidades del sistema internacional es:

FSg
=
Tult x 39.36
⇒ FSg >1
(4.13)
FSp x p’ x da
2
x S1 x S2 x S3
Donde:
Tult = (N)
p´ = (kPa)
da = (mm)
Método 2: Determinar la resistencia al punzonamiento requerida del geotextil para un factor de seguridad global
FSg establecido ⇒ FSp conocido; determinar Treq diseño

111
Si se asume que se coloca una capa de material granular con partículas angulares sobre el geotextil, de tal forma que:
S1 = 0.33
S2 = 0.3/da
S3 = 0.5
Entonces la resistencia al punzonamiento requerida para esas condiciones es:

Treq
=
0.0512 x p’ da
⇒ Treq
= 1.3 x 10-3
x p’ x da
(4.14)
39.36
Para determinar la resistencia al punzonamiento requerida para el diseño bajo las condiciones establecidas se tiene:

FSg
=
Tult
⇒ Tult
= FSg
x FSp
x (1.3 x 10-3
x p’ x da
)
(4.15)
FSp Treq
A continuación se presentan las gráficas que permiten determinar Treq de diseño del geotextil, asumiendo un factor
de seguridad global FSg= 2.0 y factores de seguridad parcial FSp= 1.5 y FSp= 2.0, para las condiciones definidas.
Figura 4.7 Presión Vs. Resistencia al punzonamiento según el tamaño de agregado
(FSg = 2.0; FSp = 1.5).

Figura 4.8 Presión Vs. Resistencia al punzonamiento según el tamaño de agregado
(FSg = 2.0; FSp = 2.0).
4.3.5 Criterio de Retención (TAA)1
El criterio de retención por Tamaño de Abertura Aparente (TAA) permite determinar el tamaño de las aberturas del
geotextil para evitar la migración de suelo fino hacia las capas granulares.
TAA < D85 x B (4.16)
Donde:
TAA = Tamaño de abertura aparente, dato suministrado por el fabricante. Corresponde a
la abertura de los espacios libres (en milímetros). Se obtiene tamizando unas esferas
de vidrio de diámetros conocidos, cuando el 5% de un tamaño determinado de
esferas pasa a través del geotextil, se define el TAA. Ensayo ASTM D4751, INV E-907.
D85 = Tamaño de partículas (en milímetros) que corresponde al 85% del suelo que pasa al ser
tamizado. Este dato se obtiene de la curva granulométrica del suelo en consideración.
B = Coeficiente que varía entre 1 y 3. Depende del tipo de suelo a filtrar, de las
condiciones de flujo y del tipo del geotextil.
• Para arenas, arenas gravosas, arenas limosas y arenas arcillosas (con menos del 50% pasa tamiz #200), B es
función del coeficiente de uniformidad Cu, donde Cu = D60/D10
1
HOLTZ, Robert, Geosynthetic Engineering. Junio 1997, Pags. 36 – 38.

113
2 < Cu ≤ 8 ⇒ B = 1
2 < Cu ≤ 4 ⇒ B = 0.5 x Cu
4 < Cu ≤ 8 ⇒ B = 8/ Cu
• Para suelos arenosos mal gradados: B entre 1.5 y 2
• Para suelos finos (más del 50% pasa tamiz #200) B es función del tipo de geotextil.
Para Tejidos: B = 1 ⇒ TAA ≤ D85
Para No Tejidos: B = 1.8 ⇒ TAA ≤ 1.8 * D85
• Para aplicaciones de separación, La AASHTO M288-05 recomienda que los geotextiles deben cumplir:
TAA < 0.60 mm
4.3.6 Criterio de Permeabilidad
El coeficiente de permeabilidad k, se define como la propiedad hidráulica que tiene un geotextil, para permitir un
adecuado paso de flujo, perpendicular a su plano.
Para la función de separación los geotextiles deben cumplir lo siguiente:
k del geotextil > k del suelo (4.17)
Donde:
k = Ψ * t
Ψ = Permitividad del geotextil
t = Espesor nominal del geotextil
En los casos en que se presente un nivel freático muy alto o condiciones críticas de humedad de la subrasante, se
debe utilizar un geotextil con alta transmisividad que permite el drenaje a través de su plano, (geotextiles no tejidos
punzonados por agujas). En estos casos se recomienda incorporar un sistema de subdrenaje lateral para abatir el
nivel freático.
4.3.7 Criterio de Supervivencia
El geotextil en el proceso de instalación y a lo largo de su vida útil puede estar sometido a unos esfuerzos, los cuales
deben ser soportados por el mismo, de tal manera que no afecten drásticamente sus propiedades hidráulicas o
físicas. En la Tabla 4.3 se presentan las propiedades mínimas que se deben cumplir.
Los geotextiles son materiales de polipropileno, altamente resistentes al ataque químico y biológico. Los geotextiles
se degradan con los rayos UV, por consiguiente no deben ser expuestos por largo tiempo a estos rayos.

Tabla 4.3 Propiedades del geotextil de separación AASHTO M288-05 - Artículo 231 INVIAS
(1)
La elongación ≥ 50% hace referencia a los geotextiles no tejidos.
(2)
La elongación < 50% hace referencia a los geotextiles tejidos.
4.4 EJEMPLO DE DISEÑO
Para la construcción de una vía nueva se requiere colocar un geotextil de separación en la interfaz subrasante –
subbase granular. La vía tendrá un ancho de calzada de 7.30 m (ancho carril 3.65 m) y bermas - cuneta de 1.80
m, para un ancho total de corona de 10.90 m. El tránsito promedio diario (TPD) para el primer año de servicio
es de 3000vpd y el tránsito de diseño para un período de 10 años es N = 6x106
ejes equivalentes a 8.20 ton. La
composición vehicular es de 61% autos, 10% buses y 29% camiones. La presión de inflado es de 100psi = 690 kPa.
El suelo de subrasante está compuesto por limos arcillosos (ML), con una permeabilidad k = 2.5x10-6
cm/s. Se
estableció un CBR de diseño de 3.5%, para una estructura de pavimento flexible compuesta por subbase y base
granular conformados por materiales angulares y capa asfáltica.
Determinar el tipo de geotextil para usar como separación en la interfaz subrasante – subbase granular, para los
siguientes casos:
1. Para un geotextil No Tejido teniendo una Subbase granular: tamaño máximo: da = 2.5”
2. Para un geotextil Tejido teniendo una Subbase granular: tamaño máximo: da = 4”

115
Caso 1:
a) Resistencia al Estallido (Mullen Burst)
Método 2: Determinar Treq
FSp = 2.0
FSg = 2.0
p´ = 100psi = 690 kPa
da = 63.5mm = 2.5”
Treq = 1895 kPa (Según la Figura 4.4)
Los geotextiles No Tejidos que cumplen esta condición son:
NT2500, NT3000, NT4000, NT5000, NT6000, NT7000.
Geotextil seleccionado: NT2500
b) Resistencia a la Tensión (GRAB)
Se verifica para geotextil No Tejido NT2500
Tult = 710N (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
ε = >50%
f(ε) = 0.50
da = 63.5 mm = 2.5”
p´ = 100psi = 690 kPa
FSp = 2.0
FSg
=
710
= 2.34 Cumple
2.0 x 690 x 10-3
x (0.33 x 63.5)2
x 0.50
c) Resistencia al Punzonamiento
FSp = 2.0
FSg = 2.0
da = 63.5 mm = 2.5”
p´ = 100psi = 690 kPa
S1 = 0.9
S2 = 0.8
S3 = 0.9
Treq = 227N (Según la Figura 4.8)
Los geotextiles No Tejidos que cumplen esta condición son:
NT1600, NT1800, NT2000, NT2500, NT3000, NT4000, NT5000, NT6000, NT7000.
Geotextil seleccionado: NT2500 (Cumple paso a y b).

d) Criterio de Retención (TAA)
Geotextil NT2500:
TAA < 0.6mm
0.15mm < 0.6mm (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
e) Criterio de Permeabilidad
Geotextil NT2500:
kg = 0.36cm/s (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
ks = 0.0000025cm/s
kgeotextil > ksuelo
f) Criterio de supervivencia
Se verifican las propiedades del geotextil escogido, en este caso el geotextil No Tejido NT2500 versus las propiedades
solicitadas en la Tabla 4.3.
Resistencia la tensión (Grab): 710N ⇒ Cumple
Resistencia a la penetración con pistón de 50mm de diámetro: 2200N ⇒ Cumple
Resistencia al rasgado trapezoidal: 320N ⇒ Cumple
Geotextil seleccionado: NT2500
Solución caso 1:
El geotextil que se debe utilizar para este caso, como separación en la interfaz subrasante - subbase granular es el
geotextil No Tejido NT2500.
Caso 2:
a) Resistencia al Estallido (Mullen Burst)
FSp = 2.0
FSg = 2.0
p’ = 100psi = 690 kPa
da = 101.6mm = 4”
Treq = 3034 kPa (Según la Figura 4.4)
Los geotextiles Tejidos que cumplen esta condición son:
T1400, T1700, T2100, T2400, TR4000.
Geotextil seleccionado: T1400

117
b) Resistencia a la Tensión (GRAB)
Se verifica para geotextil Tejido T1400
Tult = 1000 N (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
ε = 18%
f(ε) = 0.60
da = 101.6mm = 4”
p´ = 100psi = 690 kPa
FSp = 2.0
FSg
=
1000
= 1.07 Cumple
2.0 x 690 x 10-3
x (0.33 x 101.6)2
x 0.60
ε = 20%
f(ε) = 0.58
FSp = 2.0
FSg = 1.28 Cumple
ε = 21%
f(ε) = 0.58
FSp = 2.0
FSg = 1.4 Cumple
Geotextil seleccionado: Para esta condición el geotextil Tejido T1400 tiene un factor de seguridad muy cercano a
1, por lo tanto se escoge el geotextil T2100 para obtener un factor de seguridad global mayor y cumplir con los
criterios de supervivencia que se evaluaran más adelante.
c) Resistencia al Punzonamiento
FSp = 2.0
FSg = 2.0
da = 101.6mm = 4”
p´ = 100psi = 690 kPa
S1 = 0.33
S2 = 0.31/da
S3 = 0.5
Treq = 365N (Según la Figura 4.8)
Los geotextiles Tejidos que cumplen esta condición son:
T1050, T1400, T1700, T2100, T2400, TR4000.
Geotextil seleccionado: T2100 (Cumple paso a y b).

d) Criterio de Retención (TAA)
Geotextil T2100:
TAA < 0.60mm
0.425mm < 0.60mm (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
TAA ⇒ Cumple
e) Criterio de Permeabilidad
Geotextil T2100:
kg = 0.063cm/s (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
ks = 0.0000025cm/s
kgeotextil > ksuelo ⇒ Cumple
f) Criterio de superviviencia
Se verifican las propiedades del geotextil escogido, en este caso el geotextil Tejido T2100 versus las propiedades
solicitadas en la Tabla 4.3.
Resistencia la tensión (Grab): 1300N ⇒ Cumple
Resistencia a la penetración con pistón de 50mm de diámetro: 5200N ⇒ Cumple
Resistencia al rasgado trapezoidal: 460N ⇒ Cumple
Geotextil seleccionado: T2100
Solución caso 2:
El geotextil que se debe utilizar para este caso, como separación en la interfaz subrasante - subbase granular es el
geotextil tejido T2100.
Tabla 4.4 Resumen solución ejemplos

119
4.5 EJEMPLO DE RELACIÓN BENEFICIO – COSTO
Evaluar la reducción del índice de serviciabilidad en función de las cargas equivalentes sin la instalación de un
geotextil como elemento de separación, y determinar el incremento en costos por efectos de la contaminación
presentada en una vía principal que fue diseñada con la siguiente estructura de pavimento flexible:
Espesor de la carpeta asfáltica = 7.5cm
Espesor de la base granular = 30cm
Espesor de la subbase granular = 40cm
CBR de la subrasante = 3%
Solución:
1. Basándose en la metodología AASHTO para el cálculo de pavimentos flexibles, y asumiendo que la estructura de
la vía tiene un sistema de drenaje adecuado, se calcula el número estructural de la siguiente forma:
SN = a1D1+ a2D2m2+ a3D3m3
Donde:
ai = Coeficiente de la capa (1/pul)
Di = Espesor de la capa (pul)
mi = Coeficiente de drenaje de la capa i
Realizando el cálculo de SN, para nuestra estructura se obtiene un valor de 4.24
Los datos utilizados en los coeficientes de capa a1, a2, a3 se tomaron de la Tabla 4.5 donde se especifica el rango de
valores recomendados (1/pul) por la AASHTO.

Tabla 4.5 Coeficientes de capa recomendados por la AASHTO
2. Con el número estructural calculado, determinamos el número de ejes equivalentes que es capaz de soportar la
estructura.
Parámetros para el cálculo:
Confiabilidad: 95% (Para autopistas y vías principales)
Desviación global: 0.45 (Pavimentos flexibles y construcciones nuevas)
Módulo Resiliente: CBR Subrasante x 1500 = 3 x 1500 = 4500psi
Índice de serviciabilidad inicial: 4.0 (Bueno)
Índice de serviacibilidad final: 2.5 (Para autopistas y vías principales)
3. Cálculo del nuevo número estructural considerando la contaminación de la sub-base.
Para cuantificar la reducción en el coeficiente estructural de la capa de sub-base hemos tomado como referencia la
frase “5 kilos de piedra colocados sobre 5 kilos de barro nos da como resultado 10 kilos de barro” citada por Robert
Koerner en su libro “Design with Geosynthetics”. Teniendo en cuenta lo anterior, reducimos el coeficiente antes
mencionado en un 50% y procedemos a calcular el nuevo SN de la estructura de la vía.

121
4. Cálculo del nuevo número de ejes equivalentes.
El número estructural reducido de la vía es 3.54, con este valor se calcula el nuevo número de ejes equivalentes,
conservando los valores recomendados por AASHTO.
5. Cálculo de la disminución del índice de serviciabilidad en la vía.
Haciendo la relación entre los valores de las cargas equivalentes de la estructura inicial y la afectada por la
contaminación, encontramos que la reducción es igual a:

1 –
202.300
66%
594.600
6. Para evaluar el beneficio del geotextil como elemento de separación, se calcula el material adicional necesario,
para mantener las condiciones iniciales de la vía (SN = 4.24), teniendo un coeficiente estructural de la subbase
reducido en un 50%:

Viendo gráficamente las dos situaciones evaluadas tenemos:
Haciendo la comparación de costos de las dos estructuras de la vía, tenemos:
Tabla 4.6 Estructura de la vía con geotextil

123
Tabla 4.7 Estructura de la vía sin geotextil
El ahorro en costos gracias a la instalación de un geotextil como elemento de separación en esta estructura es de 16%.
Es importante tener en cuenta que si se utiliza un espesor de material granular adicional para reemplazar el uso
del geotextil, no se garantizará con esto que la estructura no presente un proceso de contaminación a lo largo del
periodo de diseño de la vía.
BIBLIOGRAFÍA
• ASSOCIATION SUISSE DES PROFESSIONNELS DE GEOTEXTILES, Le Manuel Des Géotextiles, 2 ED.,
Suisse, 1988.
• CIRIA, Soil Reinforcement With Geotextiles, 1 ED., England, 1996.
• DON AND LOW LTD., A Geotextiles Design Guide, 2 ED., Scotland, 1989.
• KOERNER R.M., Designing With Geosynthetics, 3 ED. U.S.A., 1994.
• FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION, Geosynthetics Design And Construction Guidelines, Publication
No. HI – 95 038, 11995.

REFUERZO EN VÍAS
CON GEOTEXTIL
5
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

REFUERZOENVÍASCONGEOTEXTIL
127
5.1 GENERALIDADES
El desarrollo de los geosintéticos y de su utilización en los campos de la ingeniería, ha introducido un nuevo
concepto en las metodologías de diseño y construcción de sus diversas aplicaciones. Son muchas las teorías y las
investigaciones que han surgido con esta nueva tecnología, basadas en las necesidades y los requerimientos de los
ingenieros diseñadores y constructores, llevando a que los geosintéticos se utilicen cada vez más para la realización
de las obras civiles.
Uno de los mayores campos de aplicación de los geosintéticos son las vías, donde se deben considerar varios aspectos
que involucran su utilización: separación, refuerzo, estabilización de suelos, filtración y drenaje. Los estudios que se
han realizado en este campo y las experiencias existentes han demostrado los grandes beneficios que aportan los
geosintéticos en la construcción de vías y en su rehabilitación, mejorando el nivel de servicio y aumentando la vida
útil. En Colombia se tienen varias experiencias en este campo, sin embargo no existe una metodología de diseño
racional que involucre la correcta utilización de los geosintéticos, en particular los geotextiles, para la separación y
el refuerzo en las vías y en las estructuras de pavimento.
El principal objetivo de este estudio es proporcionar una herramienta para determinar el mejoramiento de las
propiedades mecánicas de los suelos, evaluando las funciones de separación y refuerzo de los geotextiles en las vías
y en las estructuras de pavimento, y desarrollar una metodología de diseño racional que involucre la utilización de
los geotextiles en el diseño y la construcción de vías, para mejorar las condiciones de servicio y operación y aumentar
su vida útil.
5.2 INTRODUCCIÓN
5.2.1 Antecedentes
Las metodologías de diseño de pavimentos se han desarrollado con las tecnologías de construcción de vías y con la
aparición de nuevos productos en la aplicación de esas tecnologías. Cada día más, los diseñadores se han visto en
la obligación de contemplar la utilización de los métodos racionales para el diseño de estructuras de pavimento, en
los que se aplican las teorías de distribución de esfuerzos y deformaciones en un sistema que conforma la estructura
del pavimento.
Los métodos racionales de diseño son una herramienta para analizar el comportamiento real de una estructura
de pavimento sometida a cualquier tipo de carga y condición ambiental, teniendo en cuenta las características
y propiedades de los materiales que conforman la estructura; y es aquí donde se fundamenta la selección de
esta metodología para el análisis de un sistema de pavimento reforzado con geotextil. Los programas de diseño
de pavimentos se basan en las teorías de distribución de esfuerzos y deformaciones en un sistema multicapa y
permiten hacer un rápido análisis de las diferentes alternativas de diseño para una misma estructura, comparando
los resultados de cada alternativa con los valores admisibles establecidos. Esta comparación es la que permite evaluar
los beneficios de la utilización de un geotextil dentro de la estructura de pavimento, que se pueden definir en tres
tipos: reducción de espesores, incremento de la vida útil o incremento de la capacidad portante de la estructura.
5.2.2 Beneficios del Geotextil
El diseño de una estructura de pavimento depende de varios factores que afectarán la vía durante su vida útil,
como son, entre otros, el tránsito, las condiciones ambientales, las características del suelo de subrasante y de los
materiales que conforman la estructura de pavimento.

Las diferentes alternativas en el diseño de pavimentos normalmente resultan al evaluar varias posibilidades con los
siguientes parámetros:
• Espesores de las capas granulares.
• Propiedades mecánicas de los materiales granulares.
• Capacidad portante de la subrasante.
En el diseño, el tránsito es un parámetro fijo y las características de los materiales como el concreto asfáltico o el
concreto rígido se modifican como una última alternativa, tratando siempre de encontrar una solución definitiva
al cambiar las características de los suelos y los materiales que conforman las capas de subrasante y granulares
respectivamente.
Los materiales que conforman la capa estructural de los pavimentos flexibles y la capa de apoyo de los pavimentos
rígidos deben cumplir unas especificaciones establecidas para soportar las capas superiores y los esfuerzos a los que es
sometido el sistema en todo momento. Sin embargo, son muchos los casos en donde el material no tiene las resistencias
apropiadas y debe mejorarse o reemplazarse por otro que se encuentra a mayor distancia y con mayor dificultad.
Otro caso que se presenta con frecuencia es la baja capacidad portante de los suelos de subrasante y sus deficientes
propiedades mecánicas, que influye en la degradación de las capas granulares y en el comportamiento de la estructura
de pavimento, lo que conlleva a una disminución de la vida útil que inicialmente se determinó en el diseño.
Por todo lo anterior, se han estudiado y analizado los efectos del uso del geotextil en la estructura de pavimento,
en particular su utilización sobre la capa de subrasante en la interfase subrasante – capa granular. El geotextil de
refuerzo permite incrementar la capacidad portante del sistema que conforma la estructura de pavimento, lo que se
puede traducir en una reducción del espesor de la capa granular, en un mejoramiento de las propiedades mecánicas
de los materiales que hacen parte de la capa granular o en un incremento de la vida útil de la vía en estudio. De
igual manera, al mejorar las condiciones mecánicas de la estructura de pavimento se puede obtener un aumento del
tránsito de diseño, evaluado con la cantidad de ejes equivalentes que van a pasar durante el período de operación
de la vía. En resumen, los efectos de la utilización de un geotextil de refuerzo sobre la capa de subrasante de una
estructura de pavimento son los siguientes:
• Incremento de la capacidad portante del sistema.
• Reducción de los espesores de las capas granulares.
• Mejoramiento de las propiedades mecánicas de los materiales que conforman la estructura de pavimento.
• Incremento de la vida útil de la vía.
• Aumento de los ejes equivalentes de diseño de la vía.
5.3 FUNCIONES DEL GEOTEXTIL
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 y refuerzo.
5.3.1 Separación
La función de separación que cumple un geotextil 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
suelo granular (base, subbase, relleno) sobre suelos finos (subrasante) se presentan dos procesos en forma simultánea:

129
• Migración de suelos finos dentro del suelo granular, disminuyendo su capacidad de drenaje.
• Intrusión del suelo granular dentro del suelo fino, disminuyendo su capacidad portante (resistencia).
El geotextil 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 geotextil que retenga las partículas de suelo y evite el lavado de finos
por la acción del agua y que cumpla con resistencias necesarias para mantener la continuidad sin que ocurra ninguna
falla por tensión, punzonamiento o estallido (Ver especificaciones técnicas de los geotextiles y la guía de diseño de
esta función), bajo concentraciones de esfuerzos locales causadas por irregularidades en el suelo de fundación.
5.3.2 Refuerzo
La función de refuerzo de los geotextiles consiste en el complemento y por ende 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 de pavimento.
Para que un geotextil cumpla correctamente con la función de refuerzo se debe cumplir con la condición de que el
CBR de la subrasante deber ser menor al 3%. Por debajo de este valor se presentan deformaciones importantes que
generan esfuerzos de tensión en el geotextil, fundamento para la elaboración de la metodología de diseño. Si el
valor de CBR de la subrasante es mayor o igual a 3 se debe diseñar el geotextil por separación, por lo tanto se debe
chequear la metodología realizada para esta aplicación. (Ver Capítulo 4 – Separación y estabilización de subrasantes
en vías).
El refuerzo con geotextiles soporta la fuerza de tensión del suelo, disminuyendo la fuerza de corte y aumentando
la resistencia al corte del suelo, con el incremento del esfuerzo normal que actúa en las potenciales superficies
de corte. En efecto, cuando el suelo se deforma a lo largo de una superficie de ruptura (en cortante), se generan
deformaciones a compresión y tracción. El refuerzo comienza a actuar en forma eficiente cuando su inclinación
iguala la dirección en la que se haya desarrollado la deformación a tracción en el suelo deformado, entonces la
deformación por corte del suelo causa una fuerza de tensión en el geotextil de refuerzo.
El refuerzo con geotextiles permite además soportar mayores aplicaciones de carga en el suelo y mejorar su capacidad
portante, mediante otro mecanismo diferente, que se aplica cuando el refuerzo se ha deformado lo suficiente para
actuar como una membrana a tensión. Cuando se aplica una carga en la superficie de la estructura, una parte de
los esfuerzos normales de la fibra inferior de esa capa (parte cóncava) son soportados por la fuerza de tensión de
la membrana de geotextil, reduciendo así los esfuerzos aplicados en el suelo que se encuentra bajo el geotextil
(parte convexa del geotextil). Este mecanismo tipo membrana se desarrolla cuando se aplican cargas localizadas y se
presentan deformaciones considerables. En el caso particular de las vías, la acción de membrana es muy importante
para controlar el ahuellamiento en las vías y para prevenir el colapso de un relleno en un hueco o cavidad que se
presente en el suelo de fundación.

5.4 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO
5.4.1 Introducción
La metodología de diseño que se describe en este capítulo contempla la utilización de geotextiles para el refuerzo
de vías, colocados sobre la capa de subrasante o el suelo de fundación de la estructura. El geotextil de refuerzo
colocado a nivel de subrasante se escoge técnicamente para mejorar la capacidad portante de todo el sistema, sin
embargo para evaluar el aporte del geotextil de refuerzo se puede hacer el análisis cuantitativo de varias formas:
5.4.1.1 Incremento de la capacidad portante del sistema
La utilización de un geotextil de refuerzo en las vías permite incrementar la capacidad portante del sistema que
conforman las capas estructurales de la vía, y la forma más común de introducir ese incremento es dentro de las
propiedades mecánicas que presenta la capa de subrasante de la vía en estudio. Para la utilización de la metodología
de diseño que se describe en este capítulo, se supone que el suelo de subrasante tiene las siguientes propiedades:
Suelo saturado, con baja permeabilidad y con un comportamiento no drenado bajo cargas tales como el tráfico,
lo que significa que el suelo de subrasante es incompresible y tiene un ángulo de fricción casi nulo. La capacidad
portante se puede determinar con el CBR de la subrasante, medido para las condiciones más críticas de densidad y
de humedad.
5.4.1.2 Reducción de espesores de la capa granular
Otra forma de evaluar los efectos de la utilización de un geotextil de refuerzo sobre la subrasante es mediante la
reducción del espesor de la capa granular que conforma la estructura del sistema. Esta capa se diseña con el fin de
distribuir los esfuerzos generados por la aplicación de cargas en la superficie del pavimento en un área mayor, de
tal forma que a nivel de subrasante los esfuerzos no sobrepasen la resistencia a tensión admisible del geotextil para
garantizar la estabilidad general de la estructura.
La utilización de un geotextil de refuerzo en la subrasante permite incrementar la capacidad portante de todo el sistema
y esto se puede representar con la reducción en el espesor de la capa granular de la estructura de pavimento.
5.4.1.3 Incremento de la vida útil
El incremento de la vida útil de diseño es otro parámetro que se puede evaluar con la utilización de un geotextil
de refuerzo. En el diseño inicial, se supone una vida útil y se trabaja con un tránsito estimado correspondiente al
número de años de diseño. El tránsito se lleva a un número de ejes equivalentes, con lo que se calculan los esfuerzos
y las deformaciones admisibles para definir la estructura de pavimento. Al incrementar la capacidad portante del
sistema con la utilización del geotextil se aumentan los valores admisibles de esfuerzos y deformaciones, lo que se
puede interpretar como un incremento del número de ejes equivalentes, es decir de la vida útil de la vía.
5.4.2 Análisis teórico
Los geotextiles utilizados para el refuerzo de vías permiten mejorar el funcionamiento de la estructura de pavimento,
teniendo como base un espesor inicial de capa granular sin geotextil para una condición de carga (tráfico) dada,
comparado con un espesor disminuido por utilización del geotextil, para la misma condición de tráfico. (El análisis
también se puede hacer para un espesor de material granular establecido y un incremento del tráfico que va a pasar
sobre la vía).

131
La metodología que se presenta en este documento permite calcular la reducción del espesor de la capa granular
y hacer la selección del geotextil adecuada para el refuerzo de la estructura. Esta metodología se basa en el
comportamiento del geotextil dentro de la estructura de pavimento, actuando como un elemento capaz de absorber
los esfuerzos a tensión presentados por acción de las cargas a nivel de subrasante, mejorando el comportamiento
estructural de la vía.
5.4.2.1 Definiciones Generales
1. Geometría
En la sección transversal de una vía se define como h0 el espesor de la capa granular cuando no se utiliza geotextil,
como h el espesor de la capa granular cuando hay geotextil y ∆h la reducción de espesor de la capa granular que
resulta de la introducción de un geotextil a nivel de subrasante.
Para este método analítico se supone que el suelo de subrasante es homogéneo y que tiene un espesor suficiente
para desarrollar una zona plástica.
Figura 5.1 Sección transversal típica de una estructura de pavimento.
∆h = ho – h (5.1)
Donde:
ho = Espesor de la capa granular sin geotextil (m)
h = Espesor de la capa granular con geotextil (m)
∆h = Reducción del espesor de la capa granular como resultado del uso de geotextil (m)
2. Eje de carga
Todas las cargas de los vehículos se llevan a un eje simple de carga equivalente, que se utiliza para el desarrollo de
la metodología de refuerzo.
3. Material granular
El material granular debe cumplir con las propiedades requeridas para garantizar una adecuada distribución de la
carga aplicada. Tanto para las capas de subbase granular como de base granular, el material debe cumplir con las
exigencias físico-mecánicas correspondientes y con las condiciones de instalación requeridas.
Capa De Asfalto
Base Granular
Subbase Granular
Subrasante

4. Suelo de subrasante
El suelo de subrasante se supone saturado con una baja permeabilidad. Sin embargo, bajo la aplicación de carga
rápida como la carga de tráfico, el suelo de subrasante trabaja bajo condición no drenada, por lo tanto se presentan
las siguientes propiedades:
• El suelo de subrasante es incompresible
• El ángulo de fricción es nulo
Bajo este concepto, la resistencia al corte es igual a la cohesión no drenada.
El valor de CBR de la subrasante se obtiene de ensayos de laboratorio, el valor a utilizar debe ser CBR sumergido
para trabajar con las condiciones más críticas y desfavorables del material.
5.4.2.2 Propiedades del geotextil
Las propiedades mecánicas de los geotextiles que mayor aplicación tienen sobre esta metodología son las definidas
por el comportamiento de tensión – elongación en un ensayo de tensión biaxial, donde la deformación lateral del
geotextil es restringida.
La resistencia permite determinar cuánta carga puede soportar un geotextil, medida generalmente en términos de
fuerza por unidad de longitud y no en unidades de esfuerzo (fuerza por unidad de área), debido a los problemas que
se pueden presentar por la variación de espesor durante los ensayos, sobre todo en los geotextiles más delgados.
En cuanto a la resistencia de los geotextiles, existe una gran variedad de ensayos que tienen como objetivo determinar las
propiedades de resistencia en función de la dirección, la uniformidad y la duración de la carga aplicada y del área sobre
la cual se aplica la carga. Sin embargo, para la aplicación de refuerzo la propiedad que gobierna en el comportamiento
del geotextil es la resistencia a la tensión, definida como una fuerza de tensión por unidad de longitud. Esta propiedad
se determina en el laboratorio con el ensayo de resistencia a la tensión por el método de la tira ancha (wide width), y
se obtiene la curva Fuerza – Elongación, necesaria para el diseño por refuerzo en aplicaciones viales.
Existe otro método de ensayo que permite obtener la resistencia a la tensión en términos de fuerza y la elongación
del mismo, denominado método GRAB. Los fabricantes generalmente utilizan este ensayo como una herramienta
de control de calidad, y no se debe utilizar como parámetro de diseño en las aplicaciones de refuerzo.
En la norma para la especificación de geotextiles para aplicaciones viales – Designación AASHTO M288, la resistencia
a la tensión Grab es un parámetro que se usa para definir el mínimo valor requerido para la supervivencia de los
geotextiles en las diferentes aplicaciones (drenaje, separación, estabilización, refuerzo, control de erosión, barrera
contra sedimentos y repavimentación), valor que varía según la clase de geotextil que se especifique.
Además del comportamiento a la tensión del geotextil, se deben tener en cuenta las características de fricción,
considerando que para esta aplicación el geotextil tiene la rigidez suficiente para prevenir la falla de la capa granular
por deslizamiento a lo largo de la superficie del mismo.
5.4.3 Análisis de vías con Geotextil
5.4.3.1 Cinemática
El suelo de subrasante es un suelo incompresible y el asentamiento que se produce bajo las llantas causa levantamiento
del suelo entre y a los lados de las llantas. La forma del geotextil se convierte en algo similar a una onda y como
consecuencia se presenta una tensión del geotextil (Ver Figura 5.2).

133
Cuando un material flexible tensionado tiene una forma curva, la presión en la superficie cóncava es mayor que la
presión en su cara convexa, lo que se conoce como efecto membrana.
1. Entre las llantas (BB) y en los lados de las llantas (AC), la presión aplicada por el geotextil sobre la subrasante es
mayor a la presión aplicada por la capa granular sobre el geotextil.
2. Bajo las llantas (AB), la presión aplicada por el geotextil sobre la subrasante es menor que la presión aplicada por
las llantas más la capa de material granular sobre el geotextil.
El geotextil garantiza entonces dos efectos positivos para el comportamiento de la vía:
• Provee un confinamiento “horizontal” de la subrasante entre y a los extremos de las llantas.
• Permite reducir la presión aplicada por las llantas en el suelo de subrasante.
Figura 5.2 Cinemática de vías con geotextil.
5.4.3.2 Forma del geotextil deformado
La forma de onda del geotextil deformado se da por la condición incompresible del suelo. Se supone que la cantidad
de material que se desplaza hacia abajo por el asentamiento que se presenta debe ser igual al volumen de material
que se mueve hacia arriba por levantamiento (Ver Figura 5.3).
La forma del geotextil deformado consiste en secciones de parábolas conectadas a unos puntos localizados en el
plano inicial del geotextil (A, B). Además, se supone que el espesor de la capa de material granular no es afectado
de forma significativa por la deflexión que sufre la subrasante, por lo tanto se tiene:
Figura 5.3 Forma del geotextil deformado.

5.4.3.3 Mecanismos de Falla
En una vía, la falla de la estructura puede presentarse en tres sitios diferentes:
• Capa granular
• Suelo de fundación (subrasante)
• Geotextil (si existe)
El método analítico no considera falla de la capa granular, suponiendo que el coeficiente de fricción del material
es suficiente para asegurar la estabilidad mecánica de la capa y que el ángulo de fricción del geotextil en contacto
con el material granular bajo las llantas es lo suficientemente grande para prevenir el deslizamiento de la capa
sobre el geotextil.
Figura 5.4 Mecanismos de Falla.
En una estructura vial la falla por deslizamiento del geotextil (o Pullout) es muy difícil que se pueda presentar, ya que
la fuerza de anclaje que se genera entre el suelo y el geotextil esta dada por:
Fanclaje = 2 * τ * L (5.2)
La longitud L, a lo largo de la cual se desarrolla esta fuerza, es muy grande e influye directamente sobre el valor final
de la Fanclaje, por lo que esta también se hace muy grande, siendo capaz de soportar cualquier movimiento horizontal
que se presente por acción de las cargas.

135
Figura 5.5 Condición critica trabajo del geotextil.
Cuando inicia la transmisión de esfuerzos (σn) sobre el geotextil, se presenta una deformación del mismo por efecto
del empuje actuante. La zona que se observa en el detalle es por donde fallaría el geotextil, ya que es el punto crítico
cuando dicho geotextil ofrece su mayor trabajo por resistencia a la tensión. Por este motivo se debe calcular un factor
de seguridad (FS) cuando se iguala a la resistencia a tensión del geotextil con el esfuerzo normal que esta siendo
aplicado por la estructura con el paso de las cargas, garantizando de esta forma que el geotextil resistirá los esfuerzos
y no se deteriora por este efecto. Para obtener una estabilidad global del sistema el FSg que se debe conservar debe
ser mínimo de 1.3. El principio mencionado anteriormente es el fundamento de la presente guía de diseño.
5.5.1 Introducción
La metodología de diseño que se presenta a continuación tiene como base la comparación entre la estructura de
diseño inicialmente definida y la estructura de diseño reforzada con geotextil. Esta metodología se enfoca hacia la
optimización de los espesores de las capas estructurales de la estructura de pavimento, es decir en las capas granulares
principalmente, sin modificar los espesores o las características de las capas de concreto (asfáltico o hidráulico).
La metodología permite calcular la reducción del espesor de la capa granular de una estructura de pavimento con
base en el análisis de los esfuerzos que se presentan a nivel de subrasante. Este valor permite analizar diferentes
alternativas de diseño, evaluando las características de los materiales que conforman la capa granular, del suelo de
subrasante, del tráfico de diseño y de la vida útil del pavimento.
Para el cálculo de los esfuerzos normales generados por la estructura de pavimento se emplea el método racional
de diseño de pavimentos, en este caso el CEDEM, sin embargo, una vez se tienen los resultados al usar un geotextil
de refuerzo se puede usar cualquier método de diseño de pavimentos para comparar los resultados y estudiar las
diferentes alternativas al usar geotextil.

Es importante resaltar que el geotextil de refuerzo permite incrementar las condiciones de soporte de la estructura
de pavimento como un todo, sin embargo en la metodología de diseño se debe evaluar el aporte del geotextil en
la capacidad portante del suelo de subrasante para comparar los resultados del diseño de la vía sin geotextil y del
diseño con geotextil.
5.5.2 Procedimiento
Paso 1. Diseño Inicial de la estructura de pavimento
Para hacer la comparación de los diseños sin y con geotextil de refuerzo, se debe conocer el diseño inicial de la
estructura de pavimento sin geotextil. La estructura puede ser diseñada por la metodología que estime conveniente.
Sin embargo, para obtener la reducción por utilización del geotextil se requiere conocer los parámetros necesarios
para realizar la modelación en un programa de diseño racional, (por ej. CEDEM), para obtener los σn transmitidos a
la subrasante. Dichos parámetros son:
1. Tráfico de diseño, eje de carga de referencia y periodo de diseño.
2. Espesor de las capas, características de los materiales (módulo elástico) y relación de Poisson de cada uno de los
materiales que conforman las capas de la estructura.
3. CBR o Cu, relación de Poisson, módulo resiliente del suelo de subrasante.
En este caso, se supone que para el diseño de la estructura de pavimento sin geotextil se han definido las condiciones
de drenaje de la vía, se ha calculado el tráfico de diseño de acuerdo a las condiciones reales del proyecto, se han
definido las propiedades de los materiales que conforman la estructura de acuerdo con las especificaciones de
construcción vigentes y se han realizado todos los ensayos necesarios para caracterizar el suelo de subrasante.
Con los datos anteriormente mencionados se hace la modelación de la estructura sin geotextil en el programa de
diseño racional y se calculan los esfuerzos y las deformaciones de las diferentes capas:
• Capas bituminosas: para las capas de materiales bituminosos tales como concreto asfáltico, grava asfáltica, etc,
se verifica la deformación a tracción en la fibra inferior de la capa.
• Capas hidráulicas y capas tratadas con materiales hidráulicos: para las capas de concreto hidráulico y los materiales
tratados con cemento, cal, ceniza, escoria, etc, se verifica el esfuerzo a tracción en la fibra inferior de la capa.
• Suelos finos y suelos granulares: para las capas de subrasante y las capas granulares se analiza la deformación
vertical sobre la capa de subrasante. También se puede verificar la deformación por tracción sobre la capa de
subrasante.
El diseño ha sido elaborado previamente por cualquier metodología, por lo tanto, si se desea realizar la verificación
de los datos por la metodología racional, los valores de esfuerzo y deformación calculados (que arroja el programa)
se comparan con los valores admisibles correspondientes, que en todos los casos del diseño inicial deben cumplir
con los admisibles.
Definición de variables:
Ei = Módulo de la capa i (Kg/cm2
)
hi = Espesor de la capa i (m)
υi = Relación de Poisson de la capa i
εt = Deformación a tracción (m/m)
εz = Deformación vertical (m/m)
σt = Esfuerzo a tracción (kg/cm2
)

137
Paso 2. Planteamiento reducción granulares y análisis de la alternativa
Con base la estructura inicial se plantea una primera alternativa de estructura con reducción de espesor en los
materiales granulares conservando las características tanto de los materiales que conforman la estructura como del
suelo de subrasante.
Posteriormente, se procede a modelar la primera alternativa planteada de estructura reducida en el programa de
diseño racional (CEDEM) y se tiene en cuenta el valor del esfuerzo normal aplicado a nivel de subrasante que se
obtiene, manteniendo los cálculos para el mismo número de ejes equivalentes de diseño.
Paso 3. Esfuerzo normal aplicado
El esfuerzo normal calculado por el programa (σn, Kg/cm2
), se reparte en un área plana, para ser comparado con la
resistencia que ofrece el geotextil, punto crítico de falla de geotextil.
Paso 4. Selección del geotextil
Se define el geotextil que se va a utilizar para el refuerzo de la estructura de pavimento y se calcula el valor de la
resistencia admisible. Para la selección del geotextil es importante tener en cuenta las propiedades del suelo de
subrasante y del material que se va a colocar sobre el geotextil, además de las condiciones de construcción y de
instalación. Una guía para seleccionar el geotextil más apropiado consiste en verificar los requerimientos exigidos
para la función de estabilización, en la especificación de construcción AASHTO M288 vigente.
Tadm = Tult / (FRID x FRDQB) (5.3)
Donde:
Tadm = Resistencia admisible para emplear en el diseño
Tult = Resistencia última obtenida en laboratorio
Paso 5. Cálculo del Factor de Seguridad Global
Se determina el factor de seguridad, el cual debe ser mayor a 1.3, garantizando que el geotextil será capaz de absorber
los esfuerzos de tensión presentados sin llegar a la rotura evitando que estos sean transmitidos a la subrasante.
FSg
=
Resistencia Admisible (5.4)
Resistencia Requerida

FSg > 1.3

Paso 6. Optimización del diseño con geotextil
Si el factor de seguridad encontrado es alto, se realizan iteraciones del procedimiento descrito a partir del paso 2
de esta metodología, hasta encontrar que el valor hallado se acerca a 1.3 para lograr la optimización del uso del
geotextil en estructuras de pavimento.
Paso 7. Cálculo de la disminución de espesor con geotextil de refuerzo
Realizamos la cuantificación en la reducción del espesor de material granular. Ecuación (5.1)
5.6 EJEMPLO DE DISEÑO CON RELACIÓN BENEFICIO - COSTO
Paso 1. Diseño Inicial de la estructura de pavimento
El diseño inicial de la estructura de pavimento tiene las siguientes características:
1. Tráfico de diseño: N = 1.5x106
ejes equivalentes de 8.20 Ton
Periodo de diseño: 20 años
CBR de la subrasante: 2.0%
2. Diseño inicial del pavimento:
Los datos de entrada para el programa CEDEM para el cálculo de esfuerzos y deformaciones son los siguientes:
Carpeta Asfáltica: h1= 5.0 cm E1= 35,000 Kg/cm2
υ = 0.35
Base Granular: h2= 25.0 cm E2= 6,000 Kg/cm2
υ = 0.35
Subbase Granular: h3= 40.0 cm E3= 2,000 Kg/cm2
υ = 0.35
Subrasante: CBR = 2.0% En= 100 x CBR = 200 Kg/cm2
υ = 0.45

139
Realizando la modelación de la estructura en el CEDEM, se obtiene:

εZ = 3.64 x 10-4
σZ = 0.0076 MPa ≈ 7.60 x 10-2
Kg/cm2
Alternativa 1:
Carpeta Asfáltica: h1 = 0.05 m E1 = 3,500 MPa υ = 0.35
Base Granular: h2 = 0.25 m E2 = 600 MPa υ = 0.35
Subbase Granular: h3 = 0.30 m E3 = 200 MPa υ = 0.35
Subrasante: CBR = 2.0% En = 10 x CBR = 20 MPa υ = 0.45

141
Los resultados obtenidos después de haber realizado la modelación en el CEDEM son:
σz = 0.0096 MPa ≈ 9.60 x 10-2
Kg/cm2
σz = 0.0096 MPa = 9.6 kPa
Distribuyéndolo en forma horizontal, en un área plana, obtenemos:
9.6 kPa x 1.0 m = 9.6 KN/m
Treq = 9.6 KN/m
Para este caso se escoge un geotextil T2100 con las siguientes características
Datos del geotextil propuesto:
Tult = 38 KN/m, Resistencia método Tira Ancha, Sentido Transversal
(Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
Tdisp = Tult / (FSID x FSDQB)
Tdisp = 38 / (1.5 x 1.2)
Tdisp = 21.1 KN/m
Paso 5. Cálculo del Factor de Seguridad Global
FSg = Tdisp / Treq
FSg = 21.1 KN/m / 9.6 KN/m
FSg = 2.2 >> 1.3
Paso 6. Optimización del diseño con geotextil
Como el valor del FSg dio un valor muy por encima de 1.3, procedemos a optimizar el diseño proponiendo nuevas
alternativas de estructura.
Alternativa 2:

σz = 0.0122 MPa ≈ 1.22 x 10-1
Kg/cm2
σz = 0.0122 MPa = 12.2 kPa
12.2 kPa x 1.0 m = 12.2 KN/m
Treq = 12.2 KN/m
Se continúa el cálculo con el mismo tipo de geotextil, T2100 con las siguientes características
Tdisp = 38 / (1.5 x 1.2)
Tdisp = 21.1 KN/m
Paso 5. Cálculo de Factor de Seguridad Global
FSg = Tdisp / Treq
FSg = 21.1 KN/m / 12.2 KN/m
FSg = 1.73 > 1.3
Se continúa con la optimización del diseño, para lograr obtener el diseño más acorde con los esfuerzos que es capaz
de absorber el geotextil.
Alternativa 3:
σz = 0.0151 MPa ≈ 1.51 x 10-1
Kg/cm2

143
σz = 0.0151 MPa = 15.1 kPa
15.1 kPa x 1.0 m = 15.1 KN/m
Treq = 15.1 KN/m
Se continúa el cálculo con el mismo tipo de geotextil, T2100 con las siguientes características
Tdisp = Tult/ (FSID x FSDQB)
Tdisp = 38 / (1.5 x 1.2)
Tdisp = 21.1 KN/m
Paso 5. Cálculo de Factor de Seguridad Global
FSg = Tdisp / Treq
FSg = 21.1 KN/m / 15.1 KN/m
FSg = 1.39 ⇒ Cumple
Se toma esta última estructura como recomendación de diseño.
Otra solución para la revisión del diseño, es el chequeo de la estructura con un geotextil de mayor resistencia.
Se realiza el cálculo con el geotextil T2400 con las siguientes características
Tdisp = 43 / (1.5 x 1.2)
Tdisp = 23.8 KN/m
Para el geotextil T2400 se calcula el factor de seguridad global y se toma la decisión de reducir más los espesores de
la estructura y comparar cual de las soluciones propuestas es la más viable económica y técnica posible.
FSg = Tdisp / Treq
FSg = 23.8 KN/m / 15.1 KN/m
FSg = 1.57 > 1.3
Para la solución de este ejemplo se utilizó la última estructura propuesta con el geotextil T2100.

Paso 7. Cálculo de la disminución de espesor con geotextil de refuerzo
En este paso de la metodología se utilizó la última alternativa propuesta correspondiente a los cálculos utilizando
un geotextil T2100.
Disminución material de Base Granular: 5 cm
Disminución material de Subbase Granular: 20 cm
Cuantificación del Ahorro por la colocación del geotextil T2100
Base granular compactada en obra: US$ 12.09/m3
Costo del espesor reducido de base granular = 0.05m x US$ 12.09/m3
= US$ 0.60/m2
Subbase granular compactada en obra: US$ 10.75/m3
Costo del espesor reducido de subbase granular = 0.20m x US$ 10.75/m3
= US$ 2.15/m2
El costo de los dos materiales por m2
es de: US$ (0.60 + 2.15) = US$ 2.75/m2
El m2
de geotextil T2100 presenta un valor de: US$ 1.50/m2
El ahorro, por m2
esta dado por = US$ 2.75/m2
– US$ 1.50/m2
= US$ 1.25/m2
En un kilómetro de vía con una calzada de 7m de ancho y con estas características de espesores el ahorro es de:
US$ 8,750.
5.7 CONCLUSIONES
La metodología de diseño presentada permite definir la reducción del espesor de la capa granular de una estructura
de pavimento, basada en un análisis de las deformaciones y los esfuerzos que se presentan en cada capa de la
estructura y en una teoría de la deformación del geotextil sobre suelos blandos bajo la aplicación de carga.
Estructura de pavimento inicial Estructura de pavimento con refuerzo

145
Con el resultado de la reducción del espesor de la capa granular se pueden evaluar las diferentes alternativas de
diseño al utilizar un geotextil de refuerzo sobre la subrasante, evaluando las posibilidades del mejoramiento de las
propiedades de los materiales granulares o el incremento de tránsito de diseño o el aumento de la vida útil de la
estructura. Lo anterior se determina con base en el incremento de la capacidad portante de todo el sistema al usar
un geotextil, definido por el aumento del módulo resiliente de la subrasante. La metodología de diseño se basa en
el análisis de las deformaciones y los esfuerzos que se presentan en la estructura de pavimento, por lo que se utiliza
un método racional de diseño de pavimentos, que en este caso es el programa CEDEM.
El diseño inicial sin geotextil es esencial para definir el aporte estructural del geotextil en el pavimento y las
variables que se asumen para el diseño son las mismas que se utilizan en la metodología de refuerzo, por lo tanto
se debe hacer una evaluación de las condiciones de cada proyecto para tener una muy buena aproximación de
lo que va a ocurrir en la realidad y así tener una alternativa de diseño que funcione correctamente durante el
periodo de diseño de la vía.

6REFUERZO EN VÍAS CON
GEOMALLAS BIAXIALES COEXTRUÍDAS
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

REFUERZOENVÍASCONGEOMALLASBIAXIALESCOEXTRUÍDAS
149
6.1 GENERALIDADES
Los pavimentos flexibles se caracterizan por ser sistemas multicapa, los cuales están diseñados para absorber y
disipar los esfuerzos generados por el tráfico, por lo general estas estructuras poseen capas de mejor calidad cerca
de la superficie donde las tensiones son mayores. Tradicionalmente un pavimento flexible trabaja distribuyendo la
carga aplicada hasta que llegue a un nivel aceptable para la subrasante. Este tipo de pavimentos lo conforman una
capa bituminosa apoyada sobre una capa de base que puede ser piedra partida, grava bien gradada o materiales
estabilizados (con cementos, cal o asfalto) y una de subbase con material de menor calidad.
Una de las variables que influyen directamente en la vida útil de los pavimentos, es el tráfico vehicular, si este no es
estimado adecuadamente, se someterá el pavimento a mayores repeticiones de ciclos de carga. Estas sobrecargas,
actúan sobre la capa de rodadura, generando fisuración por fatiga del material bituminoso. Esta fisuración promueve
la intrusión de agua a la estructura del pavimento, lo cual se traduce en una menor capacidad de soporte de los
materiales granulares, produciendo una pérdida progresiva de las propiedades mecánicas de estos y por ende un
deterioro de la estructura.
Las Geomallas coextruídas Biaxiales son empleadas como una solución para el mejoramiento de suelos de soporte
y capas granulares. Estas geomallas proporcionan un confinamiento lateral en el suelo aumentando la resistencia a
la tensión de estos.
6.2 INTRODUCCIÓN
Existen diferentes metodologías de diseño para pavimentos flexibles incluyendo métodos empíricos, métodos
limitando la fuerza de corte, métodos limitando la deflexión, métodos regresivos y métodos mecánicos - empíricos.
El método AASHTO es un método de regresión basado en resultados empíricos obtenidos por la AASHTO Road Test
en los años 50.
La metodología AASHTO versión 1993 para pavimentos flexibles es la metodología empleada como punto de
partida para el desarrollo de la inclusión de geomallas coextruídas como refuerzo de los materiales granulares. Esta
metodología ha sido modificada para explicar la contribución estructural de las geomallas biaxiales coextruídas,
según la investigación desarrollada por Filippo Montanelli, Aigen Zhao y Pietro Rimoldo, Ingenieros investigadores
de TENAX CORP.
Figura 6.1 Sección típica de estructuras de pavimento asfáltico con y sin Geomalla.

LamodificacióndelmétododelaAASHTOempleandogeomallasbiaxialescoextruídaspararefuerzodepavimentosflexibles,
se realizó con base en ensayos de laboratorio y verificaciones en campo a escala real por los autores mencionados.
Los datos recolectados fueron analizados y con base a ellos se desarrolló una metodología aplicable a geomallas de alto
módulo de tensión y caracterizadas por su capacidad de trabazón con los agregados y alta resistencia en sus nodos.
6.3 MECANISMOS DE REFUERZO GENERADOS POR LAS GEOMALLAS
A través de múltiples investigaciones (Giroud y Noiray, 1981; Giroud et al. 1985; Berg et al, 2000), se ha encontrado
que los 3 mecanismos principales de refuerzo que proporciona una geomalla biaxial son los siguientes:
6.3.1 Confinamiento lateral de la base o subbase
El confinamiento lateral de los materiales granulares (Base o Subbase) se logra a través de la fricción y trabazón de la
geomalla con el agregado. Esto se presenta debido a que los módulos de los materiales granulares dependen del estado
de esfuerzos, al aumentar el confinamiento lateral, aumenta el módulo de la capa granular sobre la geomalla.
Figura 6.2 Confinamiento Lateral generado por la geomalla en un material granular.
6.3.2 Mejoramiento de la capacidad portante
El mejoramiento de la capacidad portante se logra desplazando la superficie de falla del sistema de la subrasante
blanda hacia la capa granular de mucha más resistencia. Este mecanismo tiende a tener mayor validez en vías sin
pavimentar o cuando el estado de esfuerzos sobre la subrasante es alto.
Figura 6.3 Mejoramiento de la Capacidad Portante al emplear una Geomalla de Refuerzo.

151
6.3.3 Membrana tensionada
El efecto de membrana tensionada se origina con la propiedad por la cual un material flexible elongado, al adoptar
una forma curva por efecto de la carga, el esfuerzo normal sobre su cara cóncava es mayor que el esfuerzo sobre la
cara convexa, lo cual se traduce en que bajo la aplicación de carga el esfuerzo vertical transmitido por la geomalla
hacia la subrasante es menor que el esfuerzo vertical transmitido hacia la geomalla. Sin embargo, este mecanismo
solo ocurre a niveles de deformación demasiados altos como los que ocurren en vías sin pavimentar después de un
número de repeticiones de carga elevado.
De acuerdo con lo anterior, el mecanismo de mayor importancia para las estructuras viales es el confinamiento
lateral de los materiales granulares, mediante el cual se alcanzarían 4 beneficios principales:
• Restricción del desplazamiento lateral de los agregados de la base o subbase
La colocación de una o varias capas de la geomalla dentro o en el fondo de la capa de base permite la interacción
por cortante entre el agregado y la geomalla. A medida que la base trata de desplazarse lateralmente, la carga
por cortante es transmitida desde los agregados hacia la geomalla generando tensión en esta. La alta rigidez
de la geomalla actúa para retardar el desarrollo de la deformación por tensión en el material adyacente a esta,
situación que se generará constantemente en la zona donde se encuentra un diferencial de tipos de estructura.
Una deformación lateral más pequeña de la base o subbase se traduce en menor deformación vertical de la
superficie de la vía.
• Aumento del confinamiento y de la resistencia de la base o subbase en la vecindad
del refuerzo
Se espera un incremento en la rigidez de la capa granular cuando se desarrolla una adecuada interacción entre esta y
la geomalla. Un aumento en el módulo de la base resultaría también en menores deformaciones verticales dinámicas
recuperables de la superficie de la vía, implicando una reducción en la fatiga del pavimento.
• Mejoramiento en la distribución de esfuerzos sobre la subrasante
En sistemas estratificados, un aumento en el módulo de los granulares resulta en una distribución de esfuerzos
verticales más amplia sobre la subrasante. En términos generales, el esfuerzo vertical sobre la subbase o subrasante
directamente por debajo de la geomalla debe disminuir a medida que aumenta la rigidez de la base. Esto se refleja
en una deformación superficial menor y más uniforme.
• Reducción del esfuerzo y deformación por corte sobre la subrasante
La disminución de la deformación por corte transmitida desde la base o subbase hacia la subrasante a medida que el
cortante de la base transmite las cargas tensionales hacia el refuerzo, genera un estado de esfuerzos menos severo
que lleva a una menor deformación vertical de la subrasante.
6.4 MÉTODO AASHTO PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES
El método AASHTO para pavimentos flexibles, se basa en la capacidad estructural de un conjunto de capas de
espesores y calidades determinadas, expresado en el Número Estructural, SN, el cual es un valor abstracto que
expresa la resistencia que requiere un pavimento construido sobre una subrasante con un módulo MR.

La ecuación utilizada para el diseño, derivada de la información obtenida empíricamente por la AASHTO Road Test
en 1972, con algunas modificaciones luego de investigaciones adicionales, es la siguiente:
∆PSI

log10
4.2 - 1.5
Log10W18 = ZRSO + 9.36Log10 (SN + 1) - 0.20 + + 2.32log10MR - 8.07
1094 (6.1)

0.40 +
(SN + 1)5.19

Donde:
SN = Número Estructural requerido
W18 = Número de aplicaciones de carga de 80 KN (8.2 Ton)
ZR = Desviación estándar normal
So = Error estándar combinado de la predicción de tránsito y de la predicción
de comportamiento
∆PSI = Diferencia entre el índice de servicio inicial (pi) y el final (pf)
MR = Módulo Resiliente (psi)
El número estructural requerido se convierte en los espesores reales de concreto asfáltico, base y subbase multiplicado
cada uno, por los coeficientes de capa respectivos representando el esfuerzo relativo de los materiales de construcción
y la capacidad de drenaje. La ecuación de diseño usada es la siguiente:
SN = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3 (6.2)
Donde:
ai = Coeficiente correspondiente a la capa i (1/Pulg)
Di = Espesor correspondiente a la capa i (Pulg)
Mi = Coeficiente de drenaje de la capa i
Los subíndices 1, 2 y 3 se refieren a la capa de concreto asfáltico, base y subbase (si esta aplica), respectivamente. Los
coeficientes de capa son basados en el módulo de elasticidad del suelo MR y son determinados con base en cálculos
de esfuerzos y deformaciones en un sistema de pavimento multicapa.
Figura 6.4 Sección de la estructura con sus respectivos coeficientes de capa.

153
6.4.1 Coeficiente de la capa ai
La contribución estructural de un material de relleno para la resistencia de un pavimento, esta representado por el
adecuado coeficiente de capa, el cual mide el esfuerzo relativo del material en construcción.
De acuerdo con la ecuación (6.2) el diseñador necesita seleccionar valores significativos para los coeficientes de las
capas a1, a2 y a3 de asfalto, base y sub-base en la sección de pavimento a diseñarse.
En la Tabla 6.1 se dan los valores típicos de la contribución estructural de los materiales de relleno. Las regulaciones
locales o prácticas estándar pueden sugerir factores superiores para los materiales a utilizarse.
Tabla 6.1 Rango de valores recomendados (1/pul)
para los coeficientes a1, a2, a3, para diferentes materiales
6.4.2 Coeficiente de drenaje mi
El método AASHTO asume que la resistencia de la subrasante y la base se mantendrán en forma constante sobre
el diseño de la vida útil del pavimento. Para que esta suposición sea correcta, la estructura del pavimento debe
tener un sistema de drenaje adecuado. El nivel de drenaje para un pavimento flexible es cuantificado por medio del
uso de los coeficientes modificados de cada capa que conforma la estructura del pavimento. Por ejemplo un alto
coeficiente de drenaje en una capa, se usaría para mejorar las condiciones de drenaje. El factor para modificar el
coeficiente de drenaje es referido como mi y es integrado al número estructural (SN) como se muestra en la ecuación
(6.2). El posible efecto de drenaje en la superficie de la capa del concreto asfáltico no es considerado.
Tabla 6.2 Condiciones de drenaje
La Tabla 6.3 presenta los valores recomendados para mi en función de la calidad de drenaje y del porcentaje del
tiempo en el año en el cual la estructura de pavimento estará expuesta a un nivel de humedad.

Tabla 6.3 Valores de coeficiente de drenaje mi recomendados
6.5 ENSAYO A ESCALA REAL DE UNA ESTRUCTURA REFORZADA CON
GEOMALLA BIAXIAL COEXTRUÍDA
Las conclusiones y los resultados empíricos fueron obtenidos durante el análisis de una estructura de pavimento con
secciones reforzadas y no reforzadas, utilizadas para realizar el ensayo de pavimento a escala real.
Las variables que se estudiaron fueron las siguientes: Resistencia de la subrasante (CBR), espesor de las capas
granulares, Resistencia a la tensión de la Geomalla de Refuerzo, número de ejes equivalentes (ESAL).
Para verificar la capacidad de refuerzo de la geomalla en la base, se construyó una vía con una sección de 210 m
aplicando procesos de laboratorio para poder obtener datos confiables y reproducibles para mediciones “in situ” y
para realizar la comparación entre secciones reforzadas y no reforzadas.
La vía es similar a un semi-óvalo que tiene secciones rectilíneas de 36 y 20 m de longitud y curvas con un radio de
17 m como se muestra en la Figura 6.5.
Figura 6.5 Vista de planta de la sección típica de la vía utilizada en el ensayo
para analizar el comportamiento de las Geomallas.
El borde extremo de las curvas fueron realzadas ligeramente dando un efecto de “parábola” para facilitar el paso
de los vehículos en las curvas evitando la desaceleración.

155
Para analizar varias condiciones, se tomaron diferentes valores de CBR en la subrasante (1%, 3% y 8%).
Las dimensiones de las capas de refuerzo fueron de 2.2 m por 4.6 m para dejar 0.20 m de traslapo a lo largo de
la vía en el eje central y 0.30 m de traslapo a lo ancho de la sección de la vía entre capas de refuerzo adyacentes.
Más de 56 secciones diferentes fueron instaladas con y sin refuerzo, teniendo diferentes valores de resistencia
en la subrasante, y espesores de base. Para la sección típica de la vía se excavó una zanja donde se coloco una
subrasante de espesor 0.7 m y CBR de 1%,3% y 8%. Posteriormente, se colocó la geomalla y por último se rellenó
con espesores entre 0.3 m y 0.5 m con grava seleccionada y debidamente compactada. Para la capa de concreto
asfáltico se mantuvo un espesor constante de 7.5 mm a los largo de toda la sección de la vía.
Más de 160 ejes equivalentes fueron aplicados por un vehículo que transitaba en un sólo sentido. El vehículo seguía
un camino definido por las líneas centrales demarcadas en la carpeta asfáltica, de esta forma se garantizaba que las
llantas circularan siempre por el mismo lugar.
El vehículo utilizado en el ensayo, fue un camión estándar con eje Tandem en la parte trasera y un eje sencillo en la
parte delantera. Los ejes fueron cargados con 90 KN y 45 KN respectivamente. El camión mantenía una velocidad
constante de 20Km/h a lo largo de su trayecto, de esta forma cada vuelta era completada cada 60 segundos
aproximadamente.
Figura 6.6 Vista en corte de la sección típica de la vía del ensayo.
Las conclusiones obtenidas en el ensayo de las secciones reforzadas y no reforzadas, fueron realizadas a través de
gráficos (en función de la resistencia del suelo de la subrasante, número de ciclos y coeficiente de las capas) estos
gráficos permiten a los Ingenieros diseñar correctamente, estructuras de pavimento flexible utilizando refuerzo con
geomallas coextruídas.
Los datos empíricos conseguidos se pueden aplicar exclusivamente a los tipos de geomalla TENAX aquí especificados:
• Geomallas Tenax LBO SAMP (geomallas rígidas con valores de esfuerzo y módulo de resistencia altas, caracterizadas
por una excelente capacidad de efecto “interlock”)
Los tipos de geomalla considerados han sido divididos en dos clases basándose en los valores de su resistencia a la
tensión:
• Tipo A, con un valor de resistencia a la tensión de 20 KN/m
• Tipo B, con un valor de resistencia a la tensión de 30 KN/m

En la siguiente tabla se listan las diferentes clases de geomalla TENAX de acuerdo a los tipos A y B,
Tabla 6.4 Tipos de geomallas TENAX considerados para
el refuerzo de vías en pavimentos flexibles
En la Figura 6.7 se especifican las curvas de iso-deformaciones las cuales muestran el incremento en la vida útil de
servicio de la vía con una estructura reforzada. Por medio de esta gráfica se evalúa el aumento de la vida útil de
diseño (en términos del incremento del número de pasadas) al instalarse una geomalla TENAX como refuerzo en la
sección de la vía.
Figura 6.7 CBR Vs. Número de ciclos en secciones No reforzadas
y reforzadas con Geomallas.
En la Figura 6.8 se listan las curvas de Traffic Improvement Ratio (mejoramiento del índice de tráfico) provenientes de
las geomallas TENAX determinadas anteriormente en la Figura 6.7 El TIF (Traffic Improvement Ratio) es la proporción
de número de ciclos de carga, en secciones reforzadas y no reforzadas aplicados en el fondo de la vía. El TIF para
periodos de servicio largos, aumenta de forma considerable los valores de CBR y números estructurales bajos.

157
Figura 6.8 Incremento del factor de Tráfico Vs. CBR para dos profundidades de ahuellamiento.
La siguiente sección contiene la metodología de diseño paso a paso para la estimación del número estructural
requerido y el diseño de la estructura usando las ecuaciones del método AASHTO para pavimentos flexibles, y
la introducción del Layer Coefficient Ratio -LCR-(Relación del coeficiente de capa), de la geomalla biaxial, el cual
cuantifica la contribución estructural de la geomalla a la estructura de pavimento.
6.6 MÉTODO AASHTO PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES
REFORZADOS CON GEOMALLAS COEXTRUÍDAS TENAX
La contribución estructural de una geomalla TENAX en un sistema de pavimento flexible puede cuantificarse con el
incremento al esfuerzo del coeficiente de la capa de la base de la vía. Por lo anterior, la ecuación (6.2) se convierte
ahora en:
SN = a1D1 + a2 LCR D2m2 + a3D3m3 (6.3)
Donde LCR tiene un valor superior a uno. Este valor es determinado basándose en los resultados de laboratorio y
en pruebas de campo en sistemas de pavimentos flexibles con y sin utilización de las geomallas, como se describe
en la ecuación (6.4).
El SNr (número estructural de la sección reforzada) y SNu (número estructural de la sección no reforzada) fueron
evaluados bajo condiciones de pavimento iguales, por ejemplo igual profundidad de la base, igual valor de CBR en
subrasante, igual profundidad de ahuellamiento (Rut), pero utilizando diferentes períodos de vida de servicio como
se muestra en la Figura 6.7.

SNr
- SNu
LCR = + 1 (6.4)

a2
D2
Basándose en la ecuación se puede calcular el valor de LCR el cual se obtuvo de los ensayos realizados a la sección
típica de la vía. En la Figura 6.9 se presenta el LCR basado en los ensayos de pavimentos empíricos para la estructura
sin refuerzo y reforzada con Geomallas de 20 KN/m y 30 KN/m de resistencia a la tensión.

El valor de LCR oscila entre 1.3 a 1.7 dependiendo básicamente del valor de CBR de la subrasante y los ESALs para
una profundidad de ahuellamiento de la carpeta asfáltica (Rut) de 12,5 mm.
Como se indica en la Figura 6.9 la contribución estructural de la geomalla de refuerzo es casi constante cuando el
valor de CBR de la subrasante es superior a 3% mientras que para valores de CBR entre 1% y 3% la contribución
estructural de la geomalla es significativamente más alta.
La reducción en espesor de la base puede ser evaluada con el uso de una geomalla mediante la ecuación (6.5),
asumiendo que no existe una capa de sub-base.

D2
=
SNr – a1D1m2 (6.5)
LCR a2m2
Se puede reducir el espesor de la capa de asfalto mediante la ecuación,

D1
=
SNr – LCR a2D2 m2 (6.6)
a1
Usando el gráfico de diseño de la Figura 6.9 es posible calcular el espesor de D2 de la base en una vía reforzada en
pavimentos flexibles. De acuerdo a los valores (D1, a1, D2, a2, m2) de una sección no reforzada es posible determinar
el SN (número estructural) para una sección reforzada considerando que el CBR de la subrasante es proporcional al
valor de LCR dado la gráfica de diseño. Posteriormente utilizando la ecuación (6.5) puede determinarse el espesor
D2 (Ahorro relativo en costos) para un refuerzo de vía en pavimentos flexibles.
Figura 6.9 LCR Vs. CBR de la subrasante.

159
Para la construcción de la vía Acacias – Puerto Lleras entre el tramo K2 + 350 y K3 + 600, los ingenieros consultores del
proyecto elaboraron el siguiente diseño de la estructura de pavimento, con base a los datos recolectados en el lugar.
La estructura recomendada para la construcción de la vía en el tramo mencionado es la siguiente.
Debido a que existe alta demanda de los materiales de construcción en la zona del proyecto, a la fecha pactada para
la ejecución del proyecto, no hay disponibilidad de la cantidad de material requerido para la construcción de la vía,
por lo que se requiere de alguna solución técnica y económicamente viable con la cual se disminuya la cantidad de
material procedente de canteras con el fin de reducir el espesor total de la estructura, sin alterar el desempeño y
calidad de la vía.
Como solución se plantea la posibilidad de emplear geomalla biaxial coextruída para obtener estas disminuciones.
1. Cálculo del número estructural según metodología AASHTO
de la estructura inicial entregada por los diseñadores del proyecto.
Utilizando la ecuación (6.2) y con los valores dados en el enunciado, se obtiene el número estructural de la estructura
original o sin refuerzo. Los espesores de cada capa deben manejarse en pulgadas.
SN = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3
SN = 0.40 x 2.76 + 0.16 x 7.87 x 1.00 + 0.11 x 19.69 x 1.00
SN = 4.53
2. Cálculo de la estructura sustituyendo la base granular.
Una vez calculado el número estructural inicial, se realiza una sustitución de la base granular por subbase granular,
determinando espesores equivalentes obteniendo el mismo valor numérico del número estructural inicial. Este nuevo
espesor se denomina D3’.

SN = 4.53
SN = a1D1 + a3D3’m3
4.53 = 0.40 x 2.76 + 0.11 x D3’ x 1.00
D3’ = 4.53 – 0.40 x 2.76
0.11 x 1.00
D3’ = 31.15 pulg
D3’ = 79.11 cm ≈ 80.00 cm
3. Cálculo del nuevo espesor de la capa de subbase con refuerzo.
Empleando una geomalla LBO 202 de 20 KN/m (Tipo A), para una subrasante con CBR = 2%, se obtiene de la Figura
6.9 un valor de LCR o coeficiente de aporte de la geomalla a la capa granular de la estructura de:
LCR = 1.39
Para incluir el aporte de la geomalla dentro de la estructura de pavimento y obtener una disminución de espesor, se
bebe mantener constante a través de los cálculos realizados el valor inicial del número estructural.
SNr = SN
SNr = 4.53
A continuación se realiza el cálculo del nuevo espesor de la capa granular con el refuerzo incluido como parte
integral de la estructura según la ecuación (6.3).
SNr = a1D1 + a3 LCR D3m3
D3r = SNr – a1D1
a3 LCR m3
D3r = 4.53 – 0.40 x 2.76
0.11 x 1.39 x 1.00
D3r = 22.41 pulg ≈ 57 cm
4. Cálculo del aporte estructural de la capa reforzada.
Una vez hallado el nuevo espesor de la capa granular, por la utilización de la geomalla, se calcula el número
estructural de la misma.
SNGR = a3 x D3r x m3 = 0.11 x 22.41 x 1.00 = 2.47
5. Cálculo de nuevos espesores de base y subbase granular.
Como la estructura seguirá manteniendo la misma conformación de materiales de base y subbase, se deben calcular
los nuevos espesores de dichas capas en función del número estructural de la capa de subbase obtenido en el paso
anterior y con sus coeficientes de capa respectivos.
SNGR = a2 x D2r x m2 + a3 x D3r x m3
2.47 = 0.16 x D2r x 1.00 + 0.11 x D3r x 1.00
Debido a que se tienen dos incógnitas y una sola ecuación, se debe realizar un proceso de iteración para obtener
unos espesores de capa razonables para la estructura. Para el espesor de la base granular no se recomienda que
este valor se encuentre por debajo de los 15 cm o 6 pulgadas. Para la solución del problema, se deja constante el

161
espesor de la base granular, que para este caso se emplea el espesor mínimo recomendado de 15 cm y se despeja
de la ecuación el espesor de la subbase granular.
SNGR = a2 x D2r x m2 + a3 x D3r x m3
D2r = 6 pulg = 15.00 cm
D3r = 13.73 pulg ≈ 35.00 cm
6. Verificación del aporte estructural con los nuevos espesores de capa de material granular e
inclusión de geomalla.
Para que la estructura sea constructivamente viable, los espesores calculados por lo general son modificados para
facilitar su proceso constructivo. Es por eso que se debe verificar que la variación de estos no altere el desempeño
de la estructura, por lo que el número estructural de las capas granulares con respecto al paso 4, debe ser en lo
posible iguales.
0.16 x 5.90 x 1.00 + 0.11 x 13.78 = 2.46 y 2.47 O.K
7. Análisis de la disminución de espesor debido a la inclusión de la geomalla biaxial.
Espesor de la estructura reducido
Base granular: 5 cm
Subbase granular: 15 cm
Espesor total reducido de la estructura: 20 cm
Según el ejemplo anterior, las geomallas coextruídas funcionan como material de refuerzo, en este caso su aporte a
la estructura generó una reducción en los espesores de material granular.

El ingeniero diseñador debe tener en cuenta todas las posibilidades de diseño que se puedan generar con la inclusión
del refuerzo y escoger la más viable tanto económica como constructivamente posible, en el caso mostrado se
redujeron los espesores de material granular. Para cualquiera de los casos de estudio, se deben realizar los cálculos
teniendo en cuenta la experiencia del ingeniero, sin dejar a un lado el estudio y conocimiento de los materiales que
se emplearan para la construcción de la estructura.
BIBLIOGRAFÍA
• TENAX, TDS006: Design Of Flexible Road Pavements With Tenax Geogrids

7PAVIMENTACIÓN Y REPAVIMENTACIÓN
CON GEOSINTÉTICOS
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

PAVIMENTACIÓNYREPAVIMENTACIÓNCONGEOSINTÉTICOS
165
Uno de los campos de aplicación que ha tenido un mayor grado de desarrollo en la ingeniería vial, es la utilización
de los geosintéticos en obras tales como construcción y la rehabilitación de pavimentos. Del correcto entendimiento
sobre las propiedades de este tipo de materiales, de su aplicación, instalación, funciones a desempeñar, beneficios e
incluso las mismas limitaciones que poseen, en buena parte dependerá el éxito que estos puedan tener, brindando
de esta forma ahorros sustanciales en el mantenimiento de las obras viales que se ejecuten en nuestro país.
7.1 ANTECEDENTES
La prolongación de la vida útil de las vías ha sido una permanente preocupación por parte de las entidades públicas
a nivel nacional e internacional, que se encargan de la ejecución y del posterior cuidado de estas. Los ensayos
realizados sobre nuevos materiales que racionalicen de alguna manera los costos de mantenimiento que la estructura
de pavimento requiere, han traído nuevos horizontes. Con la aparición de los geosintéticos, los investigadores han
hecho un aporte significativo a la ingeniería, aclarando el desempeño de estos en aplicaciones específicas, como lo
es en este caso, la rehabilitación de pavimentos.
A finales de la década de los sesenta, en el departamento de transporte de California, Caltrans, se comienza a
experimentar con los geotextiles, teniendo en cuenta que la principal función con la que estos deberían cumplir, era
la de evitar la reflexión o calcado de grietas reemplazando a sistemas tradicionales tales como las bases de gradación
abierta. Después de casi dos décadas de ensayos en campo, laboratorio y de estudios se logró cuantificar el beneficio
de los geotextiles en los proyectos de repavimentación, estos se han venido utilizando casi rutinariamente a lo largo
y ancho de la Unión Americana y de Europa.
El último avance mundial en tecnología de pavimentos, para el refuerzo de carpetas asfálticas, buscando minimizar
los costos de mantenimiento, es el uso de geomallas de fibra de vidrio, cuya finalidad es la de reforzar las capas
bituminosas, lo cual incrementa la resistencia a la fatiga y retarda la aparición y reflejo de las fisuras existentes en
dichos materiales bituminosos.
En resumen, el uso de geosintéticos entre las capas asfálticas (geomallas de fibra de vidrio, geotextiles de
repavimentación), son usados dependiendo de la función del geosintético, como una barrera impermeable, como
una provisión de refuerzo a la tensión y al mismo tiempo para reducir los efectos de la reflexión de fisuras.
En Latinoamérica, desde hace varios años, la utilización de los geosintéticos (geomallas de fibra de vidrio, geotextiles
de repavimentación) en repavimentación se ha convertido en otra de las alternativas a los sistemas habituales
constructivos utilizados en este tipo de obras, los cuales por lo general no contemplan más que la utilización de
un ligante asfáltico, colocado sobre la superficie de la carpeta asfáltica antigua de una manera poco ortodoxa.
Además de la colocación de la nueva capa de rodadura, que en algunos casos no contempla tan siquiera el uso de
modificadores elastoméricos para mejorar sus propiedades.
7.2 FUNCIONES DEL GEOTEXTIL
Si se entiende por refuerzo como la redistribución de fuerza, debido a la inclusión de un material rígido de alta
resistencia a la tensión cuyo módulo elástico sea mayor que el del material que irá a reforzar, al incluir un geotextil
dentro de una estructura de pavimento, este no cumplirá con la definición de refuerzo, entonces se preferirá la
utilización de otro término para definir su comportamiento en este tipo de estructuras, este es el de intercapa.
Estas intercapas son usadas para prevenir o reducir el calcado de grietas, la aparición de grietas del tipo de piel de
cocodrilo y los fenómenos de ahuellamiento y corrugamiento. Las dos funciones básicas que cumple el geotextil
impregnado con asfalto para poder suministrar sus beneficios, son las de:

7.2.1 Barrera Impermeabilizadora
A pesar que el concreto asfáltico ha sido sometido a un proceso de compactación y que su relación de vacíos es
muy baja, hay que considerársele como un elemento permeable, a través del cual se infiltrará un gran porcentaje
del agua superficial que podrá llegar a las capas granulares y a la subrasante, ablandando estos suelos afectando
los parámetros de resistencia y deformabilidad. Otro efecto igualmente adverso es el incremento de presiones de
poros que reduce los esfuerzos efectivos del suelo, además se presentará el efecto “prensa”, que hace disminuir la
disipación de los esfuerzos producidos por cargas de tráfico a través de las capas granulares, siendo estos transmitidos
directamente por el agua que se encuentra entre las partículas de suelo a la subrasante. Con el fin de evitar las
situaciones anteriores, es necesario la colocación de una barrera impermeabilizadora que detenga el proceso de
infiltración, prolongando la vida útil del pavimento, disminuyendo los costos de mantenimiento y posponiendo un
nuevo proceso de repavimentación.
Tal barrera deberá estar conformada por un geotextil no tejido especial para aplicaciones de pavimentación y
repavimentación, que servirá como medio para albergar una cantidad determinada de asfalto residual hasta lograr
su saturación, además de una cantidad adicional para permitir la adhesión del geotextil a la superficie antigua (capa
asfáltica inferior) y a la nueva capa de rodadura.
La cantidad de cemento asfáltico a utilizar es uno de los puntos donde se debe tener un mayor cuidado. Una de las
normas constructivas internacionales para repavimentación, (Task Force 25, compuesta por la AASHTO, la AGC y
la ARTBA) que ha tenido la mayor aceptación por parte de los ingenieros viales en todo el mundo, exige que como
mínimo la cantidad de cemento asfáltico para saturar el geotextil debe ser de 0.9 L/m2 , esta es una de las razones
por las cuales el geotextil a usarse debe ser un no tejido punzonado por agujas, gracias a su espesor y porosidad que
le permiten alojar tal cantidad de asfalto.
Se deben considerar otros factores adicionales para determinar la cantidad adecuada del cemento asfáltico o ligante
a usarse, que contemplan el estado de porosidad del concreto asfáltico antiguo.
Una cantidad insuficiente de ligante podría causar que el geotextil no se sature totalmente, perdiéndose el efecto
de impermeabilidad o puede que la adhesión entre el geotextil y las capas de concreto asfáltico no sea suficiente,
originando tiempo después una superficie potencial de falla por deslizamiento. Una cantidad excesiva de ligante
originará un posible problema de exudación de asfalto.
7.2.2 Membrana Amortiguadora de Esfuerzos
Cuandounacapaderepavimentaciónescolocadasobrelasuperficieantigua,losesfuerzosincluidosporagrietamiento
en la capa de concreto asfáltico antigua, pueden ser transmitidos hacia la nueva capa de repavimentación, originando
un agrietamiento por reflexión temprana.
Esto resulta del contacto entre agregados del pavimento antiguo y la capa nueva de repavimentación.
Al instalar un geotextil para repavimentación entre las capas de concreto asfáltico nuevas y viejas ayuda a retardar
el agrietamiento por reflexión, suministrando una capa flexible de espesor suficiente que absorbe parte de los
esfuerzos entre la capa de pavimento antiguo y la capa de pavimento nuevo, permitiendo movimientos leves dentro
de la intercapa del geotextil, sin tensionar la capa de repavimentación en concreto asfáltico.
De esta forma se prolonga la vida de servicio de las capas repavimentadas. Los geotextiles no tejidos impregnados
con asfalto tienen un módulo de elasticidad bajo y absorben las deformaciones sin transferirlas.

167
El geotextil para repavimentación alivia parcialmente la transferencia de esfuerzos inducidos por el tráfico en la
cercanía de las grietas, actuando como una capa aliviadora de esfuerzos. La capa de base se protege de los esfuerzos
cortantes generados por las cargas generadas por el tráfico y de aquí que sean toleradas deflexiones mayores. De
estudios realizados se ha concluido que las 2/3 partes del alivio de esfuerzos se debe al cemento asfáltico que satura
el geotextil y el resto es por el geotextil que funciona como contenedor.
En el caso de que una estructura de pavimento en concreto tenga un espesor mayor, mayores serán los esfuerzos
de tensión en la base cuando se deflecte debido a las cargas de tráfico. La mayoría de los agrietamientos en los
pavimentos comienza en la base del pavimento debido a los esfuerzos de tensión, continuando hasta la superficie.
Al colocar una capa de repavimentación sin una intercapa de geotextil se está incrementando el espesor total
de la estructura del pavimento, aumentándose los esfuerzos a tensión en la base del pavimento promoviendo el
agrietamiento.
Mediante la colocación de una intercapa que absorba los esfuerzos inducidos por las cargas cíclicas de tráfico,
las capas de concreto asfáltico experimentarán menos esfuerzos desarrolladores de grietas internas que aquellas
secciones que no tengan intercapas. La resistencia a la fatiga de una capa de repavimentación dependerá de las
características de la membrana amortiguadora de esfuerzos incluyendo su módulo de elasticidad, espesor y de la
cantidad de modificadores del asfalto.
7.3 FUNCIONES DE LA GEOMALLA DE FIBRA DE VIDRIO
Su principal función consiste en aumentar la resistencia a la tracción de la capa asfáltica y de garantizar bajo una
carga vertical, la distribución uniforme de los esfuerzos horizontales en una mayor superficie, lo cual se traduce a
una vía sin grietas por varios años.
Las geomallas de fibra de vidrio, son geomallas flexibles que se utilizan entre capas de concreto asfáltico con el fin de
controlar agrietamientos por reflexión, agrietamientos por fatiga y deformaciones plásticas, en los revestimientos de
concreto asfáltico que se emplean en vías de alto y bajo tráfico, autopistas, aeropuertos, plataformas y parqueaderos
entre otros.
Los refuerzos de carpetas asfálticas con geomallas de fibra de vidrio son ideales para los pavimentos asfálticos nuevos
y rehabilitaciones, ya que debido a las propiedades mecánicas de estas geomallas, como su alta resistencia a la
tensión, alto módulo de elasticidad y baja elongación, son ideales para controlar la reflexión de fisuras en pavimentos
asfálticos y pistas de aeropuertos, disminuyendo los costos de mantenimiento a largo plazo e incrementando la vida
útil de estos.
Las principales ventajas y beneficios de las geomallas de fibra de vidrio son:
• Reducir al mínimo el agrietamiento reflexivo por esfuerzos de tensión y cambios de temperatura en las carpetas
asfálticas.
• Reducir las deflexiones de los pavimentos sujetos a grandes temperaturas ambiente e intensas repeticiones
de carga.
• Aumentar la resistencia a la fatiga de las capas bituminosas.
• Proporciona beneficios de costo aumentando el ciclo de vida del pavimento.
• Su estabilidad dimensional permite que las solicitaciones térmicas no la deformen.

• Debido al recubrimiento bituminoso, su adherencia con las mezclas asfálticas es óptima.
• Su espesor homogéneo permite un apoyo continuo sobre la emulsión y por ende una mayor adherencia entre la
nueva capa y el pavimento existente.
• Su gran resistencia a la fatiga permite mantener sus propiedades mecánicas originales bajo la acción de cargas
cíclicas.
• Su escasa fluencia permite que sus deformaciones bajo cargas constantes y su resistencia se mantengan
invariables en el tiempo.
• Reduce el mantenimiento periódico típico de los pavimentos flexibles.
7.4 TIPO Y NIVEL DE SEVERIDAD DE LAS FALLAS DEL PAVIMENTO
Las fallas en los pavimentos contemplan los tipos que se enunciarán a continuación:
7.4.1 Fallas Superficiales
• Agrietamiento en bloques, longitudinal y/o transversal. Las causas principales de estas son la contracción,
endurecimiento por envejecimiento y condiciones ambientales donde las temperaturas son bajas.
• “Deshilachamiento” debido a una cantidad pobre de asfalto, envejecimiento y/o a la acción abrasiva del agua y
las llantas de los vehículos.
• Arrugamiento debidos al exceso de asfalto, de agua y/o presencia de agregados muy blandos en la mezcla del
concreto asfáltico.
7.4.2 Fallas por Adhesión
• Agrietamiento por corrimiento originados principalmente por una cantidad insuficiente de cemento asfáltico
como ligante, superficie del pavimento demasiado delgada, cargas horizontales originadas por el tráfico.
7.4.3 Fallas Estructurales
• Agrietamientos transversales por fatiga debidos a deflexiones excesivas en el pavimento y/o a un diseño
inadecuado de la sección.
• Ahuellamiento debidos a un contenido de humedad excesivo y/o a un diseño inadecuado de la sección.
• Deformaciones severas longitudinales debidas a una falta de soporte en las bermas a la sección estructural del
pavimento.
En el caso que se presente alguna de estas fallas estructurales, previamente al proceso de recuperación de la vía,
deberán ejecutarse las medidas correctivas para subsanar todos los problemas que en el futuro éstas pudiesen
generar. Sería ideal para la rehabilitación de este tipo de fallas tener en cuenta la utilización tanto de la geomalla de
fibra de vidrio para refuerzo como del geotextil saturado de asfalto para generar una barrera impermeabilizadora.

169
7.5 EFECTOS DEL AGRIETAMIENTO
Durante la vida de servicio de una estructura de pavimento, la superficie de ésta podrá sufrir defectos por las
siguientes causas:
• Agrietamiento debido al envejecimiento de la capa de rodadura, movimientos por gradientes térmicos,
movimientos relativos entre placas y por contracción. Inicialmente con la variación de temperaturas se presenta
la propagación inicial de las grietas y posteriormente éste efecto se aumenta debido a la acción de las cargas
generadas por el tráfico.
• Ahuellamiento debido a una falta de capacidad para resistir deformaciones.
• Agrietamiento por fatiga debido a efectos ambientales o a una falta de capacidad portante de la estructura.
El agrietamiento reduce la resistencia estructural del pavimento y lleva a un rápido deterioro de la construcción. Para
que este ocurra, primero debe haber sufrido un proceso de iniciación. Las grietas crecerán como resultado de las
cargas de tráfico, temperatura, deformaciones y calcado de grietas. A través de las grietas el agua penetrará a las
capas granulares y a la subrasante, reduciendo su capacidad portante, por esto debe prevenirse la infiltración, dando
como posibles soluciones el sellamiento de las grietas o en casos más extremos la repavimentación. Para el último
caso se utilizan geotextiles no tejidos impregnados con asfalto y/o geomallas de fibra de vidrio.
Agrietamiento por fatiga
Una grieta o fisura puede iniciarse y crecer como resultado de la repetición de cargas de tráfico. Cuando una rueda
pasa, la abertura se flexa, suministrando esfuerzos de tensión en los extremos de la grieta haciéndola crecer.
Agrietamiento por reflexión
Si la capa de repavimentación se aplica sobre grietas, los movimientos horizontales en las grietas existentes también
causarán deformaciones horizontales en la capa de repavimentación, llevando a la continuación del crecimiento de la
grieta existente en la capa de repavimentación, que se conoce como flexión o calcado de grietas. Este agrietamiento
ocurre debido a la diferencia de esfuerzos cortantes en ambos costados de la grieta. Pasa cuando una rueda pisa la
grieta, cargando primero un borde de la grieta y posteriormente el otro.
Para evitar o retardar el agrietamiento por reflexión y el control de la infiltración a través del pavimento, existen los
siguientes sistemas que pueden ser utilizados de manera individual o conjunta:
• Geomallas de fibra de vidrio para refuerzo: combinación de geomalla y asfalto, en casos donde se presente
fisuras de alta severidad.
• Geotextiles para repavimentación: combinación de geotextil y asfalto, en casos donde las grietas no sean por
fallas estructurales.
• Membranas de intercapa absorbedoras de esfuerzos (SAMI): capas de cierto espesor con asfalto modificado.
• Sellos de arena-asfalto y sellos de asfaltos modificados: en procesos de agrietamiento incipiente.
Para escoger entre las opciones mencionadas anteriormente, es necesario llegar a una aproximación de ingeniería
para cada problema especifico, la cual debe incluir los siguientes ítems:
• Identificación del problema.
• Evaluación de los factores y mecanismos involucrados.

• Análisis de las posibles soluciones y sus respectivas limitaciones.
• Posibilidades en términos de la efectividad de cada solución versus los costos que acarrea.
• Análisis del proyecto y las consideraciones constructivas.
Pero aparte de esto, se debe mantener en la mente que el momento propio para comenzar con las construcciones
de un sistema que retarda la aparición de grietas, es indudablemente durante las primeras etapas de aparición de
estas, cuando apenas se vislumbran grietas de líneas delgadas en el pavimento. En este punto, apenas poca agua se
ha infiltrado a través de la estructura como para ablandar y debilitar el suelo de la subrasante.
7.6 ASFALTOS
7.6.1 Cemento Asfáltico
El asfalto es un material altamente impermeable, adherente y cohesivo, capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos
y fluir bajo la acción de cargas permanentes. Como aplicación de estas propiedades el asfalto puede cumplir, en la
construcción de pavimentos, las siguientes funciones:
• Contribuir a impermeabilizar la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y eficaz contra
la penetración del agua proveniente de la precipitación.
• Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, capaz de resistir la acción mecánica de disgregación
producida por las cargas de los vehículos. Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo
disminuir su espesor.
El asfalto es un sólido o liquido viscoso, compuesto por una mezcla compleja de hidrocarburos, no volátiles, solubles
en tricloroetileno, y que ablandan al aumentar la temperatura.
El cemento asfáltico es un asfalto refinado o una combinación de asfalto refinado y aceite fluidificante de consistencia
apropiada para trabajos de pavimentación. Estos asfaltos refinados son muy duros y se les da la consistencia,
mezclándolos con aceites o residuos provenientes de la destilación del petróleo de base asfáltica.
Los cementos asfálticos se dividen en grados según su dureza o consistencia, que es medida mediante el ensaye de
penetración medido en 1/10 mm, valor que es inverso a la dureza.
De acuerdo a esto, los cementos asfálticos más comúnmente usados son los siguientes:
CA 40 - 50 : Para sellado de juntas de pavimento de hormigón
CA 60 - 70 : En concreto asfáltico
CA 85 - 100 : En concreto asfáltico
CA 120 - 150 : Tratamientos superficiales
Las dos cifras indican los límites máximos y mínimos de la penetración.
Propiedades o características deseables del cemento asfáltico
Para los estudios técnicos y la construcción hay tres propiedades o características del asfalto importantes:

171
Consistencia: término usado para describir el grado de fluidez o plasticidad del asfalto a cualquier temperatura
dada, La clasificación de los cementos asfálticos se realiza con base al valor de la consistencia a una temperatura
de referencia. Para especificar y medir la consistencia de un asfalto para pavimento, se usan ensayos de viscosidad,
ensayos de penetración y/o punto de ablandamiento.
Pureza: el cemento asfáltico se compone, casi totalmente de betunes (solubles en bisulfuro de carbono). Los asfaltos
refinados son, generalmente, más de 99.5% solubles en bisulfuro de carbono y por lo tanto casi betunes puros. Las
impurezas, si las hay, son inertes.
Seguridad: el cemento asfáltico, si se lo somete a temperaturas suficientemente elevadas, despide vapores que
arden en presencia de una chispa o llama. La temperatura a la que esto ocurre es más elevada que la temperatura
normalmente usada en las operaciones de pavimentación. Sin embargo, para tener la certeza de que existe un
adecuado margen de seguridad, se debe conocer el punto de inflamación del asfalto.
7.6.2 Emulsiones Asfálticas
Son parte de los asfaltos líquidos. Es un sistema heterogéneo de dos fases normalmente inmiscibles, como son el
asfalto y el agua, al que se le incorpora una pequeña cantidad de un agente activador de superficie, tensoactivo
o emulsificante, de base jabonosa o solución alcalina, el cual mantiene en dispersión el sistema, siendo la fase
continua el agua y la discontinua los glóbulos del asfalto, en tamaño, entre uno a diez micrones.
Cuando la emulsión se pone en contacto con el agregado se produce un desequilibrio que la rompe, llevando a las
partículas del asfalto a unirse a la superficie del agregado. El agua fluye o se evapora, separándose de las partículas
pétreas recubiertas por el asfalto. Existen emulsificantes que permiten que esta rotura sea instantánea y otros que
retardan éste fenómeno. De acuerdo con la velocidad de rotura, las emulsiones asfálticas pueden ser:
De rompimiento rápido: la que se designa por las letras RS (Rapid Setting). Estas producen una capa relativamente
dura y principalmente es usada para aplicaciones en spray sobre agregados y arenas de sello, así como penetración
sobre piedra quebrada; que por ser de alta viscosidad sirve de impermeabilizante.
De rompimiento medio: las que se designan con las letras MS (Medium Setting).
De rompimiento lento: designada por las letras SS (Slow Seting). Son diseñadas para una máxima estabilidad de
mezclado. Son usadas para dar un buen acabado con agregados compactos y asegurar una buena mezcla con éstos.
El tipo de emulsión a utilizar depende de varios factores, tales como las condiciones climáticas durante la construcción,
tipos de agregados disponibles, etc. Las emulsiones asfálticas deben ser afines a la polaridad de los agregados con el
propósito de tener una buena adherencia. Esta cualidad se la confiere el emulsificante, el cual puede darle polaridad
negativa o positiva, tomando el nombre de aniónicas, las primeras, afines a los áridos de cargas positivas y catiónica,
las segundas, afines a áridos de cargas negativas; como son las de origen cuarzoso o silíceo.
Las emulsiones catiónicas se designan con las mismas letras anteriormente dichas y anteponiéndoles la letra “C”,
como por ejemplo las CRS-1 y CSS-1.
Si el residuo asfáltico de las emulsiones medias y lentas es de penetración 40-90 se le agrega la letra “h” (CSS-1h,
MS-2h).

Las especificaciones que deben cumplir los asfaltos líquidos están indicados en las tablas:
Tabla 7.1 Asfaltos cortados de curado rápido AASHTO M 81
Tabla 7.2 Asfaltos cortados de curado medio AASHTO M 82

173
7.6.3 Asfaltos Modificados
Los materiales asfálticos modificados son el producto de la disolución o incorporación en el asfalto de un polímero,
sustancia que es estable en el tiempo y a cambios de temperatura que se añaden al material asfáltico para modificar sus
propiedades físicas y reológicas disminuir su susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, así como a la oxidación.
El propósito de modificar el asfalto es el de incrementar su desempeño en términos de rangos de temperatura y
tolerancia al esfuerzo, mediante la modificación del balance en su comportamiento visco-elástico a través del rango
de temperaturas de aplicación y servicio.
La modificación de asfalto es una nueva técnica utilizada para el aprovechamiento efectivo de asfaltos en la
pavimentación de vías. Esta técnica consiste en la adición de polímeros a los asfaltos convencionales con el fin de
mejorar sus características mecánicas, es decir, su resistencia a las deformaciones por factores climatológicos y del
tránsito (peso vehicular).
Con los asfaltos modificados se pretende contar con ligantes más viscosos a temperaturas elevadas para reducir las
deformaciones permanentes (ahuellamiento), disminuir el fisuramiento por efecto térmico a bajas temperaturas y por
fatiga, aumentando su elasticidad. Finalmente se debe contar con un ligante de mejores características adhesivas.
El efecto principal de añadir polímeros a los asfaltos es el cambio en la relación viscosidad-temperatura (sobre
todo en el rango de temperaturas de servicio de las mezclas asfálticas) permitiendo mejorar de esta manera el
comportamiento del asfalto tanto a bajas como a altas temperaturas.
Los asfaltos modificados se deben aplicar, en aquellos casos específicos en que las propiedades de los ligantes
tradicionales son insuficientes para cumplir con éxito la función para la cual fueron encomendados, es decir, en
mezclas para pavimentos que están sometidos a solicitaciones excesivas, ya sea por el tránsito o por otras causas como:
temperaturas extremas, agentes atmosféricos, tipología del firme, etc. Si bien los polímeros modifican las propiedades
reológicas de los asfaltos, estos deben mostrar ventajas en servicio.
Se pueden enumerar una serie de ventajas y desventajas de los asfaltos modificados con polímeros.
Ventajas:
- Disminuye la susceptibilidad térmica.
- Se obtienen mezclas más rígidas a altas temperaturas de servicio reduciendo el ahuellamiento.
- Se obtienen mezclas más flexibles a bajas temperaturas de servicio reduciendo el fisuramiento.
- Disminuye la exudación del asfalto: por la mayor viscosidad de la mezcla, su menor tendencia a fluir y su mayor
elasticidad.
- Mayor elasticidad: debido a los polímeros de cadenas largas.
- Mayor cohesión: el polímero refuerza la cohesión de la mezcla.
- Mejora la trabajabilidad y la compactación: por la acción lubricante del polímero o de los aditivos incorporados
para el mezclado.
- Mejor impermeabilización: en los sellados bituminosos, pues absorbe mejor los esfuerzos tangenciales, evitando
la propagación de las fisuras.
- Mayor resistencia al envejecimiento: mantiene las propiedades del ligante, pues los sitios más activos del asfalto
son ocupados por el polímero.

- Mayor durabilidad: los ensayos de envejecimiento acelerado en laboratorio, demuestran su excelente resistencia
al cambio de sus propiedades características.
- Mejora la vida útil de las mezclas: menos trabajos de conservación.
- Permiten mayor espesor de la película de asfalto sobre el agregado.
- Reduce el costo de mantenimiento.
- Aumenta el módulo de la mezcla.
- Permite la reducción de hasta el 20% de los espesores por su mayor módulo.
- Mayor resistencia a la flexión en la cara inferior de las capas de mezclas asfálticas.
- Permite un mejor sellado de las fisuras.
Desventajas:
- Alto costo del polímero.
- Dificultades del mezclado: no todos los polímeros son compatibles con el asfalto base.
- Deben extremarse los cuidados en el momento de la elaboración de la mezcla.
- Los agregados no deben estar húmedos ni sucios.
- La temperatura mínima de distribución es de 145ºC por su rápido endurecimiento.
Naturaleza del Polímero
Los polímeros son sustancias formadas por la unión, de cientos o miles de moléculas pequeñas, llamadas
monómeros. La gran diversidad de materiales poliméricos hacen que su clasificación y sistematización sean difíciles,
pero atendiendo a su estructura y propiedades, se clasifican para uso vial como se presentan a continuación:
Figura 7.1 Clasificación de los Polímeros.
Termo-Endurecibles: son polímeros formados por una reacción química de dos componentes (base y endurecedor),
dando lugar a una estructura entrecruzada, por lo que no pueden ser recuperados para volver a transformarse.

175
Termoplásticos: son polímeros solubles que se reblandecen con la acción del calor y pueden llegar a fluir. Son
generalmente, polímeros lineales o ligeramente ramificados.
7.7 PROCEDIMIENTO DE INSTALACIÓN
Para que el desempeño del geosintético (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentación) a utilizar en esta
aplicación sea el correcto y su vida de servicio sea la esperada, deberá ceñirse al siguiente proceso de instalación:
7.7.1 Condiciones y Limpieza de la Superficie
Para garantizar que la adhesión del geosintético (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentación) a la
capa de rodadura vieja y a la de repavimentación sea la adecuada, deberá preverse que la superficie sobre la
cual se colocarán los rollos del geosintético esté razonablemente libre de elementos tales como mugre, agua,
vegetación y escombros que pudiesen entorpecer el contacto entre el ligante asfáltico y la carpeta vieja. Los equipos
recomendables utilizados en este tipo de operaciones son compresores neumáticos con boquillas adecuadas para
limpieza o incluso se permite la utilización de escobas.
Cuando se trabaja sobre fresado se debe realizar una limpieza muy minuciosa, ya que la superficie debe quedar libre
del polvillo que se genera durante el fresado, preferiblemente se debe realizar esta limpieza con aire comprimido o
con agua dejando secar muy bien la superficie, como se observa en la Figura 7.2.
Figura 7.2 Limpieza de la superficie.
7.7.2 Tratamiento de Fisuras
Después de terminar el proceso de limpieza, todas las fisuras deberán ser sopleteadas y selladas con un llenante
apropiado para tal fin, sin sobrepasar la cantidad por encima del nivel existente; dichas fisuras deberán recibir
un tratamiento adecuado según su grado de deterioro. En el caso de que las grietas sean originadas por fallas
estructurales, el pavimento será intervenido de la manera más adecuada dependiendo del tratamiento escogido,
según sea el caso.

7.7.3 Ligante Asfáltico
El material que se utilizará para garantizar una adecuada adhesión del geosintético (geomalla de fibra de vidrio,
geotextil de repavimentación) a la base granular, base estabilizada, losas de concreto o a la mezcla asfáltica existente,
y a la capa superior (capa de refuerzo, o de mantenimiento), podrá ser un cemento asfáltico de penetración 60-70
mm/10, emulsión catiónica de rompimiento rápido tipo 1 o una emulsión catiónica de rompimiento rápido tipo 1
modificada con polímeros de tal forma que se satisfaga la cantidad de asfalto mínima requerida como se verá más
adelante. En el geotextil se debe garantizar la saturación del mismo para generar la membrana viscoelastoplástica,
mientras que en la geomalla solo se necesitará garantizar la adhesión al sistema.
El geosintético (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentación) se podrá colocar solo después del
correspondiente rompimiento de la emulsión en caso de que esa sea la elección a utilizar como ligante. Para esta
aplicación no se podrán utilizar los asfaltos diluidos que contienen solventes.
A continuación se relaciona un cuadro comparativo en cantidades a utilizar si se escoge cemento asfáltico y/o
emulsión asfáltica, valor que debe estar acorde con la prueba que se realice en campo. Cuando se usen emulsiones
solicitar inmediatamente la especificación técnica para determinar la dosificación de la misma. Para la escogencia
definitiva de la emulsión se debe tener en cuenta las condiciones climáticas de la zona, influyentes en la aplicación
de la misma.
Las cantidades a utilizar de ligante dependerán de si se utiliza geotextil de repavimentación y/o geomalla de fibra
de vidrio. Para el geotextil de repavimentación se debe garantizar que la cantidad a utilizar de ligante sea capaz de
saturar el geotextil y dejar un adicional para que esta membrana se adhiera tanto a la superficie antigua como a
la nueva rodadura, Tabla 7.3. Para la geomalla de fibra de vidrio solo se requiere garantizar la cantidad de ligante
necesaria para generar una buena adherencia entre la superficie antigua y la carpeta nueva, Tabla 7.4.
Tabla 7.3 Cantidad a utilizar de cemento asfáltico Vs. emulsión asfáltica
para geotextil de repavimentación

177
Tabla 7.4 Cantidad a utilizar de cemento asfáltico Vs. emulsión asfáltica
para geomalla de fibra de vidrio
Se recomienda colocar la emulsión asfáltica siempre en dos etapas, en forma homogénea y uniforme, para evitar
desplazamiento por efectos de la pendiente hacia las cunetas y/o bermas según sea el caso. En el caso del geotextil,
se recomienda instalar el 50% de la cantidad total de emulsión, se espera a que rompa esta primera parte; luego,
se instala el geotextil, y por último se aplica el 50% restante esperando un tiempo prudencial para que se evapore
el agua y salga del geotextil para proceder a colocar la nueva carpeta asfáltica encima. En el caso de la geomalla, se
recomienda instalar inicialmente 0,5 L/m2
como mínimo de remanente de asfalto, se debe esperar a que rompa esta
primera parte; luego, instalar la geomalla y posteriormente aplicar 0,2 L/m2
como mínimo de remanente de asfalto,
esperando un tiempo de rompimiento de esta última parte, instalar la nueva carpeta asfáltica.
7.7.3.1 Temperaturas de trabajo
Las temperaturas del camión irrigador con cemento asfáltico no deben exceder los 150°C cuando se trabaja con
asfaltos normalizados; ésta temperatura puede ser superada cuando sé esta trabajando con asfaltos modificados.
Los patrones de riego con emulsiones asfálticas son mejorados con calentamiento. Es deseable un rango de
temperaturas entre 55°C y 70°C. No debe excederse una temperatura de 70°C, puesto que a partir de esta puede
romperse la emulsión.
Si se trabaja con emulsiones deberá esperarse hasta que rompa y que el agua se evapore para proceder a colocar el
geosintético que se este trabajando.
La temperatura de la superficie de la carpeta asfáltica sobre la cual se instalará la geomalla de fibra de vidrio debe
estar entre 5°C y 60 °C.
7.7.3.2 Tasa de aplicación del ligante asfáltico teórica para cuando se utiliza geotextil de
repavimentación
La cantidad de ligante asfáltico a utilizar depende de la porosidad relativa del pavimento viejo y del geotextil a usarse
en el proceso de repavimentación, siendo esta una de las consideraciones de mayor relevancia para garantizar el
correcto desempeño de esta membrana de intercapa viscoelastoplástica impermeable. De un trabajo presentado por
Button (1982), éste propone la siguiente ecuación para la determinación de la cantidad de ligante asfáltico:

Qd = 0.362 + Qs + Qc (7.1)
Donde:
Qd = Cantidad de ligante según diseño. (L/m2
).
Qs = Cantidad de ligante necesario para lograr la saturación del geotextil (L/m2
). Este
dato es suministrado por el fabricante. Es importante tener en cuenta que según
las recomendaciones de la Task Force 25 de la AASHTO-AGC-ARTBA, este no
podrá ser inferior a los 0.9 L/m2
para lograr formar una capa absorbedora de
esfuerzos, además de la adhesión entre las capas de concreto asfáltico.
Qc = Valor de corrección dependiendo de las condiciones de la superficie del concreto
asfáltico de la capa vieja. Oscila entre 0.05 L/m2
para superficies niveladas hasta
0.59 para superficies porosas y oxidadas.
Sin embargo en varias obras los valores obtenidos de ensayos realizados en campos son bastante menores que los
obtenidos en la fórmula de Button.
7.7.3.3 Tasa de aplicación del ligante asfáltico in situ si se emplea geotextil de
repavimentación
Es recomendable que antes de iniciar una repavimentación utilizando el geotextil se determine la cantidad óptima
de ligante asfáltico a usarse y de esta forma se eviten posibles problemas de exudación e incluso la generación de
una superficie de deslizamiento. Una manera rápida y sencilla es mediante la imprimación de un área determinada
que se sugiere sea de 1.0 m*1.0 m, con diferentes cantidades de ligante, teniendo en cuenta que su distribución
sobre la superficie debe ser uniforme. Una manera de verificar si la cantidad de ligante es la adecuada es intentando
desprender manualmente el geotextil de la superficie, si esto no se logra y al pisar el geotextil se ve como este
empieza a absorber el ligante y mediante esta presión este pasa hasta la cara superior, se puede pensar que se ha
llegado el punto óptimo para la tasa de imprimación con ligante asfáltico.
Usualmente la tasa de aplicación para el ligante asfáltico es mínimo de 1.3 L/m2
(asfalto residual) incluida la cantidad
necesaria para garantizar la adhesión del conjunto geotextil-asfalto al concreto asfáltico. La cantidad dependerá de
la porosidad y oxidación relativa del pavimento existente (Ver tabla 7.3).
Las técnicas de imprimación requieren que los equipos a usarse coloquen el ligante a una tasa uniforme, siendo
conveniente el uso de quipos mecánicos, tales como los tanques o camiones irrigadores para este fin; teniendo
en cuenta, que ésta debe ser homogénea y que cumpla con los requerimientos mínimos para lograr una correcta
adhesión y evitar fallas por deslizamiento, corrimiento o exudación como se observa en la Figura 7.3.

179
Figura 7.3 Imprimación con Asfalto.
Otro factor importante en el control de temperatura, pues se ha visto en varios casos una degradación del ligante
que llega a cristalizarse, perdiéndose así al saturar al geotextil, su función de membrana viscoelastoplástica y no
logrando un beneficio total.
7.7.3.4 Tasa de aplicación del ligante asfáltico in situ si se emplea geomalla de fibra de vidrio
El riego de liga se debe aplicar de manera uniforme sobre toda la superficie asfáltica en dos partes. La primera antes
de instalar la geomalla de fibra de vidrio sobre la carpeta asfáltica nueva o la capa de nivelación (dependiendo si
es un pavimento flexible nuevo o una rehabilitación respectivamente) y la segunda posteriror a la instalación de la
geomalla, antes de instalar la nueva carpeta.
La primera dosis de riego de liga no debe ser inferior a 0,5 L/m2
(asfalto residual) y debe ser la mínima que garantice
una adherencia de la geomalla a la superficie de al menos 5 Kgf medido mediante el ensayo de adherencia. Se debe
permitir que la emulsión rompa antes de instalar el refuerzo.
La segunda dósis de riego de liga es para garantizar la debida impregnación de la cara superior de la geomalla y su
adherencia a la nueva capa de concreto asfáltico. La cantidad del segundo riego de liga no debe ser menor a 0,2
L/m2
(asfalto residual) si se utiliza emulsión. Se debe permitir que la emulsión rompa antes de instalar la capa de
rodadura. El segundo riego de liga se aplicará después de estar la geomalla adherida a la superficie, posterior al paso
del equipo de compactación.
Al igual que en el geotextil, las técnicas de imprimación requieren que los equipos a usarse coloquen el ligante a una
tasa uniforme, como se observa en la Figura 7.3.
El ensayo de adherencia se ejecuta para determinar la dosis mínima del primer riego de liga. Las pruebas de adherencia
se deben ejecutar en situ al menos cada 200 m de longitud teniendo en cuenta el siguiente procedimiento.
Cortar una pieza de un (1) m2
de geomalla e instalarla sobre la capa asfáltica nueva o de nivelación previa colocación
y rompimiento de una cuantía establecida de riego de liga (se recomienda iniciar con la cuantía mínima de 0,5 L/m2
).
La pieza de geomalla deberá someterse al paso de un equipo compactador para asegurar su adherencia. Una vez
adherida la geomalla se inserta en la parte central el gancho de una balanza de resorte (Dinamómetro) por debajo de
la geomalla. Halar el dinamómetro de un solo envión hasta que se desprenda la geomalla. La cantidad de emulsión
será aquella para la cual la resistencia a la adherencia sea mayor a 5 Kg-f.

7.7.4 Capa de Nivelación cuando se utiliza geomalla de fibra de vidrio
Si la superficie no está nivelada, un espesor mínimo de 3 cm de concreto asfáltico como nivelación sobre la superficie
de asfalto existente debe ser colocado. Si la vía es en concreto hidráulico el espesor mínimo de nivelación será de
4 cm. Es importante tener en cuenta un riego de liga entre la carpeta asfáltica antigua o sobre la losa de concreto
antes de aplicar la capa de nivelación.
La capa de nivelación debe proveer suficiente adhesivo a la geomalla. Aunque la geomalla de fibra de vidrio posee
un recubrimiento bituminoso que garantiza la correcta adherencia de la geomalla a las capas de asfalto, se debe
emplear un riego de liga entre las capas asfálticas para garantizar una completa adherencia entre estas.
La geomalla de fibra de vidrio no debe ser instalada directamente sobre superficies fresadas. El mínimo tratamiento
debe ser: limpiar, reparar las fisuras y baches y emplear una capa de nivelación de mínimo 3 cm.
7.7.5 Características del geotextil a instalar
El geotextil que se emplea en pavimentaciones y repavimentaciones debe ser del tipo no tejido punzonado con
agujas, los cuales deberán tener la capacidad de absorber la cantidad suficiente de ligante asfáltico; dichos geotextiles
pueden ser de polipropileno o poliéster.
El geotextil a ser empleado en pavimentación y repavimentación durante su proceso de instalación puede estar
sometido a unos esfuerzos; para su supervivencia frente a dichos esfuerzos debe cumplir con las propiedades que
se enuncian en la Tabla 7.5.
Tabla 7.5 Requerimientos del geotextil.
Especificaciones generales de construcción de carreteras
AASHTO M288-05/Artículo 464 INVIAS
mínimo de los resultados de un muestreo de ensayos de un proceso para dar conformidad a un lote que está bajo comprobación, el promedio
de los resultados correspondientes de los ensayos practicados a cualquier rollo del lote que se está analizando, debe ser mayor o igual al valor
presentado en esta especificación y corresponde a la traducción del nombre en Inglés “Minimum Average Roll Value (MARV)”. Desde el punto
de vista del productor, corresponde al valor promedio del lote menos dos (2) veces la desviación estándar de los valores de la producción.
(2) La elongación ≥ 50% hace referencia a los geotextiles no tejidos.
(3) La retención asfáltica mínima será de 0.9 L/m2
; sin embargo, la retención asfáltica medida en litros por cada metro cuadrado (L/m2
) para cada
geotextil debe ser suministrada por el fabricante. El valor no indica la tasa de aplicación de asfalto requerido en la construcción, solamente indica
el valor para saturar el geotextil. La retención asfáltica del producto, representa el VMPR suministrado por el fabricante. El valor de retención
asfáltica esta dado en términos de asfalto residual en caso de trabajar con emulsiones asfálticas.
(4) El punto de fusión del geotextil será ≤ 150°C cuando la nueva capa asfáltica sea preparada con asfalto tradicional. El punto de fusión del
geotextil será ≥ 250°C cuando la nueva capa asfáltica sea preparada con asfaltos modificados con polímeros ó cuando la temperatura de
compactación supere los 150°C.

181
7.7.6 Características de la geomalla de fibra de vidrio a instalar
La geomalla de fibra de vidrio a ser empleada en pavimentación y repavimentación, es fabricada por un proceso
de tejido de punto usando una serie de filamentos de fibra de vidrio que forman una estructura de rejilla. Estos
filamentos están recubiertos con un polímero que permite que la geomalla posea una buena adherencia a las capas
asfálticas. Cada filamento posee alta resistencia a la tensión y alto módulo de elasticidad (69,000 Mpa) para elon-
gaciones bajas. Esta combinación hace a la geomalla de fibra de vidrio más fuerte que el acero libra por libra. Las
principales características de la geomalla son las que se encuentran en la tabla 7.6.
Tabla 7.6 Requerimientos de la geomalla de fibra de vidrio
7.7.7 Instalación del geosintético
La instalación del rollo del geosintético (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentación) puede ser realizado
manual o mecánicamente, existiendo equipos patentados para la colocación de los rollos. En nuestro medio la
instalación se ha venido haciendo manualmente, siendo necesaria una cuadrilla de tres personas (dos manteniendo
la alineación del rollo y desenrollándolo, y otra persona cepillando sobre el geosintético, eliminando al máximo las
arrugas), sin necesidad de ser mano de obra capacitada ni especializada. Para esta aplicación, si se utiliza geotextil,
se debe instalar siempre la parte sin termofundir en contacto directo con el ligante, sin arrugas.
Figura 7.4 Instalación del geosintético.
Parafacilitarunmayorcontacto(adherencia)delgeosintético(geomalladefibradevidrio,geotextilderepavimentación)
con el ligante y con la capa antigua y eliminar en mayor proporción las arrugas del mismo, se podrán utilizar

equipos mecánicos como es el caso de un compactador de llantas en una pasada directamente sobre el geosintético
transitando a bajas velocidades. No es necesario realizar la sujeción del geosintético a la capa vieja mediante clavos
o puntillas, solo se permite utilizar puntillas al inicio del rollo de la geomalla de fibra de vidrio.
Figura 7.5 Compactador de llantas sobre el geosintético.
Cuando se esta en zona de curva, para instalar el geosintético (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de
repavimentación), éste se debe cortar en pequeñas secciones en forma rectangular como si se estuviera armando
la curva por segmentos.
Es importante tener en cuenta que se recomienda emplear guantes para manipular la geomalla ya que la fibra de
vidrio al estar en contacto directo con la piel puede generar picazón.
Se deben tener cuidados especiales con las condiciones climatológicas, pues nunca se podrá instalar el geosintético
(geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentación) cuando la capa de pavimento antiguo esté en condiciones
húmedas, en el caso de querer hacer grandes avances en la instalación del geosintético es necesario prever que no
lloverá en la zona. Esta es la única condición que pudiera llegar a afectar el avance de la obra.
Si durante la instalación inicia la lluvia cuando se utiliza geotextil y éste se encontraba extendido se moja
completamente, entonces se debe secar totalmente antes de ser utilizado para esta aplicación.
A manera de solución parcial para casos donde el geosintético (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de
repavimentación) se haya mojado con una llovizna superficial se podrá soplar con aire a presión para eliminar toda
la humedad presente en el mismo. Si se llegase a realizar el proceso de instalación de la nueva carpeta sobre el
geosintético en condiciones húmedas, no se logrará una buena adherencia de todo el sistema, generando posibles
fallas posteriores en el funcionamiento del mismo. Como recomendación de trabajo en obra, solo se debe instalar la
cantidad de geosintético que sé esta seguro quedará completamente cubierto al finalizar el día.
7.7.7.1 Tratamiento a las arrugas que se puedan formar
Otra de las consideraciones críticas es la instalación correcta del geosintético (geomalla de fibra de vidrio, geotextil
de repavimentación) sobre la superficie de la vía impregnada con ligante asfáltico, evitando al máximo la formación
de arrugas ya que estas no permitirán que la absorción del asfalto líquido sea suficiente para la formación de la
barrera impermeable cuando se usa geotextil, ni de una buena adherencia cuando se usa geomalla, reduciendo los
beneficios a largo plazo de esta membrana de intercapa.

183
Figura 7.6 Formación de arrugas.
En la Figura 7.6 se puede observar como en la zona de la arruga se genera tras capas del geosintético utilizado,
haciendo imposible la saturación y/o adherencia con el ligante asfáltico. Es en estas pequeñas zonas, donde de no
hacerse las correcciones en el momento preciso, no se logrará la impermeabilización esperada en el caso del geotextil,
ni se generará una adhesión adecuada en el caso de la geomalla, generándose fisuras y desprendimientos en
pequeños bloques tiempo después de la carpeta asfáltica que se encuentra justo encima de las arrugas excesivas.
Los cuidados principales para el tratamiento de las arrugas incluyen los siguientes:
• Las arrugas y dobleces de más de 25 mm deberán cortarse con un bisturí y aplanarse siempre en el sentido del
avance de los equipos utilizados en la pavimentación, para evitar levantamientos.
• En el caso de que la arruga o doblez sobrepase los 50 mm, este exceso deberá ser eliminado.
• Cuando se utiliza geotextil, en los traslapos necesarios en la reparación de arrugas deberá contemplar el uso
de ligante adicional para saturar las dos capas de geotextil y formar una liga, evitando posibles planos de
deslizamiento.
7.7.7.2 Traslapos o solapes
Cuando se utiliza geotextil de repavimentación como regla general, se recomienda que los traslapos en cualquier
dirección no deben exceder los 15 cm. En las zonas de traslapos se debe hacer una impregnación adicional con
ligante asfáltico para garantizar la saturación total del geotextil.
Cuando se utiliza geomalla, los traslapos en el sentido longitudinal deben ser como mínimo de 10 cm y en el sentido
transversal como mínimo 15 cm. Los traslapos deben superponerse en el sentido de la colocación de la mezcla y
deben impregnarse adicionalmente con ligante asfáltico para garantizar una completa adherencia de la geomalla
en la zona de traslapos.
7.7.7.3 Separación de la geomalla a los bordes
Perimetral a los bordes de la vía, en sardineles, pozos, cámaras y estructuras hidráulicas se debe dejar la geomalla de
fibra de vidrio separada con un margen de 10 cm, para evitar absorción de agua por acción capilar.
7.7.8 Espesores mínimos de la capa de repavimentación cuando se utiliza geotextil
de repavimentación
Se considera al igual que en cualquier procedimiento de repavimentación que el espesor mínimo constructivo de
la nueva capa debe ser mínimo 5 cm para pavimentos flexibles hasta una pendiente máxima del 4% en sentido
longitudinal, mínimo de 7 cm en pendientes longitudinales del 4% al 6%, por encima del 6% debe consultarse

con el diseñador los espesores mínimos de carpeta asfáltica con el fin de evitar desplazamientos de sobrecarpeta.
Cuando se trabaja sobre pavimentos rígidos el espesor mínimo recomendado es de 7 cm. Para lograr un mayor
beneficio cuando se rehabilite un pavimento rígido, dependiendo de su nivel de deterioro, nivelar y estabilizar las
placas en caso de ser necesario, instalando una capa de concreto asfáltico de gradación abierta y sobre esta el
geotextil de repavimentación.
Al colocarse capas de repavimentación con espesores menores a los recomendados es posible que la capa conformada
por el geotextil saturado empiece a absorber esfuerzos muy altos a la tracción por efecto del movimiento de los
vehículos sobre la carpeta nueva, esfuerzos para los cuales no esta diseñada dicha capa, ya que no se considera
como una capa de refuerzo, trayendo posible desplazamientos de la nueva carpeta de repavimentación.
Cuando se utiliza geotextil de repavimentación, éste puede ser instalado directamente sobre una superficie fresada
siempre y cuando se garantice una homogenización en los surcos que genera la fresadora y que no superen
diferencias entre ellos de más de 1 cm, así mismo se debe garantizar que la superficie este libre del polvillo generado
en este proceso.
7.7.9 Espesores mínimos de la capa de repavimentación cuando se utiliza geomalla
de fibra de vidrio
7.7.9.1 Geomalla en rehabilitación de pavimentos flexibles
Si la superficie no está nivelada, un espesor mínimo de 3 cm de concreto asfáltico como nivelación sobre la superficie
de asfalto existente debe ser colocado. Es importante tener en cuenta un riego de liga sobre la carpeta asfáltica
antigua antes de aplicar la capa de nivelación.
Se considera al igual que en cualquier procedimiento de repavimentación que el espesor mínimo constructivo de
la nueva capa asfáltica por encima de la Geomalla deberá ser de 5 cm, para pavimentos flexibles con pendiente
longitudinal hasta del 4%.
La geomalla de fibra de vidrio no debe ser instalada directamente sobre superficies fresadas. El mínimo tratamiento
debe ser limpiar , reparar las fisuras y baches y emplear una capa de nivelación de mínimo 3 cm.
Para pendientes longitudinales entre el 4% y el 6% el espesor mínimo de la carpeta asfáltica sobre la Geomalla
de fibra de vidrio será de 6 cm. Para pendientes mayores al 6% debe consultarse con el diseñador los espesores
mínimos de carpeta, con el fin de evitar desplazamientos de la sobrecarpeta.
7.7.9.2 Geomalla en pavimentos flexibles nuevos
Si la geomalla se utiliza en un pavimento asfáltico nuevo con el fin de aumentar la vida útil de este, no es necesario
emplear la capa de nivelación ya que la Geomalla de fibra de vidrio quedará embebida sobre dos capas asfálticas y
estará apoyada sobre una capa asfáltica nueva. Se debe tener en cuenta que el recubrimiento mínimo de concreto
asfáltico por encima de la geomalla es de 5 cm y mínimo por debajo como si la superficie de apoyo fuera una capa
de nivelación es de 3 cm.
7.7.9.3 Geomalla en rehabilitación de pavimentos de concreto hidráulico
Cuando la geomalla es empleada como rehabilitación de pavimentos de concreto hidráulico, el espesor mínimo
de carpeta asfáltica sobre la geomalla será de 6 cm. Así mismo el espesor mínimo de nivelación sobre las losas de
concreto será de 4 cm. Es importante tener en cuenta un riego de liga sobre la losa de concreto antes de aplicar la
capa de nivelación.

185
7.7.10 Instalación de la capa de repavimentación
La capa de repavimentación de concreto asfáltico podrá ser colocada inmediatamente después de haber sido
instalado el geosintético (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentación); dicha capa se instalará mediante
el empleo de una finisher y se compactará al igual que en cualquier proceso de pavimentación y/o repavimentación.
La única precaución que se debe tener en cuenta es que los equipos de construcción no realicen movimientos
bruscos sobre el geosintético (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentación).
Cuando se utiliza geotextil de repavimentación para evitar una adherencia excesiva entre las llantas de los equipos y
el geotextil, este tiene un diseño especial. Normalmente el geotextil para esta aplicación tiene termofundida una de
sus caras que será finalmente la que quedará hacia arriba en contacto directo con los equipos y la otra sin ningún
tratamiento especial quedará colocada hacia abajo sobre el ligante asfáltico.
La geomalla de fibra de vidrio presenta un recubrimiento bituminoso por sus dos caras por eso no se debe tener en
cuenta ningún sentido de instalación en especial.
7.7.11 Cuidados de almacenamiento
Con el fin de evitar el humedecimiento y la degradación originada por la radiación ultravioleta de los rollos de
geosintético (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentación), estos deberán estar protegidos por una
envoltura plástica, además debe preverse que los rollos estén protegidos con una cubierta impermeable y levantados
sobre el piso. La humedad del rollo genera posibles rechazos durante el proceso de colocación y compactación de
la capa de repavimentación, al no poder escapar al vapor de agua generado.
7.8 EJEMPLO DE DISEÑO CON RELACIÓN BENEFICIO - COSTO
Una vía interurbana de 2 carriles soporta una carga promedio de 4000 vehículos por día, 400 (10%) los cuales son
camiones pesados de 30.000 libras promedio de masa en total. La carga por eje sencillo esta limitada a 18.000
lb. El tráfico aumentara a una rata de 4% anualmente. El pavimento existente consiste en 75 mm (3 pulgadas) de
concreto asfáltico y 200 mm (8 pulgadas) de base de piedra picada, sobre un suelo de CBR = 50%. El pavimento en
general esta en buenas condiciones, pero las evaluaciones indican que es necesario un reforzamiento para manejar
el incremento del tráfico.
Encontrar el espesor de la capa de asfalto necesaria, para un periodo de diseño de 20 años
a. Sin usar geotextil
b. Usando el geotextil con FEF = 2.1
c. Comparar los dos espesores de capa
Solución:
a. Para la solución del problema se toma como procedimiento de referencia el Documento Técnico del Asfalto
[129], donde se determina un número de tráfico inicial igual a 90, y un factor de ajuste de 1.49, resultando un
número de tráfico de diseño para el caso de no reforzado igual:
DTN = 90 x 1.49
DTN = 134

Para calcular el espesor de asfalto requerido, teniendo una CBR de 5%, se remite a la Figura 7.7 ”Espesor requerido
del asfalto para la estructura de pavimento usando el CBR de la suelo de la subrasante (Instituto de Asfalto [129])”,
para un periodo de diseño de 20 años.
Figura 7.7 Espesor requerido para la estructura del pavimento asfáltico usando
el CBR del suelo del la subrasante (Documento Técnico del Instituto del Asfalto).

187
Donde resulta:
TAn = 9.5 pulgadas
El espesor efectivo de pavimento existente (TE) calculado usando el factor de carga de 0.8 en el asfalto existente y
0.4 en la base de la estructura del pavimento (Valores recomendados por el documento técnico del Asfalto [129])
es igual a:
TE = 3.0 * 0.8 + 8.0 * 0.4
TE = 5.6 pulgadas
Por consiguiente, el espesor de capa requerido (Ton) sin el uso del geotextil es de:
Ton = TAn– TE
Ton = 9.5 – 5.6
Ton = 4.0 pulgadas
b. La solución varia para el caso donde se usa geotextil, de la siguiente forma:
DTN = DTNn / FEF1
Tabla 7.7 Valores FEF
Fuente: "Designing With Geosynthetics", Quinta Edición.
Con lo anterior, obtenemos un resultado de:
DTN = 134 / 2.1
DTN = 68
1
Donde FEF es el factor de eficacia de fábrica de las diferentes clases de geotextil que se pueden utilizar para esta función. Los valores de FEF varían
de acuerdo a la Tabla 7.7.

Nuevamente, utilizando la Figura 7.7 y usando el valor de CBR = 5, resulta un espesor de asfalto de:
TAr = 8.8 pulgadas
Por consiguiente, el espesor de capa requerido (Tor) con el uso del geotextil es de:
Tor = 8.8 – 5.6
Tor = 3.2 pulgadas
c. De tal manera que el “ahorro” de espesor en capa de asfalto usando el geotextil (y basado en la hipótesis de
reforzamiento) es de:
To = Ton – Tor
To = 4.0 – 3.2
To = 0.8 pulgadas
Ejemplo desarrollado por Robert Koerner en su libro «Designing with Geosynthetics» 5a. Edición. Pag. 280 – 281.
BIBLIOGRAFÍA
• Designing with Geosynthetics. 5a Edición.
• Huang, Yang H. “Prediction of Fatigue Cracking and Rutting in Asphalt Pavements”; SHRP. United States Of
America 1991.
• Checkmate Geosynthetics. “Technical Note, Solution for asphalt cracking”2007.
• Especificaciones Generales de Construcción con Geosintéticos. Geosistemas Pavco S.A., 2008.

8SISTEMAS DE SUBDRENAJE PARA VÍAS
CON GEOTEXTIL Y MATERIAL GRANULAR
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

SISTEMASDESUBDRENAJEPARAVÍASCONGEOTEXTILYMATERIALGRANULAR
191
8.1 GENERALIDADES
En el mundo y especialmente en Latinoamérica, la creciente demanda de obras civiles durables y que permanezcan
en buen estado hace que los ingenieros en la actualidad tengan que pensar en diseños óptimos de acuerdo con
los mejores criterios internacionales de calidad. Un buen sistema de drenaje y/o subdrenaje está íntimamente
relacionado con una mayor durabilidad de las obras. De hecho, la vida útil de las vías depende en gran parte del
periodo de tiempo en que el exceso de agua esté presente en su estructura.
El buen diseño de un sistema de drenaje que involucre la utilización de geotextiles en las obras civiles, será sin
lugar a duda, un aporte fundamental en la calidad de dichas obras, ya que el exceso de agua en algunos suelos,
especialmente los de grano fino afecta los parámetros de resistencia, susceptibilidad en los cambios volumétricos y
los mecanismos de transmisión de presiones aplicadas.
8.2 INTRODUCCIÓN
Este documento es una guía práctica para diseñar sistemas de subdrenaje, de tal forma que se llegue a un diseño,
técnico y económicamente más conveniente. Lo que tradicionalmente en la ingeniería se ha llamado filtros, realmente
es un sistema de drenaje o subdrenaje. Un sistema de drenaje subsuperficial eficiente y estable, es necesario que esté
compuesto por un medio filtrante y otro drenante.
Entendiendo por medio filtrante, el elemento que retiene el suelo pero permite el paso del agua, función que
desempeña el geotextil. El medio drenante es el encargado de transportar el agua que pasa a través del filtro,
función que desempeña cualquier medio poroso que bien puede ser natural o sintético. Un sistema de drenaje es
la suma de los dos procesos anteriores.
El objetivo de los subdrenajes para vías es evitar la saturación total de la estructura, captando, conduciendo o
evacuando el agua que pueda entrar en la estructura del pavimento.
Para lograr el buen diseño de un subdrenaje se debe tener en cuenta cuatro aspectos fundamentales:
1. Determinar la ubicación y profundidad de la dirección del flujo, que puede ir en sentido longitudinal o
transversalmente con respecto al eje de la vía. Para captar aguas subsuperficiales es conveniente tener en cuenta el
diseño de un sistema de captación, que asegure la rápida llegada del agua al subdrén, verificando la velocidad de
llegada. En la mayoría de los casos es recomendable especificar un sistema de subdrenaje, compuesto por: geotextil
– geored – geotextil; un material granular limpio de gradación abierta protegido por un geotextil, que cumpla la
función de filtro; o por un geotextil de espesor considerable que tenga propiedades de drenaje planar. Lo anterior
se debe a que los suelos de subrasante en la mayoría de los casos presentan permeabilidades muy bajas.
2. Estimar el caudal crítico para la longitud de descarga, el cual es la sumatoria de los caudales de aporte, que provienen
del nivel freático y de infiltración. El agua de infiltración proviene de aguas lluvia y superficiales que se filtran
directamente a través de la carpeta del pavimento o a través del suelo aledaño al tramo de vía en consideración.
3. Dimensionar la sección transversal del subdrén capaz de conducir la suma de los caudales de aporte, con una
velocidad de evacuación adecuada.
4. Los sistemas de subdrenaje deben contar un sistema de filtración adecuado, que asegure una mayor vida útil del
sistema y por consiguiente de la estructura del pavimento. El uso de los geotextiles ha venido desplazando los sistemas
tradicionales de filtración, debido principalmente al aumento de la vida útil, facilidad de instalación, reducción de
costos totales de la construcción y en general por ser un sistema constructivo ambientalmente eficiente.

8.3 METODOLOGÍA DE DISEÑO DE SUBDRENAJES
8.3.1 Determinación de la ubicación de las líneas de Subdrenaje o Subdrenajes
La ubicación del subdrenaje, debe ser de tal manera que intercepten el agua lo más perpendicularmente posible. Lo
anterior quiere decir, que en tramos donde la pendiente longitudinal sea mayor que la pendiente de bombeo, es más
eficiente colocar subdrenajes transversales. Esto debido a que el agua se moverá en dirección de la suma vectorial
o resultante de las pendientes.
Por ejemplo en un tramo con una pendiente longitudinal del 4% y una pendiente de bombeo del 2%, la resultante
forma un ángulo de 63 grados con respecto al eje horizontal, en esa dirección se moverá el agua (Ver Figura 8.1). Si
este ángulo es menor a 45 grados las líneas de subdrenaje deben correr paralelas al eje (subdrenajes longitudinales),
si es mayor a 45 grados las líneas de subdrenaje deben correr normal al eje (subdrenajes transversales).
Figura 8.1 Dirección de la resultante de dos pendientes dadas.
8.3.2 Estimación del caudal de diseño
Para diseñar subdrenaje laterales en una vía, se debe considerar primero la distancia entre alcantarillas o los sitios
en donde los subdrenajes realizan la descarga de agua. Para establecer las distancias de los tramos, se debe tener
en cuenta que cada tramo conserve en lo posible, características similares, por ejemplo igual pendiente, condiciones
geomorfológicas similares o condiciones geométricas de la vía similares. Entre más largo sea el recorrido del agua
dentro de un subdrenaje, mayor tendrá que ser su capacidad de transporte debido a que a lo largo del subdrenaje
se van sumando caudales de aporte.
Posteriormente se identifica las posibles fuentes a tener en cuenta para el cálculo del caudal total.
Los subdrenajes son sistemas que se utilizan para retirar el agua infiltrada o subterránea que ha entrado en la
estructura. Un sistema eficiente de drenaje en vías se debe complementar con estructuras de drenaje superficial
como son: cunetas, zanjas de coronación, trincheras drenantes, etc.
Los caudales de aporte que conforman el caudal total para el diseño de un subdrenaje en la estructura de un
pavimento son:
• El caudal generado por la infiltración de agua lluvia
• El caudal generado por el abatimiento del nivel de agua subterránea

193
Es importante determinar adecuadamente las áreas aferentes para el cálculo del caudal por infiltración ya que
muchas veces el subdrenaje puede captar agua de infiltración proveniente de los taludes aledaños.
Caudal por infiltración
El agua lluvia cae directamente en la carpeta del pavimento. Una parte de éste inevitablemente se infiltra en la
estructura del pavimento debido a que las carpetas de pavimento tanto rígidas como flexibles, no son permeables.
Por lo tanto el caudal de infiltración se calcula de la siguiente forma:
Qinf = IR * B * L * Fi * FR (8.1)
Donde:
IR = Precipitación máxima horaria de frecuencia anual, registrada en la zona del proyecto.
Dato que se puede extraer de las curvas anexas a éste documento (ver anexo 3),
las cuales son las de intensidad - duración - frecuencia para las diferentes zonas del
territorio Colombiano. Usualmente se toma el intervalo entre 60 y 120 minutos y
se escoge la curva de 2 años. Alternativamente se pueden emplear ecuaciones para
determinar la precipitación si no se cuenta con curvas IDF para la región en estudio.
Dichas ecuaciones están correlacionadas con datos pluviométricos medidos en
campo. Para tal efecto se presenta en este manual la investigación realizada por
Vargas y Díaz-Granados para determinar la ecuación más apropiada (ver anexo 4)
a emplearse para determinar la precipitación en el territorio Colombiano (estas
ecuaciones se emplearan a criterio del diseñador).
B = Para subdrenajes longitudinales, b es la semibanca de la vía (ancho de la vía/2).
Para el caso de subdrenajes transversales, B es la distancia entre subdrenajes.
L = Longitud del tramo de drenaje.
Fi = Factor de infiltración. (Ver Tabla 8.1)
FR = Factor de retención de la base, refleja el hecho de que las bases dada su tiempo de
servicio disminuye su permeabilidad. (Ver Tabla 8.2)
Tabla 8.1 Valores recomendados para Fi
Tabla 8.2 Valores recomendados para FR

Caudal por abatimiento del nivel freático
En sitios donde el nivel freático o el agua proveniente a presión alcancen una altura tal, que supere el nivel de
subrasante afectando a la estructura del pavimento, es necesario abatir este nivel de manera que no genere
inconvenientes por excesos de agua. El cálculo de este caudal se basa en los siguientes parámetros:
QNF = k * i * Aa (8.2)
i = (Nd – Nf) / B
Aa = (Nd – Nf) * L
Donde:
k = Es el coeficiente de permeabilidad del suelo adyacente.
i = Es el gradiente hidráulico.
Nd = Cota inferior del subdrén. (Ver Figura 8.2)
Nf = Cota superior del nivel freático. (Ver Figura 8.2)
Aa = Es el área efectiva para el caso de abatimiento del nivel freático.
B = Para subdrenajes longitudinales, b es la semibanca de la vía. Para el caso de
subdrenajes transversales, b es la distancia entre subdrenajes.
Una vez estimados los caudales de aporte al sistema se obtiene el caudal de diseño:
QT = Qinf + QNF (8.3)
Nota: El caudal por abatimiento del nivel freático en la mayoría de los casos se presenta a los dos lados de la sección
transversal del subdrén, el caudal de diseño (QNf) debe ser duplicado.
Figura 8.2 Sección transversal del sistemas de subdrenajes laterales en una vía.
Caudal por escorrentía superficial
Este caudal puede ser controlado con métodos de captación tales como cunetas, contracunetas y alcantarillas, de
manera tal, que se minimice la entrada de agua a la estructura del pavimento. En tramos donde se considere el
caudal de agua infiltrada proveniente de escorrentía como un caudal de aporte, se debe estimar teniendo en cuenta
los métodos hidrológicos y ser considerado en el diseño.

195
8.3.3 Dimensionamiento de la sección transversal
Teniendo el caudal total QT, el cual es la suma de los caudales calculados, se realiza el siguiente procedimiento:
QT = V * i * A (8.4)
Donde:
QT = Caudal total
V = Velocidad de flujo, la cual depende de la pendiente longitudinal y del tamaño del
agregado usado en el subdrén. (Ver Figura 8.3)
i = Gradiente hidráulico que para el caso de subdrenajes es = 1.
A = Área de la sección transversal del subdrén, normalmente se fija el ancho y se
despeja su altura.
Una vez obtenida la sección transversal del subdrén, se puede calcular su perímetro. La longitud de desarrollo del
geotextil corresponde al perímetro más el traslapo (0.25 - 0.35m).
Para el caso en que se requiera aumentar la eficiencia de los subdrenajes es recomendable usar tubería perforada,
dentro del subdrén, de esta manera se aumenta la eficiencia de drenaje, permitiendo el paso a un caudal mayor en
una misma sección transversal. El diámetro de la tubería a usar se puede estimar haciendo uso de la ecuación de
Manning. Por tanteo se asume un diámetro de tubería y se rectifica si cumple la siguiente igualdad:
QT = (1/n) * A * R2/3
* S1/2
(8.5)
Donde:
QT = Caudal total calculado
n = Coeficiente de Manning. Para tubería perforada usualmente es 0.013
A = Área del tubo
R = AT/PT (Área total / Perímetro total) A tubo lleno
S = Pendiente del subdrén
La línea superior de flujo o nivel freático no debe superar en ningún momento la cota de subrasante, con este
criterio se debe establecer la profundidad del subdrén Nd.

Figura 8.3 Pendiente Vs. Velocidad, según el tamaño del agregado
(Para agregados de tamaño uniforme).
8.3.4 Evaluación del geotextil a usar en el filtro
El filtro evita una excesiva migración de partículas de suelo y simultáneamente permite el paso del agua, lo anterior
implica que el geotextil debe tener una abertura aparente máxima adecuada para retener el suelo, cumpliendo
simultáneamente con un valor mínimo admisible de permeabilidad, que permita el paso del flujo de una manera
eficiente. Para llegar a la selección del geotextil no sólo hay que tener en cuenta lo anterior, sino además, la
resistencia a la colmatación, supervivencia y durabilidad.
Figura 8.4 Paso del agua a través del sistema de filtración.
La metodología de diseño, consiste en revisar, cuales de los geotextiles, satisfacen las características hidráulicas y
mecánicas que resulten de la revisión de los criterios de diseño que se presentan a continuación:
Criterio de Retención (TAA)1
Este criterio asegura que las aberturas sean lo suficientemente pequeñas para evitar la migración del suelo hacia el
medio drenante o hacia donde se dirige el flujo.
1

197
De acuerdo con lo establecido en “Geotextiles Engineering Manual” de la Federal Highway Administration (FHWA)
y basados en los criterios de retención de Christopher y Holtz (1989), Carroll (1983), un geotextil debe cumplir con
la siguiente condición:
TAA < D85 * B (8.6)
Donde:
TAA = Tamaño de abertura aparente, dato suministrado por el fabricante. Corresponde a
la abertura de los espacios libres (en milímetros). Se obtiene tamizando unas esferas
de vidrio de diámetros conocidos, cuando el 5% de un tamaño determinado de
esferas pasa a través del geotextil, se define el TAA. Ensayo ASTM D4751, INV
E-907.
D85 = Tamaño de partículas (en milímetros) que corresponde al 85% del suelo que pasa
al ser tamizado. Este dato se obtiene de la curva granulométrica del suelo en
consideración.
función del coeficiente de uniformidad Cu, donde Cu = D60/D10, de la siguiente manera:
Cu ≤ 2 ó Cu ≥ 8 ⇒ B = 1
2 < Cu ≤ 4 ⇒ B = 0.5 x Cu
4 < Cu ≤ 8 ⇒ B = 8/ Cu
• Para suelos arenosos mal gradados usar B entre 1.5 y 2.
Para Tejidos: B = 1 ⇒ TAA ≤ D85
Para No Tejidos: B = 1.8 ⇒ TAA ≤ 1.8 * D85
• Según Christopher y Holtz, para suelos cohesivos con un índice de plasticidad mayor a 7, el valor del Tamaño de
Abertura Aparente debe ser de:
TAA < 0.30 mm
Criterio de permeabilidad
Se debe permitir un adecuado flujo del agua a través del geotextil considerando su habilidad para esto.
El coeficiente de permeabilidad es la propiedad hidráulica por medio de la cual el geotextil permite un adecuado
paso de flujo perpendicular al plano del mismo, para revisar la permeabilidad del geotextil se debe tener en cuenta
lo siguiente:
• Para condiciones de flujo estable o flujo laminar2
y suelos no dispersivos3
, con porcentajes de finos no mayores
al 50% y de acuerdo con el criterio de Schober y Teindl (1979); Wates (1980); Carroll (1983); Cristopher y Holtz
(1985) y numerosos otros:
2
El comportamiento hidráulico de drenajes convencionales como cortinas drenantes o sistemas de captación de lixiviados se asemeja más a las
características de flujo laminar.
3
Los suelos dispersivos son aquellos que efervecen en contacto con el agua, tienen relaciones de vacíos altas, altos contenidos de sales y generan flujos.

kg > ks (8.7)
Donde:
kg = Permeabilidad del geotextil
ks = Permeabilidad del suelo
• Para condiciones de flujo crítico4
, altos gradientes hidráulicos y buscando un correcto desempeño a largo plazo
reduciendo riesgo, colmatación se recomienda usar el criterio de Carroll (1983); Chistopher y Holtz (1985):
kg > 10 * ks (8.8)
En estas condiciones también se recomienda colocar una capa de arena media a gruesa.
Criterio de Colmatación
Por definición, la colmatación resulta cuando partículas finas de suelo penetran dentro del geotextil, bloqueando
sus canales de poros o cuando son depositadas del lado aguas arriba del geotextil, produciendo una reducción
significativa de la permeabilidad. Por lo tanto, el geotextil debe tener un porcentaje mínimo de espacios vacíos.
Figura 8.5 Colmatación del filtro por penetración de partículas.
En aplicaciones críticas o en proyectos que involucren suelos muy finos se recomienda realizar ensayos de colmatación
con los suelos del sitio, la norma que describe este ensayo es la ASTM 5101 – 90 la cual se menciona en el Capítulo
2 del presente manual.
Los geotextiles con una mayor resistencia a la colmatación, son los geotextiles No Tejidos punzonados por agujas, en
los cuales el riesgo a que se taponen gran parte de sus orificios es muy bajo debido al espesor que poseen y a los altos
valores de porosidad que presentan. Los geotextiles No Tejidos unidos por temperatura o calandrados, son mucho más
delgados y rígidos, razón por la cual se parecen en su comportamiento a los geotextiles Tejidos, Leuttich (1993).
Los geotextiles tejidos tienen baja porosidad y el riesgo de colmatación muy alto, con la consecuencia de una pérdida
súbita en la permeabilidad; razón por la cual no se recomienda usarlos como filtros en sistemas de drenaje. De acuerdo
con el criterio de Chistopher y Holtz, 1985; R. Koemer, 1990, los geotextiles usados como medios filtrantes deben
tener una porosidad: > 50%, razón por la cual no se deben usar geotextiles tejidos en sistemas de subdrenaje.
Este criterio es tal vez el que despierta más controversia para el empleo de geotextiles en aplicaciones de filtración
y drenaje, debido a que es muy difícil cuantificar en el diseño el porcentaje de poros que serán taponados por
la intrusión de finos al filtro dentro del periodo de servicio del sistema. Los elementos filtrantes se comportan de
4
El comportamiento hidráulico de subdrenajes laterales en una vía, protecciones de orillas bajo rip-rap o bolsacretos se asemeja más a condiciones
de flujo dinámico por el incremento de las presiones de poros bajo cargas cíclicas.

199
manera diferente dependiendo del material que se está filtrando, de la cantidad de agua presente y de la disposición
de ésta en el sistema. El geotextil es parte fundamental de un sistema de subdrenaje, debe diseñarse para cada caso
particular, de tal manera, que se garantice un óptimo funcionamiento del sistema del cual forman parte, y para el
periodo de tiempo para el cual fueron diseñados.
Una investigación relacionada con el estudio de este comportamiento es el “Diseño Racional De Elementos Filtrantes
Para Sistemas De Subdrenaje”5
, de la Pontificia Universidad Javeriana, proyecto en el cual se evaluaron diferentes
fenómenos que afectan a los sistemas de drenaje a largo plazo, entre estos la variación de la permeabilidad del
sistema con el paso del tiempo, el taponamiento que se produce por las partículas de suelo dentro del geotextil, el
porcentaje de colmatación, entre otros. Los ensayos fueron realizados para observar el impacto de diferentes tipos
de suelo y su afectación en la permeabilidad del filtro o geotextil.
Los ensayos fueron realizados según la norma ASTM 5101 en la que a un gradiente determinado se realizaban
mediciones de la permeabilidad del sistema suelo – geotextil en un lapso mayor a las 24 horas. Una vez realizado el
ensayo el geotextil era extraído para determinar el nivel de taponamiento el cual es la relación entre la permeabilidad
del geotextil virgen y la permeabilidad después de realizado el ensayo. La colmatación del geotextil era obtenida
mediante la diferencia de la porosidad inicial del geotextil y la porosidad de éste después del ensayo. La porosidad
fue calculada como la relación entre el volumen de vacíos y el volumen total del geotextil, la forma para calcular esta
relación se realiza por medio de la siguiente ecuación:
n = 1 – m / (ρ * t) (8.9)
Donde:
n = Porosidad. (Adimensional)
m = Masa por unidad de área. (g/m2
)
ρ = Densidad. (g/m3
)
t = Espesor. (m)
Los suelos para realizar los ensayos fueron suelos que comúnmente se encuentran en el sitio de la instalación de
sistemas de drenaje, tales como limos, materiales granulares y arenas.
Se enfatizó en el comportamiento del sistema en presencia de material fino, en el cual la porosidad del geotextil
se redujo del 89% al 68%, registrando un taponamiento del 62% debido al tamaño de las partículas de suelo
empleadas en el ensayo, sin embargo la permeabilidad del geotextil después del ensayo seguía siendo muy superior
a la permeabilidad del suelo a filtrar.
Con el fin de mejorar el comportamiento del sistema, se optó por incluir una capa de arena entre el limo y el
geotextil con el fin de reducir la colmatación del filtro. Después de realizado el ensayo, la permeabilidad del geotextil
siguió siendo alta pero se pudo determinar que la porosidad del geotextil disminuyó tan sólo un 4%, comparado a
21% en el ensayo sin ésta capa de transición.
Según los ensayos realizados se pudo concluir que al añadir una capa de transición (arena) al sistema, el
comportamiento para el geotextil No Tejido punzonado por agujas en cuanto al tiempo de estabilización y
disminución de la permeabilidad del sistema a través del tiempo, sería prácticamente la misma que la del sistema sin
dicha capa; no obstante, la magnitud de la permeabilidad del geotextil y el valor de la porosidad mejoran de manera
significativa, disminuyendo la colmatación en casi un 70%.
5
FAJARDO A., RODRÍGUEZ S., Diseño Racional De Elementos Filtrantes Para Sistemas De Subdrenaje, P.U.J., 1999

El factor de taponamiento medido en los experimentos para filtros de geotextil No Tejido punzonado por agujas
se encuentra en un rango entre 33 y 74%, sin embargo, el nivel de taponamiento no afecta la eficiencia del filtro
puesto que la permeabilidad obtenida en los geotextiles después de ser ensayados, fue en orden de magnitud
mucho mayor que la permeabilidad del suelo base.
Un incremento de la permeabilidad implica un aumento de la porosidad para suelos finos, mientras que todo lo
contrario ocurre para suelos granulares, ya que la arena mostró que a medida que la permeabilidad del sistema
aumenta la porosidad disminuye. Esto ocurre porque después de un tiempo la permeabilidad de la arena y de
geotextil se estabilizan creando un régimen de agua determinado por lo cual el conjunto termina trabajando como
un sólo elemento de filtro.
La colmatación del geotextil depende de la distribución del tamaño del grano del suelo base, por esta razón, para
suelos finos la cantidad de partículas que quedan retenidas en el geotextil es mayor que para suelos granulares;
debido a esto, la porosidad del geotextil se ve disminuida cuando se utilizan suelos finos en el sistema de filtración
y por ende la colmatación del mismo aumenta, sin afectar la permeabilidad del sistema.
Para la evaluación de los criterios de colmatación, la mayoría de los autores tienen en cuenta una serie de parámetros
que no cuantifican verdaderamente el potencial de colmatación en los filtros, puesto que el aspecto fundamental a
tener en cuenta es la porosidad, ya que ésta establece la cantidad de partículas de suelo que quedan retenidas en el
geotextil permitiendo que a pesar de esto se mantenga el flujo de agua, siendo este el factor de mayor importancia
para la evaluación del criterio de colmatación. Como se dijo anteriormente los geotextiles usados como medios
filtrantes deben tener una porosidad mayor del 50% lo que garantiza que en caso de colmatación parcial del
material, siga existiendo una alta porosidad, suficiente para permitir el paso del flujo en el sistema.
Criterio de supervivencia
El geotextil en el proceso de instalación y a lo largo de su vida útil puede estar sometido a esfuerzos, los cuales deben
ser soportados de tal manera que no afecten drásticamente sus propiedades hidráulicas y físicas. S.M. Leuttich, J.P.
Giroud, R.C. Bachus 1992.
El geotextil debe tener unos valores mínimos de resistencia mecánica con el objeto que soporte las actividades de
instalación y manipulación. Estas propiedades son: resistencia a la tensión, resistencia al punzonamiento, resistencia
al estallido, resistencia al rasgado. En la Tabla 8.3 se presentan las propiedades mínimas que se deben cumplir.
Tabla 8.3 Especificaciones generales de construcción de carreteras
Artículo 673 INVIAS – AASHTO M288-05
Criterio de durabilidad
Este criterio se basa en la resistencia que debe tener un geotextil en el tiempo, bien sea por ataque químico,
biológico o por intemperismo.

201
Los geotextiles por ser un material fabricado en polipropileno no son biodegradables y son altamente resistentes al
ataque químico como en aplicaciones de manejo de lixiviados.
En casos donde el geotextil vaya a quedar expuesto a la intemperie por un tiempo prolongado, se recomienda
utilizar geotextiles no tejidos fabricados por compuestos que le proporcionen alta resistencia a la degradación UV.
8.3.5 Cálculo hidráulico para la escogencia del geotextil
En el caso en donde los geotextiles sean usados como recubrimiento de tubos que a su vez se encuentran en
un medio drenante en espaldones de estructuras de contención que involucren suelos de alta permeabilidad o
en general cuando se usan como medios filtrantes para grandes caudales, se debe revisar la cantidad de flujo
volumétrico que puede pasar por unidad de área (tasa de flujo), en el plano normal al geotextil, frente a la cantidad
de flujo volumétrico a evacuar por metro lineal. Para lo cual se realiza el siguiente procedimiento:
Ψ = k / t (8.10)
Donde:
Ψ = Permitividad. (s-1
)
k = Permeabilidad del geocompuesto. (m/s)
t = Espesor del geotextil de una cara del geocompuesto. (m)
1. Teniendo el caudal que se requiere pasar por el filtro, el cual es el caudal calculado por metro lineal de subdrén,
se calcula la permitividad requerida del geotextil, haciendo uso de la ecuación de Darcy.
Q = k * i * A
Q = k * ∆h/t * A
k / t = Q / (∆h * H * L)
Ψreq = Q / (∆h * H * L)
Ψreq = qw / (∆h * H) (8.11)
Donde:
Ψreq = Permitividad requerida del geotextil, k/t.
qw = Caudal por unidad de longitud (teniendo el caudal final y la longitud del tramo en
consideración, Q/ L.
Q = Caudal total a evacuar calculado.
∆h = Cabeza hidráulica, que es igual a la altura del subdrenaje.
A = Área conformada por la cara perpendicular a la entrada del caudal.
H = Altura del subdrén.
L = Longitud del tramo de drenaje en consideración.

2. Calcule la permitividad admisible, la cual se obtiene de la permitividad entregada por el fabricante (Norma ASTM
D4491, INV E-905), dividida por unos factores de reducción, según el tipo de proyecto (Ver Tabla 3.3).
Ψadm = Ψult / (FRSCB* FRCR * FRIN* FRCC* FRBC) (8.12)
Donde:
Ψadm = Permitividad admisible.
Ψult = Permitividad última, entregada por el fabricante.
FRSCB = Factor de reducción por colmatación y taponamiento.
FRCR = Factor de reducción por creep o fluencia.
FRIN = Factor de reducción por intrusión.
FRCC = Factor de reducción por colmatación química.
FRBC = Factor de reducción por colmatación biológica.
3. Calcule el factor de seguridad global:
FSg
=
Permitividad Admisible
Permitividad Requerida
FSg > 1.0
Subdrén longitudinal de una vía
Se requiere diseñar los subdrenajes longitudinales en una vía que va a quedar ubicada en la zona andina. El tramo
seleccionado para este ejemplo, tiene una longitud de 50 metros y una pendiente longitudinal del 1%, el ancho de
la vía es de 10.5 metros. Luego de la exploración del subsuelo, se detectó el nivel freático a una profundidad de 0.50
metros a partir del nivel original. En el diseño de la estructura del pavimento se estableció que se excavará 0.4 m y se
remplazará colocando una base granular, compactada al 95% del Proctor modificado. Sobre dicha base se colocará
una carpeta de pavimento rígido de 20 cm de espesor. El material de la subrasante es un limo arenoso (ML), el cual
presenta las siguientes características:
Permeabilidad (k) = 2.5 x 10-5
m/s (Obtenida por ensayos in-situ).
D85 = 0.085 mm (Dato extraído de la curva granulométrica del suelo)6
.
1. Diseñar la sección transversal del subdrén.
2. Establecer que características hidráulicas y mecánicas debe tener el geotextil a usar en el filtro.
6
El valor de permeabilidad que presenta este ejemplo corresponde al de una permeabilidad alta en la mayoría de los casos los suelos de subrasante
en Colombia exhiben valores muy bajos de permeabilidad, típicos de suelos finos.

203
Solución:
1. Cálculo del caudal total de diseño
• Caudal por infiltración
Qinf = IR * B * L * Fi * FR
IR = 60 mm/h = 1.67 x 10-5
m/s
b = 5.25 m (Semibanca)
L = 50.0 m
Fi = 0.67 (Ver Tabla 8.1)
FR = 1/3 (Ver Tabla 8.2)
Qinf = 1.67 x 10-5
m/s * 5.25 m * 50.0 m * 0.67 * 1/3
Qinf = 9.79 x 10-4
m3
/s
• Caudal por abatimiento del nivel freático
QNF = k * i * Aa
k = 2.5 x 10-5
m/s
i = (Nd - Nf) / B = (1.0 - 0.5) / 5.25 = 0.095
Aa = (Nd - Nf) * L = 0.50 m * 50.0 m = 25.0 m2
QNF = 2.5 x 10-5
m/s * 0.095 * 25.0 m2
QNF = 5.94 x 10-5
m3
/s
El nivel freático se encuentra a los dos lados de la sección transversal de subdrén.
QNF = 5.94 x 10-5
m3
/s * 2 = 1.188 x 10-4
m3
/s
QT = Qinf + QNF = 9.79 x 10-4
m3
/s + 1.188 x 10-4
m3
/s
QT = 1.10 x 10-3
m3
/s
QT = V * i * A
El agregado disponible para colocar como material drenante, es una grava, la cual tiene un tamaño uniforme de
19 mm (3/4”).
De la Figura 8.3 se obtiene la velocidad, entrando con la pendiente del subdrén y el tamaño del agregado.
V = 0.32 cm/s = 0.0032 m/s
i = 1.0
A = (1.10 x 10-3
m3
/s) / (0.0032 m/s)
A = 0.344 m2
Se fija el ancho, el cual por lo general corresponde al ancho de la pala de la retroexcavadora y se calcula la longitud
que cumpla con el área encontrada. En el caso en que la trinchera sea excavada a mano se recomienda un ancho
mínimo de 0.6 m.

A = L * ancho
A = 0.344 m2
ancho = 0.60 m
L = 0.344/0.60 = 0.57 ≈ 0.60 m Aprox.
Sección Transversal 0.60 x 0.60 m.
2. Evaluación del geotextil a usar en el filtro
• Criterio de retención (TAA)
TAA < B * D85
B = 1.8; Para geotextiles No Tejidos
D85 = 0.085 mm
TAA < 1.8 * 0.085 mm
TAA 0.153 mm
• Criterio de permeabilidad
Como es un suelo fino, se debe cumplir:
kg > 10 * ks
ks = 2.5 x 10-5
m/s
kg > 2.5 x 10-4
m/s
• Criterio de colmatación
La porosidad de los geotextiles No Tejidos punzonados por agujas son superiores al 80%, por lo tanto este tipo de
geotextiles cumplen con este criterio. Los geotextiles Tejidos y los No Tejidos termounidos o calandrados no cumplen
este criterio.
• Criterio de supervivencia
Cuando se presentan condiciones severas de instalación con esfuerzos de contacto altos. Se evalúan todas las
características mecánicas que tienen los posibles geotextiles a usar frente las especificaciones según el artículo 673
del INVIAS o en su defecto la norma AASHTO M288-05 (Ver Tabla 8.3).
Con base en los criterios anteriores y comparando las especificaciones de los geotextiles (Ver Apéndice A), los
geotextiles que cumplen estos criterios son: NT2500, NT3000, NT4000, NT5000, NT6000 y NT7000. Se selecciona
el geotextil NT2500 por ser el técnica y económicamente más conveniente.
3. Cálculo hidráulico para la escogencia del geotextil
Cálculo de la permitividad requerida por el geotextil como medio filtrante.
Q = k * i * A
Q = k * ∆h / t * A

205
k / t = Q / (∆h * H * L)
Ψreq = Q / (∆h * H * L)
Ψreq = 1.10 x 10-3
m3
/s / (0.6 m * 0.6 m * 50.0 m)
Ψreq = 6.11 x 10-5
s-1
Una vez calculada la permitividad requerida por el sistema, se toma la permitividad suministrada por el fabricante
como la permitividad última para la realización del diseño.
Ψult = 1.8 s-1
(Ver Apéndice A. Especificaciones De Productos)
Con base a la permitividad última del Geotextil no tejido NT 2500, se calcula la permitividad admisible, teniendo en
cuenta los factores de reducción para sistemas de subdrenaje que aparecen en la Tabla 3.3.
Ψadm = Ψult / (FRSCB* FRCR * FRIN* FRCC* FRBC)
Ψadm = 1.8 s-1
/ (2.0 * 1.1 * 1.1 * 1.2 * 2.0)
Ψadm = 0.31 s-1
Finalmente se compara la permitividad admisible con la requerida para determinar el factor de seguridad global:
FSg = Ψ adm / Ψ req
FSg = 0.31 s-1
/ 6.11 x 10-5
s-1
FSg >> 1.0
Por lo que el geotextil NT 2500 es apto como medio “filtrante” en el sistema.
8.5 EJEMPLO DE RELACIÓN BENEFICIO - COSTO
Evaluar la reducción del índice de serviciabilidad en función de las cargas equivalentes entre una estructura de
pavimento con un sistema de drenaje adecuado y una estructura de pavimento sin ningún tipo de sistema de
captación de aguas. Adicionalmente, determinar el incremento en costos en una vía principal que fue diseñada con
la siguiente estructura de pavimento flexible:
Espesor de la carpeta asfáltica: 7.5cm
Espesor de la base granular: 30cm
Espesor de la subbase granular: 40cm
CBR de la subrasante: 5%
Solución:
1. Basándose en la metodología AASHTO para el cálculo de pavimentos flexibles, se calcula el número estructural
de la siguiente forma:
SN = a1D1m1 + a2D2m2 + a3D3m3

Donde:
ai = Coeficiente de la capa (1/pulg)
Di = Espesor de la capa (pulg)
mi = Coeficiente de drenaje de la capa
Realizando el cálculo de SN, para nuestra estructura se obtiene un valor de 4.45
Los datos utilizados en los coeficientes de capa m1, m2, m3 se tomaron de la Tabla 8.4 donde se especifica el rango
de valores recomendados por AASHTO.
Tabla 8.4 Valores de coeficiente de drenaje mi recomendados
2. Con el número estructural calculado, determinamos el número de ejes equivalentes que es capaz de soportar la
estructura.
Parámetros para el cálculo:
Confiabilidad: 95% (Para autopistas y vías principales)
Desviación global: 0.45 (Pavimentos flexibles y construcciones nuevas)
Módulo Resiliente: CBR Subrasante x 1500 = 5 x 1500 = 7.500 psi

207
Índice de serviciabilidad inicial: 4.0 (Bueno)
Índice de serviacibilidad final: 2.5 (Para autopistas y vías principales)
3. Se calcula el nuevo número estructural considerando una reducción en los coeficientes de drenaje, ocasionados
por la presencia de agua en la estructura del pavimento, por la falta de un sistema de drenaje adecuado.

4. Con el nuevo SN, se calcula el nuevo número de ejes equivalentes que soportará la vía:
5. Se calcula la reducción del índice de serviciabilidad en el periodo de vida útil de la vía, relacionando la variación
de ejes equivalentes en las dos situaciones antes evaluadas:
6. Para determinar la disminución de costos, tomamos como referencia del libro “Drenaje en pavimentos de
Autopistas y Aeropuertos” de Harry R. Cedergren, el capítulo No. 2 “Clase de daños causados por la presencia
de agua en los pavimentos” y el Capítulo No. 8. ”Economía en pavimentos drenados y no drenados”, en donde
se muestran los resultados obtenidos en diferentes investigaciones y estudios realizados por entidades como
FHWA, Highway Research Board´s, Autopistas del Estado de Georgia y la Asociación de Cemento Pórtland
entre otras, de varias autopistas principales en cuanto al comportamiento de las estructuras de los pavimentos,
bajo los efectos de carga de trafico en presencia de agua. Con estos resultados se comprobó una disminución
considerable de su vida útil de servicio. Por ejemplo, a un pavimento sin daños ocasionados por el agua, se le
puede dar una vida de servicio de 20 años, pero si en el transcurso de un año, presenta exceso de agua en un
10% del tiempo, su vida de servicio puede reducirse a 10 años.
Basándonos en lo anterior, realizamos el siguiente cálculo para la estructura de la vía especificada inicialmente.
7. Para efectos prácticos, se tomará en cuenta sólo el costo de los materiales, ya que la mano de obra, equipo y
transporte de material varían de acuerdo a la zona donde se realice el proyecto.
a. Diseño sin drenajes (vida efectiva = 10 años)
Carpeta Asfáltica = 7.5 cm
Base granular = 30 cm
Subbase = 40 cm
Costo por m2
Diseño sin drenajes
Carpeta Asfáltica = 0.075 x (145.83 U$) = 10.94 U$
Base Granular = 0.300 x (14.580 U$) = 4.37 U$
Subbase = 0.400 x (12.080 U$) = 4.83 U$
Total = 20.14 U$

209
Para una “vida útil” de 10 años, el (costo/m2
/año) es igual a 20.14 U$/10 = 2.014 U$.
Costo anual por m2
= 2.014 U$.
b. Diseño con drenajes laterales (vida efectiva = 20 años)
Carpeta Asfáltica = 7.5 cm
Base Granular = 30 cm
Subbase = 40 cm
Sección de subdrén = (60x40) cm
Costo por m2
Diseño con drenajes laterales
Carpeta Asfáltica = 0.075 x (145.83 U$) = 10.94 U$
Base Granular = 0.300 x (14.58 U$) = 4.37 U$
Subbase = 0.400 x (12.08 U$) = 4.83 U$
Análisis de sección subdrén con geotextil y grava (medio filtrante) = 8.35 U$
Total = 28.49 U$
Para una “vida útil” de 20 años, el (costo/m2
/año) es igual a 28.49 U$/20 = 1.42 U$.
Costo anual por m2
= 1.42 U$.
Para este ejemplo, un diseño de pavimento bien drenado tiene un costo anual de 1.42 U$/2.014 U$ = 29.5% sobre
un pavimento no drenado.
BIBLIOGRAFÍA
• CEDERGREN H.R., Drainage Of Highway And Airfield Pavements.
• CEDERGREN H.R., Seepage, Drainage And Flow Nets.
• FAJARDO A., RODRÍGUEZ S., Diseño Racional De Elementos Filtrantes Para Sistemas De Subdrenaje, P.U.J.,
1999.
• FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION, Geosynthetics Design And Constructuon Guidelines Publication No.
FHWA HL-95-038.
• GEOTEXTILES AND GEOMEMBRANES, GEOSYNTHETICS IN FILTRATION, DRAINAGE AND EROSION CONTROL,
VOL. 11.
• KOERNER R.M., Geosynthetics In Filtration, Drainage And Erosion Control.
• LAFLEUR J., ROLLIN A.L., Geofilters’96, Comptes Rendus Proceedings, École Polytechnique Montréal, 1996.
• NOS 4 - 6, 1992, An Official Journal Of The International Geotextile Society.

211
ANEXO1
CÁLCULODELCAUDAL
CAUDAL40cm

213

215
CAUDAL50cm

217

CAUDAL60cm

219

221
CAUDAL70cm

223
CAUDAL80cm

9SISTEMAS DE SUBDRENAJE
CON GEODRÉN
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

SISTEMASDESUBDRENAJECONGEODRÉN
227
9.1 GENERALIDADES
El agua siendo un elemento fundamental para la existencia de la vida, es también la principal causa de los problemas
en la Ingeniería Geotécnica y una de las causas más relevantes del deterioro prematuro de las obras civiles. Es por eso
que es necesaria la construcción de obras de drenaje adecuadas para cada caso. Un correcto manejo de los fluidos
debe involucrar procesos de captación, conducción y evacuación, los cuales son de igual importancia.
Cuanto más rápido se capte el agua en las obras civiles, se garantiza una mayor durabilidad de éstas. Esto debido
a que el exceso de agua en los suelos afecta sus propiedades geomecánicas, los mecanismos de transferencia de
carga, incrementos de presiones de poros, subpresiones de flujo, presiones hidrostáticas y afecta la susceptibilidad
a los cambios volumétricos.
La utilización del geodrén PAVCO es una excelente alternativa para el manejo del agua porque permite captarlos
y conducirlos de una manera rápida y eficiente, disminuyendo notablemente el tiempo de construcción de los
subdrenes por su facilidad de instalación. Esto da como resultado una disminución de costos frente a otras alternativas
convencionales al reemplazar la explotación y transporte de materiales pétreos no renovables, disminuyendo el
fuerte impacto ambiental que esto genera.
Por tal motivo, los geodrenes representan una novedosa solución de Ingeniería en obras de infraestructura y en
obras del sector predial.
9.2 INTRODUCCIÓN
Este documento es una guía práctica para diseñar sistemas de drenaje, usando geodrén PAVCO.
Lo que tradicionalmente en la ingeniería se ha llamado filtros, realmente es un sistema de drenaje o subdrenaje.
Un sistema de drenaje eficiente y estable es necesario que esté compuesto por un medio filtrante y otro drenante.
Para el caso de sistemas de drenaje con geodrén, la función de filtración (retener el suelo permitiendo el paso del
agua) la desempeña el geotextil no tejido punzonado por agujas. El medio drenante es el encargado de captar y
conducir el agua que pasa a través del filtro, función realizada por un elemento sintético que se conoce con el
nombre de geored. El geodrén planar PAVCO es un geocompuesto que combina dos geosintéticos (geotextiles y
geored). Cuando se le coloca un tubo de drenaje para evacuar los fluidos captados se le denomina geodrén circular.
(Ver Figura 9.1)
Para lograr un buen diseño de un sistema de drenaje usando geodrén, se deben tener en cuenta los siguientes
aspectos fundamentales:
1. Establecer el sitio o los sitios más convenientes en donde se requieran captar los fluidos.
2. Estimar el caudal crítico para un tramo de diseño, el cual es la sumatoria de los caudales de aporte que provienen
del agua subterránea e infiltrada superficialmente.
3. Establecer el geotextil a usar en el sistema de filtración. El uso de los geotextiles ha venido desplazando los
sistemas tradicionales de filtración, debido principalmente al aumento de la vida útil del sistema de drenaje,
facilidad de instalación y reducción de los costos totales de la construcción.
Adicionalmente los geotextiles son materiales de alta calidad que se fabrican siguiendo unos procesos
normalizados, con el fin de lograr unas resistencias mecánicas y propiedades hidráulicas establecidas según
normas internacionales.

4. Establecer el sistema de evacuación de los líquidos que capta el geodrén. Es necesario que este sistema sea un
tubo especial para drenaje.

Figura 9.1 Diagrama de geodrén circular.
9.3 METODOLOGÍA DE DISEÑO DE SISTEMAS DE DRENAJE CON
GEODRÉN
9.3.1 Sitios en donde se requieren captar los fluidos
Las líneas de subdrenaje o subdrenes deben correr de tal manera que intercepten el agua lo más perpendicularmente
posible.
Figura 9.2 Dirección de la resultante de dos pendientes dadas.
Para el caso de subdrenes en vías en donde la pendiente longitudinal sea mayor que la pendiente de bombeo, es
conveniente colocar subdrenes transversales. Esto debido a que el agua se moverá en dirección a la suma vectorial
o resultante de las pendientes. Por ejemplo, un tramo con una pendiente longitudinal del 4% y una pendiente de
bombeo del 2%, la resultante está a 63 grados con respecto a la horizontal, en esa dirección se moverá el agua.
(Ver Figura 9.2). En tramos de diseño de subdrenes, en donde las pendientes longitudinales sean mayores a las

229
pendientes de bombeo, es más eficiente colocar subdrenes transversales, para que intercepten el agua lo más
perpendicularmente posible.
Entre más cortas sean las líneas de flujo menor va ser el tiempo en que una estructura de pavimento permanezca
saturada, razón por la cual se recomienda colocar geodrén planar en contacto con los materiales granulares. En
este caso el gradiente hidráulico será igual a 1 y la máxima distancia que deberá recorrer el agua será el espesor de
la estructura de pavimento, la línea superior de flujo por abatimiento del nivel freático no llegaría a la estructura
de pavimento.
Además el geodrén planar cumple la función de separar los materiales seleccionados de la estructura con el suelo
de subrasante, impidiendo la contaminación. (Ver Figuras 9.3a y 9.3b).
Figura 9.3a Trayectoria de las líneas de flujo.
Figura 9.3b Trayectoria de las líneas de flujo.
La profundidad del subdrén debe ser tal, que la línea superior de flujo generada por abatimiento del nivel freático
no toque la estructura de pavimento.
Para el caso de muros en suelo reforzado, gaviones, muros en concreto, presas, diques, sótanos, cimentaciones
y zonas ajardinadas, es indispensable la colocación de sistemas de drenaje con el fin de mantener disipadas las
presiones hidrostáticas y/o subpresiones de flujo. Para estos casos el geodrén planar presenta excelentes ventajas,
principalmente por la gran área geométrica que se puede llegar a tener en contacto con los suelos y su gran
capacidad de recibir grandes caudales. (Ver ejemplos de diseño).
En el caso de rellenos sanitarios además de disipar subpresiones de flujo y subpresiones de gases, tiene la capacidad
de drenar lixiviados ya que está compuesto por materiales sintéticos no biodegradables.
(Ver Figura 9.4).

Figura 9.4 Aplicación del geodrén en rellenos sanitarios.
9.3.2 Estimación del caudal de diseño
A continuación se presenta una metodología para estimar el caudal de diseño en el caso de sistemas de subdrenajes
en vías.
Los posibles caudales de aporte, que conforman el caudal final, los cuales pueden afectar la estructura de un
pavimento son:
• El caudal generado por la infiltración de agua lluvia.
• El caudal generado por el abatimiento del nivel de agua subterránea.
• El caudal generado por escorrentía superficial.
Esta guía incluye la manera de estimar los dos primeros caudales, los cuales en la mayoría de los casos van a estar
presentes en el diseño de los subdrenes para vías. Para el caudal generado por escorrentía, como puede ser el caudal
proveniente de taludes aledaños a la vía y que no sea posible captar sus aguas, este debe ser cuantificado para ser
incluido en el diseño.
El agua lluvia cae directamente en la carpeta del pavimento. Una parte de éste inevitablemente se infiltra en la
estructura del pavimento debido a que las carpetas de pavimento, tanto rígidas como flexibles, no son impermeables.
Por lo tanto el caudal de infiltración se calcula de la siguiente forma:
Qinf = IR * B * L * Fi * FR (9.1)
Donde:
IR = Precipitación máxima horaria de frecuencia anual, registrada en la zona del proyecto.
Dato que se puede extraer de las curvas anexas a éste documento (ver anexo 3),
las cuales son las de intensidad - duración - frecuencia para las diferentes zonas del
se escoge la curva de 2 años. Alternativamente se pueden emplear ecuaciones para
determinar la precipitación si no se cuenta con curvas IDF para la región en estudio.
Dichas ecuaciones están correlacionadas con datos pluviométricos medidos en
campo. Para tal efecto se presenta en este manual la investigación realizada por
Vargas y Díaz-Granados para determinar la ecuación más apropiada (ver anexo 4)
a emplearse para determinar la precipitación en el territorio Colombiano (estas
ecuaciones se emplearan a criterio del diseñador).

231
B = Para subdrenes longitudinales, B es la semibanca de la vía (ancho de la vía/2). Para
el caso de subdrenes transversales, B es la distancia entre subdrenes.
Fi = Factor de infiltración. (Ver Tabla 9.1)
FR = Factor de retención de la base. Refleja el hecho que las bases, dada su permeabilidad,
entregan lentamente el agua al subdrén. (Ver Tabla 9.2)
Tabla 9.1 Valores recomendados para Fi
Tabla 9.2 Valores recomendados para FR
Caudal por abatimiento del nivel freático
En sitios donde el nivel freático o el agua proveniente a presión alcancen una altura tal, que supere el nivel de
subrasante afectando a la estructura del pavimento, es necesario abatir este nivel de manera que no genere
inconvenientes por excesos de agua. El cálculo de este caudal se basa en los siguientes parámetros:
QNF = k * i * Aa (9.2)
i = (Nd – Nf) / B
Aa = (Nd – Nf) * L
Donde:
k = Es el coeficiente de permeabilidad del suelo adyacente.
i = Es el gradiente hidráulico.
Nd = Cota inferior del subdrén. (Ver Figura 9.3a)
Nf = Cota superior del nivel freático. (Ver Figura 9.3a)
Aa = Es el área efectiva para el caso de abatimiento del nivel freático.
B = Para subdrenes longitudinales, B es la semibanca de la vía. Para el caso de subdrenes
transversales, B es la distancia entre subdrenes.

Nota: El caudal por abatimiento del nivel freático en la mayoría de los casos se presenta a los dos lados de la sección
transversal del subdrén, el caudal de diseño (QNF) debe ser duplicado.
Caudal por escorrentía superficial
Este caudal puede ser controlado con métodos de captación tales como cunetas, contracunetas y alcantarillas, de
manera tal, que se minimice la entrada de agua a la estructura del pavimento. En tramos donde se considere el
caudal de agua infiltrada proveniente de escorrentía como un caudal de aporte, se debe estimar teniendo en cuenta
los métodos hidrológicos y ser considerado en el diseño.
Caudal total de diseño
Una vez estimados los caudales de aporte al sistema se obtiene el caudal de diseño:
Para el caso de estimar el caudal en estructuras de contención, se recomienda el uso de las redes de flujo, como se
ilustra en el ejemplo de diseño de drenaje de muros de contención.
9.3.3 Evaluación del geotextil a usar en el geodrén
El filtro evita una excesiva migración de partículas de suelo y simultáneamente permite el paso del agua, lo anterior
implica que el geotextil debe tener una abertura aparente máxima adecuada para retener el suelo, cumpliendo
simultáneamente con un valor mínimo admisible de permeabilidad que permita el paso del flujo de una manera
eficiente a la geored. Para la selección del geotextil no sólo hay que tener en cuenta lo anterior, sino además, la
resistencia a la colmatación y durabilidad, los anteriores criterios se explican a continuación:
Criterio de Retención (TAA)1
Este criterio asegura que las aberturas sean lo suficientemente pequeñas para evitar la migración del
suelo hacia el medio drenante o hacia donde se dirige el flujo.
De acuerdo con lo establecido en “Geotextiles Engineering Manual” de la Federal Highway Adminis-
tration (FHWA) y basados en los criterios de retención de Christopher y Holtz (1989), Carroll (1983), un
geotextil debe cumplir con la siguiente condición:
TAA < D85 x B (9.4)
Donde:
TAA = Tamaño de abertura aparente, dato suministrado por el fabricante. Corresponde a la
abertura de los espacios libres (en milímetros). Se obtiene tamizando unas esferas de
vidrio de diámetros conocidos, cuando el 5% de un tamaño determinado de esferas
pasa a través del geotextil, se define el TAA. Ensayo ASTM D4751, INV E-907.
D85 = Tamaño de partículas (en milímetros) que corresponde al 85% del suelo que pasa
al ser tamizado. Este dato se obtiene de la curva granulométrica del suelo en
consideración.
1

233
función del coeficiente de uniformidad Cu, donde Cu = D60/D10, de la siguiente manera:
Cu ≤ 2 ó Cu ≥ 8 ⇒ B = 1
2 < Cu ≤ 4 ⇒ B = 0.5 x Cu
4 < Cu < 8 ⇒ B = 8/ Cu
• Para suelos arenosos mal gradados: B entre 1.5 y 2
Para tejidos: B = 1 ⇒ TAA ≤ D85
Para no tejidos: B = 1.8 ⇒ TAA ≤ 1.8 * D85
• Según Christopher y Holtz, para suelos cohesivos con un índice de plasticidad mayor a 7, el valor del Tamaño de
Abertura Aparente debe ser de:
TAA < 0.30 mm
Criterio de Permeabilidad
Debe permitir un adecuado flujo del agua a través del geotextil considerando su habilidad para esto.
El coeficiente de permeabilidad es la propiedad hidráulica por medio de la cual, el geotextil permite un adecuado
paso de flujo perpendicular al plano del mismo; para revisar la permeabilidad del geotextil se debe tener en cuenta
lo siguiente:
• Para condiciones de flujo estable o flujo laminar y suelos no dispersivos, con porcentajes de finos no mayores al
50%, y de acuerdo con el criterio de Schober y Teindl (1979); Water (1980); Carroll (1983); Christopher y Holtz
(1985) y otros:
kg > ks (9.5)
Donde:
kg = Permeabilidad del geotextil
ks = Permeabilidad del suelo
• Para condiciones de flujo crítico, altos gradientes hidráulicos y buscando un correcto desempeño a largo plazo
reduciendo los riesgos de colmatación se recomienda usar el criterio de Carroll (1983); Chistopher y Holtz (1985):
kg > 10 * ks (9.6)
En estas condiciones también se recomienda colocar una capa de arena media a gruesa.
Criterio de Colmatación
En aplicaciones críticas o en proyectos que involucren suelos muy finos se recomienda realizar ensayos de colmatación
con los suelos del sitio, la norma que describe este ensayo es la ASTM 5101 – 90 la cual se menciona en el Capítulo
2 del presente manual.

Este criterio considera que existe la posibilidad de taparse algunos de sus vacíos debido a incrustación de partículas
de suelo, con una incidencia en la reducción de la permeabilidad, por lo tanto el geotextil debe tener un porcentaje
mínimo de espacios vacíos o una alta porosidad.
Los geotextiles con una mayor resistencia a la colmatación, son los geotextiles No Tejidos punzonados por agujas,
en los cuales la probabilidad a que se taponen gran parte de sus orificios es muy bajo debido al espesor que poseen
y a los altos valores de porosidad que presentan. Los geotextiles No Tejidos unidos por temperaturas o calandrados,
son mucho más delgados y rígidos, razón por la cual se parecen en su comportamiento a los geotextiles tejidos,
Leuttich (1993).
Los geotextiles tejidos tienen baja porosidad y el riesgo de colmatación muy alto, con la consecuencia de una pérdida
súbita en la permeabilidad; razón por la cual no se recomienda usarlos como filtros en sistemas de drenaje. De acuerdo
con el criterio de Chistopher y Holtz, 1985; R. Koemer, 1990, los geotextiles usados como medios filtrantes deben
tener una porosidad: > 50%. Razón por la cual no se deben usar geotextiles tejidos en sistemas de subdrenaje.
Criterio de Durabilidad
Este criterio se basa en la resistencia que debe tener un geotextil en el tiempo, bien sea por ataque químico,
biológico o por intemperismo.
Los geotextiles por ser un material fabricado de polipropileno, no son biodegradables, son altamente resistentes al
ataque químico como por ejemplo en el manejo de lixiviados.
No se recomienda el uso de los geotextiles como sistemas de drenaje en sitios donde vayan a quedar expuestos a los
rayos ultravioleta por un tiempo prolongado. Donde por razones de instalación y funcionamiento los geotextiles estén
expuestos al ataque de los rayos ultravioleta, estos deberán estar fabricados por compuestos, que les proporcionen
una alta resistencia a la degradación UV.
9.3.4 Cálculo hidráulico para la escogencia del geodrén
Evaluación según la permitividad del sistema
En el caso en donde el geodrén sea usado como sistema de subdrenaje en espaldones de estructuras de contención
o como sistemas de subdrenaje en vías, donde se involucren suelos de alta permeabilidad o en general cuando se
use este geocompuesto como medio filtrante para grandes caudales, se debe revisar la cantidad de flujo volumétrico
que puede pasar por unidad de área (tasa de flujo), en el plano normal al geodrén, frente a la cantidad de flujo
volumétrico a evacuar por metro lineal. Para lo cual se realiza el siguiente procedimiento:
Ψ = k / t (9.7)
Donde:
Ψ = Permitividad. (s-1
)
k = Permeabilidad del geocompuesto. (m/s)
t = Espesor del geotextil de una cara del geocompuesto. (m)
1. Teniendo el caudal que se requiere pasar por el filtro, el cual es el caudal calculado por metro lineal de subdrén,
se calcula la permitividad requerida del geotextil, haciendo uso de la ecuación de D´arcy.

235
Q = k * i * A
Q = k * ∆h/t * A
Ψreq = Q / (∆h * H * L) (9.8)
Donde:
Ψreq = Permitividad requerida del geotextil, k/t.
Q = Caudal total a evacuar calculado.
∆h = Cabeza hidráulica, que es igual a la altura del geodrén.
A = Área conformada por la cara perpendicular a la entrada del caudal.
H = Altura del geodrén.
L = Longitud del tramo de drenaje en consideración.
2. Calcule la permitividad admisible, la cual se obtiene de la permitividad entregada por el fabricante (Norma ASTM
D4491- INV E-905), dividida por unos factores de reducción (Ver Tabla 3.3).
Ψadm = Ψult / (FRSCB* FRCR* FRIN* FRCC* FRBC) (9.9)
Donde:
Ψadm = Permitividad admisible.
Ψult = Permitividad última, entregada por el fabricante.
FRSCB = Factor de reducción por colmatación y taponamiento.
3. Calcule el factor de seguridad global:
FSg
=
Permitividad Admisible
Permitividad Requerida
FSg > 1.0
Evaluación de la conducción del agua en el plano del geodrén
Una vez se ha verificado que el geotextil permite la entrada del caudal total al sistema, se debe revisar la capacidad
del geodrén para transportar una cantidad de flujo volumétrico en su plano, conduciéndolo de esta manera a un
sistema de evacuación. Esta capacidad del geodrén se conoce como tasa de flujo; para entender este concepto
analizaremos dicho valor haciendo uso de la ecuación de D´arcy.
Qt = k * i * A
Qt = k * i * (W * t)
Qt = (k * t) * i * W
Qt / W = (k * t) * i
qw = θ * i (9.10)

Donde:
qw = Tasa de flujo. (m3
/s-m)
θ = Transmisividad requerida. (m2
/s)
i = Gradiente hidráulico.
Qt = Caudal total estimado.
W = Ancho del geocompuesto. (Longitud del sistema de drenaje).
Se puede observar que las unidades para la tasa de flujo y la transmisividad son las mismas, aunque se emplea una
nomenclatura diferente para poder diferenciarlas. Los valores de la tasa de flujo y la transmisividad son los mismos
para un gradiente igual a uno (i = 1.0), valor que se adquiere cuando el geodrén es instalado de forma vertical, como
por ejemplo en el espaldón de un muro de contención o a los costados de una vía.
Debido a que no siempre se cumplen las condiciones de flujo laminar y condición saturada en el sistema se
recomienda trabajar con la tasa de flujo.
Calculada la tasa de flujo requerida por el sistema, se determina la tasa de flujo última, la cual se obtiene con base en los
datos suministrados por el fabricante y calculada por medio de la Norma ASTM D4716 – 03 referenciada en el capítulo
2. La tasa de flujo última es variable y cambia para las condiciones de cada proyecto. Los factores que modifican la
capacidad de transmitir un fluido a través de su plano en el caso de los geocompuestos son los siguientes:
Esfuerzo normal sobre el Geodrén
Se debe establecer el esfuerzo normal máximo al que el geocompuesto será sometido, debido a que la presión de
tierras o las cargas aplicadas sobre el sistema en casos críticos pueden reducir la capacidad de transmisión del fluido
como consecuencia del cambio de espesor del geodrén.
σn = γ * h * Ka (9.11)
Donde:
σn = Esfuerzo normal máximo. (kPa)
γ = Peso específico del suelo en el cual se va instalar el geocompuesto. (KN/m3
)
h = Altura a la cual el esfuerzo normal es máximo. (m)
Ka = Coeficiente lateral de presiones.*
* En aplicaciones en las cuales el geodrén se encuentre instalado en posición vertical se tendrá en cuenta este factor debido a que los esfuerzos
laterales son menores a los esfuerzos verticales, generados por el suelo y las cargas aplicadas.
Gradiente Hidráulico
Debido a que la tasa de flujo del sistema es proporcional al gradiente hidráulico, la pendiente o inclinación que tenga
el geodrén afectará directamente la cantidad de fluido que éste pueda transmitir.
En aplicaciones para sistemas de subdrenaje en espaldones de muros o en vías el valor de gradiente es 1.0, debido a
que el geodrén esta ubicado de forma vertical por lo que los fluidos tendrán una mayor facilidad para ser transmitidos
en el geocompuesto.

237
En los casos donde el geodrén sea instalado de forma horizontal o con muy poca pendiente, como por ejemplo, en
casos donde se necesite abatir el nivel freático de una estructura de pavimento, o en rellenos sanitarios, se maneja
un gradiente aproximado de 0.1. Condición en la cual la transmisión de flujo es menor debido a la pérdida de cabeza
hidráulica por unidad de distancia que es mayor en comparación a la pérdida de cabeza hidráulica del geodrén
instalado de forma vertical. Este valor es recomendado y debe ser calculado para cada proyecto.
A continuación se presentan las gráficas para la estimación de la tasa de flujo en función del gradiente hidráulico y
el esfuerzo normal al que esta sometido el geodrén.
Figura 9.5 Tasa de flujo en función del esfuerzo normal y el gradiente hidráulico
Geodrén 1600/1600/4 mm.

Figura 9.6 Tasa de flujo en función del esfuerzo normal y el gradiente hidráulico
Geodrén 3000/3000/5 mm.
Una vez se obtiene el valor de la tasa de flujo última, suministrada en las Figuras 9.5 y 9.6 se calcula el valor
admisible teniendo en cuenta los factores de reducción, los cuales varían según las condiciones del proyecto. Los
rangos de estos factores se mencionan en la Tabla 3.4 del presente manual.
qw adm = qw ult / (FRIN* FRCR* FRCC* FRBC) (9.12)
Donde:
qw adm = Tasa de flujo admisible. (m3
/s-m)
qw ult = Tasa de flujo última. (Ver Figuras 9.5 – 9.6)
Finalmente para la verificación del geodrén propuesto se verifica el factor de seguridad global:
FSg
=
Tasa De Flujo Admisible
Tasa De Flujo Requerida

FSg > 1.0

239
9.3.5 Sistema de evacuación de líquidos captados por el geodrén
Una vez los fluidos son captados se deben evacuar. Para establecer el tipo y diámetro de tubería se deben revisar lo
siguiente:
Que el tubo tenga la capacidad de conducir la totalidad del caudal de diseño. Para estimar el caudal máximo que
puede transportar el tubo se estableció un nomograma con base en la ecuación de Prandtl Colebrook, Figura 9.7.
En donde conociendo la pendiente y el caudal de diseño se puede establecer el diámetro de la tubería a usar.
En el Anexo 2 de este capítulo se encuentran diferentes longitudes de descarga para cada uno de los geodrenes que
se pueden emplear en las obras con base en unos datos promedio establecidos inicialmente.
Figura 9.7 Nomograma para el cálculo del diámetro de tubería a usar.
9.3.6 Aplicación en campos deportivos
Se entiende por sistemas de subdrenaje todo el conjunto de subsistemas y elementos técnicamente interrelacionados
que permiten captar, conducir y evacuar un caudal previamente estimado en corto tiempo. Una excelente alternativa
para cumplir con estas funciones y que además disminuye el tiempo de construcción debido a la facilidad de
instalación, es el geodrén PAVCO, como ya se analizó en la sección anterior.
El sistema de subdrenaje en campos deportivos es de vital importancia debido a que el manejo adecuado del agua
es parte del funcionamiento óptimo de estas zonas, permitiendo el desarrollo de la actividad deportiva.
Adicionalmente el correcto manejo del agua de exceso, permite el desarrollo de la capa vegetal, proporcionando
la aireación necesaria para la respiración de las plantas, de tal manera que se evita condiciones anaeróbicas con la
consecuente muerte de la vegetación.

El caudal de agua de excesos que se debe manejar en los campos deportivos, con un sistema de subdrenaje, es el
aportado por precipitaciones directas en estas zonas, más el caudal generado por ascenso del nivel freático; cuando
este último se presenta.
Para realizar un correcto diseño y lograr una evacuación rápida del agua presente en las áreas de actividad deportiva
se debe tener en cuenta la siguiente metodología:
1. Estimación del caudal de diseño
A continuación se presenta una metodología para estimar el caudal de diseño en el caso de sistemas de subdrenaje
en campos deportivos.
El agua lluvia cae directamente sobre la grama del campo deportivo. Gran parte de ésta se infiltra debido a la
permeabilidad del suelo. Para calcular el caudal por infiltración aportado al sistema de subdrenaje se utiliza la
siguiente ecuación:
Qinf = IR * A * Fi (9.13)
Donde:
IR = Precipitación máxima horaria de frecuencia anual, registrada en el sitio más cercano
al proyecto. Dato que se puede extraer de las curvas anexas a éste documento, las
cuales son las de intensidad - duración - frecuencia para las diferentes zonas del
se escoge la curva de 2 años.
A = Área del campo deportivo en consideración.
Fi = Factor de filtración que considera el efecto de pérdida de agua por efecto de
evaporación y saturación del suelo. (Se sugiere usar de 0.7 a 0.8).
Caudal por abatimiento del Nivel Freático
Para el cálculo del caudal por abatimiento del nivel freático se puede emplear la metodología expuesta en el numeral
9.3.2.
Caudal total de diseño
Una vez estimados los caudales de aporte al sistema se obtiene el caudal total de diseño:
2. Permeabilidad de la capa orgánica, incluyendo la capa vegetal
Es importante tener una permeabilidad adecuada en la capa orgánica para entregar en el menor tiempo posible, el
caudal de agua lluvia, que cae directamente en el campo deportivo al sistema de captación.
Como el suelo de la capa orgánica es un suelo conformado por partículas finas, con una permeabilidad muy baja,
se recomienda mezclar este material con un porcentaje de arena media a gruesa y de esta manera incrementar su
permeabilidad.
La mezcla obtenida debe conservar una adecuada proporción de nutrientes necesarios para el desarrollo de la
capa vegetal.

241
Se recomienda que el material que conforma la capa orgánica tenga una permeabilidad superior a 1x10–3
cm/s, para
lo cual se debe hacer ensayos de permeabilidad con los materiales del sitio y establecer el porcentaje de arena a usar
para cumplir esta condición, normalmente este porcentaje de arena es superior al 50%.
Si no es posible garantizar una adecuada permeabilidad del conjunto, capa orgánica y grama es recomendable
colocar unos pequeños sumideros.
Figura 9.8 Sumideros para incremento de velocidad de respuesta del sistema de drenaje.
Estos sumideros son elementos de drenaje vertical que pueden ser cortinas de geotextil con capacidad de drenaje
en su plano o sifones de geotextil o de arena (Ver Figura 9.8).
Estos elementos de drenaje vertical se deben colocar mínimo uno por metro cuadrado.
3. Método de captación de agua
Una vez el agua se ha infiltrado a través de la capa orgánica ésta se debe captar para ser llevada a los sistemas de
subdrenaje.
La captación del agua se puede hacer de las siguientes maneras:
La primera es considerar el diseño de un colchón drenante.
La segunda es considerar el diseño de subdrenes de captación en forma de espina de pescado o subdrenes transversales.
La tercera y más eficiente es contemplar la implementación de las dos alternativas anteriores como un sistema más
eficiente.
Colchón drenante con material granular y geotextil
El colchón drenante está constituido por un espesor de material granular, que debe cubrir toda la superficie y debe
protegerse con un geotextil adecuado que cumpla la función de filtración de manera que pase el agua y retenga los
suelos finos de la capa vegetal así se evitará la contaminación del colchón drenante.
Para la solución del geotextil adecuado, para esta función, remitirse a la selección de geotextil de drenaje en el
capítulo 8.
Para diseñar el espesor necesario del colchón drenante se debe tener en cuenta lo siguiente:
QC.O. = QC.D.
QC.O. = kC.O. * i * AC.O.
QC.D. = kC.D. * i * AC.D.

Donde:
QC.O. = Caudal que pasa a través de la capa orgánica.
kC.O. = Permeabilidad de la capa orgánica.
i = Gradiente hidráulico.
AC.O. = Área de la sección transversal de la capa orgánica por metro lineal.
QC.D. = Caudal que pasa a través del colchón drenante.
kC.D. = Permeabilidad del colchón drenante.
AC.D. = Área de la sección transversal del colchón drenante por metro lineal.
Reemplazando las ecuaciones anteriores se tiene:
QC.O. = QC.D.
QC.O. = kC.D. * i * AC.D.
QC.O. = kC.D. * i * 1.0 * eC.D.
eC.D. = QC.O. / (kC.D. * i * 1.0) (9.15)
Donde:
eC.D. = Espesor del colchón drenante.
Adicionalmente se debe cumplir que el espesor del colchón drenante no debe ser menor a 10 cm.
Colchón drenante con geodrén planar
Otra alternativa para el colchón drenante es el uso del geodrén planar, el cual presenta fuertes ventajas tales como:
• Facilidad de instalación.
• Gran capacidad de drenaje a pendientes muy bajas.
• Espesor muy pequeño. (Aprox. 1 cm.)
El geodrén planar reemplaza el colchón drenante que normalmente se construye, con geotextil y material granular
con un espesor de 20 o 30 cm.
El diseño y selección de este tipo de sistemas, se basa en la metodología de diseño de sistemas de drenaje, numerales
9.3.3 a 9.3.5 en los cuales se evalúan las propiedades del geotextil como medio filtrante y al geocompuesto como
medio drenante, verificando su permitividad y su capacidad de conducción en el plano del mismo con pendientes
mínimas.
Colectores principales y colectores secundarios
Los colectores secundarios son los encargados de transportar el agua hasta el o los colectores principales.
Estos colectores pueden ser subdrenes de tipo francés (Ver Capítulo 8) o subdrenes compuestos por geodrén circular.
Las configuraciones geométricas más usuales se ilustran en la Figura 9.9.

243
Figura 9.9 Configuraciones Geométricas en Sistemas de Subdrenaje.
Para la escogencia del geocompuesto que cumpla con las características hidráulicas y mecánicas que resulten de los
diseños y la tasa de flujo que se presenta en el sitio, se debe seguir la metodología descrita en los numerales 9.3.3
a 9.3.5 de este manual.
Para el diseño de los colectores secundarios y el colchón drenante se utilizan áreas aferentes para determinar la
cantidad de flujo que aporta cada sector al geodrén, en caso de que el factor de seguridad global no cumpla para
el sistema, se recomienda aumentar el número de colectores secundarios con el fin de reducir su área aferente, para
que estos estén en la capacidad de transmitir el fluido al colector primario.
El ejemplo 9.4.3 presenta los pasos a seguir para el diseño de un sistema de drenaje para campos deportivos,
utilizando geodrén planar como colchón drenante y geodrén con tubería como colectores primarios y secundarios.
9.3.7 Aplicación en predial
Así como el geodrén planar y geodrén circular se pueden emplear en sistemas de sub-drenaje para vías y campos
deportivos, otra de sus aplicaciones se encuentra en el sector predial. La principal aplicación en este sector se
presenta para protección de los muros de sótanos en edificios, los cuales y debido a su condición de encontrarse
bajo el nivel final del terreno pueden verse afectados por fuerzas hidrostáticas para los cuales no están diseñados
y que deben ser disipadas. Adicionalmente la presencia del geodrén sirve como complemento de un sistema para
controlar humedades en estos muros.
El emplear un sistema de sub-drenaje incluyendo geodrén planar y geodrén circular permite obtener varias ventajas
entre las que se encuentran principalmente grandes rendimientos de instalación que representan menores costos
de construcción, manejo adecuado de aguas de infiltración y subsuperficiales que pueden generar problemas en
los muros y su flexibilidad al poderse obtener sistemas de sub-drenaje de diversas alturas empleando un sistema
complementario con geodrén circular y geodrén planar.
El caudal de agua de deberá ser evacuado por un sistema de subdrenaje de este tipo es el aportado por precipitaciones
directas en estas zonas que aporta el caudal por infiltración (si se tienen zonas verdes aledañas al muero), más el
caudal generado por ascenso del nivel freático cuando hay presencia de este último.
Con el fin de determinar el caudal aportado por infiltración y por abatimiento de nivel freático, se deberán emplear
las metodologías expuestas en el numeral 9.3.2. La diferencia principal entre la primera metodología y aquella

empleada para este caso radica en la diferencia del concepto aplicado para determinar B, que en este caso será
la longitud de afectación de las zonas verdes frente al muro. Adicionalmente los parámetros de infiltración que se
deben tener en cuenta para esta metodología varían, según el criterio que adopte el diseñador.
Con el fin de presentar una ilustración más clara para aplicaciones en predial, se presenta un ejemplo ilustrativo
dentro de la siguiente sección.
9.4 EJEMPLOS DE DISEÑO
9.4.1 Drenaje para un muro de contención
Se va a construir un muro en suelo reforzado para estabilizar una ladera, el muro va a tener 7 m de alto y 30 m de
largo. El material de la ladera es una arena limosa (SM), con un peso específico de 18KN/m3
y una permeabilidad ks
de 1.6 x 10-5
m/s, de acuerdo con la curva granulométrica presenta un D85 de 0.25 mm.
Diseñar y evaluar el sistema de drenaje utilizando inicialmente geotextil y verificar si es adecuado para el proyecto.
Luego realice el mismo diseño empleando geodrén PAVCO con red de 5 mm.
Solución:
Número de canales de flujo nc= 4
Número de equipotenciales nf= 5
QT = k * h * nc / nf * L (9.16)
QT = 1.6 x 10-5
m/s * 7.0 m * (4/5) * 30.0 m
QT = 2.688 x 10-3
m3
/s
Figura 9.10 Muro de contención en suelo reforzado.

245
2. Escogencia del tipo de geotextil a usar como material drenante
Para escoger el geotextil más adecuado para esta aplicación se realiza un chequeo con base en los criterios de dicha
aplicación y los datos del enunciado.
TAA < B * D85
B = 1.8; Para geotextiles No Tejidos
TAA ≤ 1.8 * 0.25 mm
TAA < 0.45 mm
Como es un suelo con alto contenido de finos, se debe cumplir:
kg > 10 * ks
ks = 1.6 x 10-5
m/s
kg > 1.6 x 10-4
m/s
La porosidad de los geotextiles No Tejidos punzonados por agujas son superiores al 80%, por lo tanto todos los
geotextiles No Tejidos punzonados por agujas cumplen con este criterio. Los geotextiles Tejidos y los No Tejidos
termounidos o calandrados no cumplen con este criterio.
• Criterio de supervivencia
Cuando se presentan condiciones severas de instalación con esfuerzos de contacto altos. Se evalúan todas las
características mecánicas que tienen los posibles geotextiles a usar frente las especificaciones según el artículo 673
del INVIAS o en su defecto la norma AASHTO M288-05.
Tabla 9.3 Especificaciones generales de construcción de carreteras
Artículo 673 INVIAS – AASHTO M288-05
Con base en los criterios anteriores y comparando las especificaciones de los geotextiles (Ver Apéndice A), los
geotextiles que cumplen estos criterios son: NT2500, NT3000, NT4000, NT5000, NT6000, NT7000. Se selecciona el
geotextil NT2500 por ser el técnica y económicamente más conveniente.

3. Cálculo hidráulico para la escogencia del geotextil
El caudal por unidad de longitud ó tasa de flujo que se requiere evacuar es:
QT = 2.688 x 10-3
m3
/s
qw req = QT / L
qw req = 2.688 x 10-3
m3
/s / 30.0 m
qw req = 8.96 x 10-5
m3
/s-m
Cálculo de la tasa de flujo última del geotextil:
Q = k * i * A
Q = k * i * t * W
Q / W = i * (k * t)
qw ult = i * (k * t)
Donde:
qw ult = Q / W. Tasa de flujo última del geotextil
i = Gradiente hidráulico
k = Permeabilidad del geotextil
t = Espesor del geotextil
Reemplazando los valores se obtiene la tasa de flujo última para el geotextil NT2500 es:
qw ult = 1.0 * (3.6 x 10-3
m/s * 2.0 x 10-3
m)
qw ult = 7.20 x 10-6
m3
/s-m
Una vez obtenida la tasa de flujo última para el geotextil, se calcula la tasa de flujo admisible, teniendo en cuenta
los factores de reducción para drenaje por gravedad que aparecen en la Tabla 3.3.
qw adm = qw ult / (FRSCB * FRCR * FRIN * FRCC * FRBC)
qw adm = 7.20 x 10-6
m3
/s-m / (2.0 * 2.0 * 1.2 * 1.2 * 1.2)
qw adm = 10.417 x 10-7
m3
/s-m
Finalmente se compara la tasa de flujo admisible con la requerida para determinar el factor de seguridad global:
FSg = qw adm / qw req
FSg = 10.417 x 10-7
m3
/s-m / 8.96 x 10-5
m3
/s-m
FSg = 0.012 << 1.0
Por lo que no es viable usar un geotextil no tejido como medio “drenante” en el sistema debido a la magnitud de
caudal a conducir en su plano. Es por esto que se hace necesaria para este tipo de proyectos la colocación de un
sistema de subdrenaje compuesto por grava y geotextil no tejido ó estudiar la opción de colocar un geodrén planar

247
como medio de captación que pueda captar y conducir caudales considerables como los que se presentan en este
tipo de proyectos.
4. Evaluación del geotextil a usar en el geodrén
Debido a que en la selección del geotextil como material drenante ya se revisaron los criterios para la escogencia, se
sabe que el geotextil NT3000 con el cual se fabrica el geodrén 3000/3000/5 mm cumple con todos los criterios de
selección y es apropiado para este diseño en particular.
5. Cálculo hidráulico para la escogencia del geodrén
• Evaluación según la permitividad del sistema
Cálculo de la permitividad requerida por el geotextil del geodrén como medio filtrante.
Q = k * i * A
Q = k * ∆h / t * A
k / t = Q / (∆h * H * L)
Ψreq = Q / (∆h * H * L)
Ψreq = 2.688 x 10-3
m3
/s / (7.0 m * 7.0 m * 30.0 m)
Ψreq = 1.83 x 10-6
s-1
Ψult = 2.0 s-1
Con base a la permitividad última del geodrén, se calcula la permitividad admisible, teniendo en cuenta los factores
de reducción para filtros en el espaldón de muros de contención que aparecen en la Tabla 3.3.
Ψadm = 2.0 s-1
/ (2.0 * 1.5 * 1.1 * 1.0 * 1.0)
Ψadm = 0.60 s-1
FSg = 0.60 s-1
/ 1.83 x 10-6
s-1
FSg >> 1.0
Por lo que el geotextil NT3000 es apto como medio “filtrante” en el sistema.
• Evaluación de la conducción del agua en el plano del geodrén
Se determina el esfuerzo normal al geodrén con base al peso específico del suelo y a la profundidad más crítica
donde se encuentra el geodrén, debido a que para este proyecto el geodrén se instalará de forma vertical, el
esfuerzo normal es equivalente al esfuerzo lateral de tierras, por lo que se tiene en cuenta el coeficiente de presión

activo, este se debe calcular para cada proyecto según los parámetros dados por el tipo de suelo y geometría del
sistema, para este caso y con el fin de ilustrar el cálculo se toma un valor aproximado:
σn = γ * h * Ka
σn ≈ 18.5 KN/m3
* 7.0 m * 0.5
σn ≈ 64.75 kPa
Debido a que el geodrén se ubicará de forma vertical, el valor del gradiente hidráulico será igual o aproximado a 1.0.
Con estos dos valores, se determina la tasa de flujo última para el geodrén 3000/3000/5 mm según la Figura 9.6.
qw ult = 2.5 x 10-4
m3
/s-m
Con base a este dato, se calcula la tasa de flujo admisible. Teniendo en cuenta los factores de reducción para muros
de contención que aparecen en la Tabla 3.4.
qw adm = qw ult / (FRCR * FRIN* FRCC* FRBC)
qw adm = 2.50 x 10-4
m3
/s-m / (1.3 * 1.2 * 1.1 * 1.0)
qw adm = 1.46 x 10-4
m3
/s-m
FSg = 1.46 x 10-4
m3
/s-m / 8.96 x 10-5
m3
/s-m
FSg = 1.62 > 1.0
Por lo tanto el geodrén 3000/3000/5 mm es adecuado para el sistema de subdrenaje en el espaldón del muro.
6. Sistema de evacuación de los líquidos
Se revisa la capacidad de conducción del caudal total (Ver Figura 9.7). Las tuberías que cumplen lo anterior son:
φ100, φ160, φ200. Se escoge la tubería φ100 mm por ser la solución técnica y económicamente más conveniente.
9.4.2 Sistemas de subdrenaje en una vía
Se requiere diseñar los subdrenes para una vía ubicada en la zona andina. El sector en consideración presenta una
pendiente promedio del 1%, el ancho de la vía es de 12 metros. La posición del nivel freático es 0.20 m a partir del nivel
original. En el diseño de la estructura de pavimento se estableció que se excavará 0.50 m por debajo del nivel freático
y se reemplazará por materiales seleccionados. El material de subrasante presenta las siguientes características:
Clasificación U.S.C.: CL
m/s (Obtenida por ensayos in-situ)
D85= 0.06 mm (Dato extraído de la curva granulométrica).
Diseñar el sistema de subdrenaje con geodrén estableciendo la longitud máxima en donde la tubería podrá realizar
la descarga a la atmósfera.

249
Figura 9.11 Geodrén Circular (con tubería perforada).
Solución:
Qinf = IR* B * L * Fi* FR
IR = 60 mm/h = 1.67 x 10-5
m/s
(Obtenido de las curvas de intensidad – duración- frecuencia)
B = 6.0 m (Semibanca)
L = ?
Fi = 0.4
FR = 0.5
Qinf = 1.67 x 10-5
m/s * 6.0 m * L * 0.4 * 0.5
Qinf = 2.004 x 10-5
m2
/s * L
• Caudal por abatimiento del nivel freático
QNF = k * i * A
i = (Nd - Nf)/B = (0.7 - 0.2) / 6 = 0.0834
k = 8.5 x 10-6
m/s
A = (0.7 m - 0.2 m) * L
QNF = 8.5 x 10-6
m/s * 0.0834 * 0.5 m * L * 2 = 7.09 x 10-7
m2
/s * L
• Caudal total de diseño
QT = Qinf+ QNF= 2.075 x 10-5
m2
/s * L
Para establecer la longitud de tramos en donde se requiere hacer la descarga de agua a la atmósfera se debe considerar
la capacidad máxima de flujo de la tubería. En este caso para 1% de pendiente (ver Anexo 2 de este capítulo).
2. Determinación del diámetro de la tubería
Se diseña para que cada 150 m se realicen descargas de agua a la atmósfera usando una tubería de 4” de diámetro.

Entonces:
QT = 150.0 m * 2.075 x 10-5
m2
/s
QT = 3.11 x 10-3
m3
/s
3. Evaluación del tipo de geotextil a usar en el geodrén
Se revisa si el geotextil del geodrén cumple con todos los criterios de diseño.
Para suelos cohesivos con un índice de plasticidad mayor a 7, el valor del Tamaño de Abertura Aparente debe ser de:
TAA < 0.30 mm
0.15 mm < 0.30 mm (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
kg = 0.0042 m/s (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
ks = 8.5 x 10-6
m/s
kg > 10 * ks
La porosidad de los geotextiles No Tejidos punzonados por agujas son superiores al 80%.
4. Cálculo hidráulico para la escogencia del geodrén
Se realiza el cálculo de la permitividad requerida por el geotextil como medio filtrante.
Q = k * i * A
Q = k * ∆h / t * A
k / t = Q / (∆h * H * L)
Ψreq = Q / (∆h * H * L)
Ψreq = 3.11 x 10-3
m3
/s / (0.70 m * 0.70 m * 150.0 m)
Ψreq = 4.23 x 10-5
s-1
Ψult = 2.0 s-1
de reducción para sistemas de subdrenaje que aparecen en la Tabla 3.3.

251
Ψadm = 2.0 s-1
/ (2.0 * 1.1 * 1.1 * 1.2 * 2.0)
Ψadm = 0.34 s-1
FSg = 0.34 s-1
/ 4.23 x 10-5
s-1
FSg >> 1.0
Se calcula el esfuerzo normal actuante con base al peso específico del suelo y a la profundidad más crítica donde se
encuentra el geodrén, debido a que el geodrén se ubicará de forma vertical se calcula el esfuerzo normal, teniendo
en cuenta el coeficiente lateral de presión de tierras:
σn = γ * h * Ka
σn ≈ 20.0 KN/m3
* 0.70 m * 0.5
σn ≈ 7.0 kPa
El valor del gradiente hidráulico será igual o aproximado a 1.0, debido a la posición del geodrén.
Con estos dos valores, se determina la tasa de flujo última para el geodrén 3000/3000/5 mm según la Figura 9.6,
se toma el esfuerzo normal mínimo de la gráfica, debido a que el geodrén está a una profundidad menor de 1.0 m
de profundidad.
qw ult = 3.5 x 10-4
m3
/s-m
Con base a este dato, se calcula la tasa de flujo admisible. Teniendo en cuenta los factores de reducción para
sistemas de subdrenaje en vías que aparecen en la Tabla 3.4.
qw adm = 3.5 x 10-4
m3
/s-m / (1.2 * 1.5 * 1.1 * 1.0)
qw adm = 1.77 x 10-4
m3
/s-m
El valor de la tasa de flujo requerida se determina dividiendo el caudal total de diseño sobre la longitud del geodrén
entre descarga y descarga:
qw req = QT / L
qw req = 3.11 x 10-3
m3
/s / 150.0 m
qw req = 2.075 x 10-5
m3
/s-m

FSg = 1.77 x 10-4
m3
/s-m / 2.075 x 10-5
m3
/s-m
FSg = 8.5 >> 1.0
Por lo tanto el geodrén 3000/3000/5 mm es adecuado para el sistema de subdrenaje en el tramo de la vía en
consideración.
9.4.3 Sistema de Subdrenaje en un campo deportivo
Se requiere diseñar el sistema de subdrenaje para una cancha de fútbol en un campo deportivo ubicado en la ciudad
de Manizales, de dimensiones 100 m x 60 m.
Se encontró en el terreno un suelo orgánico (Limo) con las siguientes características:
LL = 40, LP = 31, IP = 9
Clasificación USC: ML, 100 % fino
m/s
El caudal de diseño está conformado por el caudal procedente de agua lluvia, llamado caudal por infiltración
únicamente, debido a que en el terreno en consideración no hay presencia de nivel freático.
• Caudal por Infiltración
Qinf = IR * AT * Fi
Donde:
IR = 32 mm/h = 8.88 x 10-6
m/s
Precipitación máxima horaria de frecuencia anual, registrada en el sitio más cercano
al proyecto. Como no se tiene precipitación máxima horaria para Manizales, se
toma la de la estación más cercana, en este caso Guamo – Tolima, basado en las
curvas intensidad, duración y frecuencia. Curva 2 años, 120 min)
Alternativamente se pueden emplear ecuaciones para determinar la precipitación
si no se cuenta con curvas IDF para la región en estudio. Dichas ecuaciones están
correlacionadas con datos pluviométricos medidos en campo. Para tal efecto se
presenta en este manual la investigación realizada por Vargas y Díaz-Granados para
determinar la ecuación más apropiada (ver anexo 4) a emplearse para determinar la
precipitación en el territorio Colombiano (estas ecuaciones se emplearan a criterio
del diseñador).
AT = 100 m * 60 m = 6000 m2
Fi = 0.7

253
Entonces:
Qinf = IR * AT * Fi
Qinf = 8.88 x 10-6
m/s * 6000 m2
* 0.70
Qinf = 0.037 m3
/s
QT = 0.037 m3
/s, debido a que no hay presencia de nivel freático
2. Permeabilidad de la capa orgánica
Como el suelo encontrado es un limo orgánico, se hace necesaria una mezcla con arena, buscando aumentar la
permeabilidad del suelo sobre el sistema de drenaje.
En la Tabla 9.4 se presentan unos resultados de ensayos de permeabilidad de cabeza constante realizados para
diferentes mezclas de un limo orgánico con una arena de tamaños medios a gruesos.
Tabla 9.4 Ensayos de permeabilidad de cabeza constante, realizados en el laboratorio de
la facultad de Ingeniería Civil de la Pontificia Universidad Javeriana
Arena media a gruesa: NL - NP
Clasificación USC: SP
Con base en lo anterior se observa que un porcentaje óptimo de arena, en este caso y para este tipo de material
orgánico, para aumentar la permeabilidad es del 40%.
La permeabilidad del limo orgánico es de 3.86 x 10-7
m/s, al mezclarlo con 40% de arena aumenta a 2.38 x 10-5
m/s.
Es importante conocer que para el buen funcionamiento de un sistema de subdrenaje, la permeabilidad del suelo
no puede ser menor a 1 x 10-5
m/s.

3. Método de captación de agua
Los colectores principales y secundarios son diseñados con el sistema geodrén con tubería de drenaje y son función
de la geometría del terreno y del caudal de diseño definido.
3.1 Colchón drenante con geodrén planar
Evaluación del tipo de geotextil a usar en el colchón drenante.
Se revisa si el geotextil del geodrén cumple con todos los criterios de diseño.
Para suelos finos con un índice de plasticidad mayor a 7, el valor del Tamaño de Abertura Aparente debe ser de:
TAA < 0.30 mm
0.15mm < 0.30 mm (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
kg = 0.0042 m/s (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
ks = 2.38 x 10-5
m/s
kg > 10 * ks
La porosidad de los geotextiles No Tejidos punzonados por agujas son superiores al 80%.
Cálculo hidráulico para la escogencia del geodrén planar como colchón drenante.
Asumiendo una altura promedio de 10 cm de capa orgánica sobre el geodrén planar, se calcula la permitividad
requerida del geotextil.
Q = k * i * A
Q = k * ∆h / t * A
k / t = Q / (∆h * H * L)
Ψreq = Q / (∆h * H * L)
Ψreq = 0.037 m3
/s / (0.10 m * 60.0 m * 100.0 m)
Ψreq = 6.17 x 10-5
s-1
Para este cálculo se tomó el caudal total de diseño y el área de todo el campo de fútbol, como sección transversal
perpendicular al flujo.
Ψult = 2.0 s-1
(Ver Apéndice A. Especificaciones De Productos).

255
de reducción para sistemas de subdrenaje que aparecen en la Tabla 3.3.
Ψadm = 2.0 s-1
/ (2.0 * 1.1 * 1.1 * 1.2 * 2.0)
Ψadm = 0.34 s-1
FSg = 0.34 s-1
/ 6.17 x 10-5
s-1
FSg >> 1.0
Para el diseño del colchón drenante se utiliza el área aferente para determinar la cantidad de flujo que debe manejar
el geodrén planar, en caso de que el factor de seguridad no cumpla para el sistema, se recomienda disminuir la
longitud de descarga del colchón drenante, para estos casos la distancia entre colectores, reduciendo de esta forma
su área aferente, para que estos estén en la capacidad de transmitir el fluido a los colectores secundarios.
Aa = Lc-c * W (9.17)
Aa = 6.0 m * 1.0 m
Aa = 6.0 m2
Donde:
Aa = Área unitaria del colchón drenante con geodrén planar (m2
)
Lc-c = Longitud entre colectores, es la longitud máxima que el agua debe recorrer en el
colchón drenante para ser captada por el colector (m)
W = Ancho del geodrén planar, dimensión normal al sentido del flujo (m)
El caudal para esta área aferente se calcula de la siguiente forma:
QAa = QT * Aa / AT (9.18)
QAa = 0.037 m3
/s * 6 m2
/ 6000 m2
QAa = 3.7 x 10-5
m3
/s
Una vez obtenido el caudal que capta el colchón drenante por área aferente, se verifica si el geodrén a seleccionar
puede conducir en su plano el caudal calculado.
qw req = QAa / W (9.19)
Donde:
qw req = Tasa de flujo requerida para el colector (m3
/s-m)
QAa = Caudal calculado para el área aferente del colector (m3
/s)
W = Ancho del geodrén planar (m)

En este caso el ancho del geodrén es la unidad por lo que el valor de la tasa de flujo será la misma que el caudal del
área aferente. Reemplazando los valores en la fórmula anterior se obtiene:
qw req = 3.7 x 10-5
m3
/s / 1.0 m
qw req = 3.7 x 10-5
m3
/s-m
Para determinar la tasa de flujo última del geodrén planar como colchón drenante se utiliza la Figura 9.6 y como
datos de entrada el gradiente igual a 0.1 por la posición casi horizontal del geodrén y el esfuerzo normal mínimo de
la gráfica, debido a que el geodrén está a una profundidad menor de 1.0 m de profundidad.
qw ult = 7.16 x 10-5
m3
/s-m
Con base a la tasa de flujo última para el geodrén instalado de forma horizontal, se calcula la tasa de flujo admisible,
teniendo en cuenta los factores de reducción para colchón drenante, propuestos en la Tabla 3.4.
qw adm = 7.16 x 10-5
m3
/s-m / (1.3 * 1.2 * 1.0 * 1.0)
qw adm = 4.59 x 10-5
m3
/s-m
FSg = 4.59 x 10-5
m3
/s-m / 3.7 x 10-5
m3
/s-m
FSg = 1.24 > 1.0
Por lo tanto el geodrén 3000/3000/5 mm es adecuado como colchón drenante para la cancha de fútbol.
3.2 Colectores Secundarios
Los colectores secundarios se diseñan para manejar el caudal de agua aferente a cada una de las áreas en las que se
encuentran y luego se conectan al colector principal que permite evacuar el agua hacia los desagües existentes.
La forma de conectarse con los geodrenes con tubería circular de 160 mm de diámetro (6”), que corresponde a
los colectores principales, es directamente en el sitio de la obra, empleando un accesorio denominado Silla T para
la tubería.
Lo importante es que lleguen en una cota superior a la del tubo del geodrén de los colectores principales, en
contacto directo con el geotextil y la geored.
Se colocarán 16 colectores secundarios con geodrén en cada lado de los colectores principales, separados por una
distancia de 6 m entre ellos. Ya que se verificó que a esta distancia el colchón drenante es capaz de manejar el flujo
aportado por la infiltración en la cancha de fútbol.
Estos colectores secundarios deben llegar a una cota superior a los colectores principales y en el momento de
interceptarlos se les debe dar una pequeña curva hacia el sentido del flujo para que se acoplen correctamente. Es
importante que en estos sectores de intersección se rellene la zanja con arena para que el agua llegue al sistema del
colector principal sin problema y para darle soporte al geodrén en este sector.

257
Para el diseño de los colectores secundarios se calculan sus áreas aferentes para determinar la cantidad de flujo que
aporta cada sector al geodrén. Se debe revisar que el factor de seguridad cumpla para el sistema, garantizando la
transmisión del fluido al colector primario.
Aa = 6.0 m * 60.0 m / 2 = 180 m2
por cada colector secundario
QAa = QT * Aa / AT
QAa = 0.037 m3
/s * 180 m2
/ 6000 m2
QAa = 1.11 x 10-3
m3
/s
Teniendo una pendiente del 1% y en relación con el nomograma basado en la ecuación del Prandtl -Colebrook (Figura
9.7), se determina que el diámetro de la tubería más adecuado para los colectores secundarios es de 100mm (4”).
Una vez obtenido el caudal que capta cada colector por área aferente, se verifica si el geodrén a seleccionar puede
conducir en su plano el caudal calculado.
qw req = QAa / Lc (9.20)
Donde:
qw req = Tasa de flujo requerida para el colector (m3
/s-m)
QAa = Caudal calculado para el área aferente del colector (m3
/s)
Lc = Longitud del colector secundario (m)
En este caso la longitud de cada colector secundario es la misma y equivale a la mitad del ancho del campo de
fútbol, por lo que reemplazando los valores en la fórmula anterior se obtiene:
qw req = 1.11 x 10-3
m3
/s / 30.0 m
qw req = 3.7 x 10-5
m3
/s-m
Para determinar la tasa de flujo última del geodrén se utiliza la Figura 9.6 y como datos de entrada el gradiente igual
a 1.0 por la posición vertical del geodrén y el esfuerzo normal mínimo de la gráfica, debido a que el geodrén esta a
una profundidad menor de 1.0 m de profundidad.
qw ult = 3.5 x 10-4 m3
/s-m
El cálculo de la tasa de flujo admisible del colector secundario se realiza utilizando los factores de reducción para
campos deportivos, propuestos en la Tabla 3.4.
qw adm = 3.5 x 10-4
m3
/s-m / (1.0 * 1.0 * 1.0 * 1.1)
qw adm = .18 x 10-4
m3
/s-m
FSg = 3.18 x 10-4
m3
/s-m / 3.7 x 10-5
m3
/s-m
FSg = 8.6 >> 1.0

Por lo tanto el geodrén 3000/3000/5 mm es adecuado como colector secundario para la cancha de fútbol.
Figura 9.12 Detalle recorrido del agua colchón drenante y colector secundario.
3.3 Colectores Principales
Se van a diseñar 4 colectores principales, con geodrén con tubería circular, que corren de manera longitudinal y
paralela con la longitud mayor del campo de fútbol; debido a las condiciones topográficas se recomienda conectar
los colectores a los desagües existentes en la zona.
AT = 100m * 60m = 6000m2
QT = 0.037 m3
/s
s = 1% (Seleccionada)
El diámetro de la tubería a usar puede ser determinado utilizando el nomograma basado en la ecuación de Prandtl
- Colebrook (Figura 9.7)
Según el nomograma para una pendiente del 1% y los cuatro diámetros de tuberías existentes para geodrén el
caudal máximo a transportar es el siguiente:
Tubería de 65 mm (2.5”) ⇒ Qmax = 0.00119 m3
/s
Tubería de 100 mm (4”) ⇒ Qmax = 0.00433 m3
/s
/s
/s
El caudal requerido para cada colector principal es igual a 0.009 m3
/s, por lo tanto la tubería a usar para los
conectores principales es de 160 mm (6”).

259
Figura 9.13 Distribución esquemática de los colectores principales y los colectores secundarios.
Los geodrenes con tubería se pueden fabricar de 1.05 m de altura ó de 0.52 m (Media malla) de acuerdo a la
profundidad de excavación que se defina. Sin embargo, el sistema de geodrén es muy flexible y si en algunos tramos
sobra un poco de altura, se puede doblar sin ningún problema.
El ancho mínimo de las zanjas debe ser de 20 cm, ancho que se consigue con una pala pequeña de excavación y la
profundidad se debe definir de acuerdo a la pendiente y a la cota en que se encuentran los desagües y el pozo final.
El material de relleno de las zanjas debe ser un material permeable, que permita el paso del agua a los geodrenes,
pero no necesariamente debe ser un material seleccionado como se utilizaría en los sistemas tradicionales de drén
francés. De acuerdo a las propiedades de permeabilidad del material de excavación, este puede ser utilizado si la
permeabilidad es adecuada y si el contenido de limos y arcillas es mínimo. Para definir si el material de excavación
se puede utilizar es necesario conocer su tipo y sus propiedades.
9.4.4 Sistemas de Sub-drenaje en Predial Ejemplo 1
Para un proyecto en la ciudad de Pasto, Colombia, se plantea la construcción de un edificio de seis pisos y un nivel
de sótano. De acuerdo con los estudios geotécnicos se conoce que la profundidad del nivel freático esta ubicada
a 6 m por debajo del nivel del terreno en época de invierno, y que no se presentarán ascensos por capilaridad que
puedan afectar la estructura.
El suelo de fundación es un limo arenoso MS con una permeabilidad igual a 2.5 x 10-5
m/s. Con el fin de dar un
manejo adecuado al agua que por infiltración puede afectar la edificación, se plantea la construcción de un sistema
de sub-drenaje empleando Geodrén circular para captar, conducir y evacuar dicha agua. El estudio hidrosanitario
arrojó que se tendrán cajas de inspección cada 30 m y que la pendiente a manejar entre cada una es el 1%.

Figura 9.13 Esquema ejemplo sistema de sub-drenaje.
Debido que no se encontró presencia de nivel freático que pueda afectar la estructura, solamente se tiene en cuenta
el caudal por infiltración de la superficie (zona verde) adyacente a la estructura.
Qinf = IR * AT * Fi
Donde:
IR = 24 mm/h = 6.66 x 10-6
m/s
Precipitación máxima horaria de frecuencia anual, registrada en el sitio más cercano
al proyecto. Como no se tiene precipitación máxima horaria para Pasto, se toma la
de la estación más cercana, en este caso Río Mira – Nariño, basado en las curvas
intensidad, duración y frecuencia. Para la curva de 2 años y 120 min.
Alternativamente se pueden emplear ecuaciones para determinar la precipitación
si no se cuenta con curvas IDF para la región en estudio. Dichas ecuaciones están
correlacionadas con datos pluviométricos medidos en campo. Para tal efecto se
presenta en este manual la investigación realizada por Vargas y Díaz-Granados para
determinar la ecuación más apropiada (ver anexo 4) a emplearse para determinar la
precipitación en el territorio Colombiano (estas ecuaciones se emplearan a criterio
del diseñador).
AT = 30 m * 6 m = 180 m2
(área aferente de cada colector).
Fi = 0.7

261
Entonces:
Qinf = IR * AT * Fi
Qinf = 6.66 x 10-6 m/s * 180 m2
* 0.70
Qinf = 0.00084 m3
/s
QT = 0.00084 m3
/s, debido a que no hay presencia de nivel freático.
2. Selección del Geodrén Adecuado
Según el nomograma para una pendiente del 1% y los cuatro diámetros de tuberías existentes para geodrén circular,
el caudal máximo que pueden transportar es el siguiente:
/s
/s
/s
/s
El caudal determinado para cada tramo de 30 metros entre caja y caja para cada colector principal es igual a 0.00084
m3
/s. Con este caudal total se determina que la tubería adecuada a emplear para estos colectores principales es de
65 mm (2.5”).
Figura 9.14 Esquema de la propuesta para el sistema de sub-drenaje.
Para la selección de la altura del geodrén el parámetro más adecuado en este caso es la altura que tendrá la
estructura directamente en contacto con el suelo. En este caso el nivel más bajo del sótano estará a 2.4 m por debajo
del nivel del terreno, por lo tanto esta es la altura seleccionada.
9.4.5 Sistemas de Sub-drenaje en Predial Ejemplo 2
Se plantea la construcción de una bodega de dos niveles que cuenta con un área de 80m x 120m. De acuerdo
a los resultados obtenidos por el estudio geotécnico, se determinó que la altura del nivel freático se encuentra
a 0.5 m por debajo del nivel final del terreno. El suelo de fundación es una arcilla normalmente consolidada que
clasifica como CH, que de acuerdo a los ensayos realizados tiene una permeabilidad igual a 1.5 x 10-5
m/s. Debido

a consideraciones estructurales de diseño para el proyecto se determinó que la profundidad de la cimentación se
realizará mediante zapatas aisladas a una profundidad de 1 m por debajo del nivel final del terreno.
Debido a la necesidad de controlar el nivel freático que afectará la estructura a nivel de cimentación y del suelo
de fundación, se instalará un sistema de sub-drenaje con Geodrén Circular el cual es necesario diseñar. El estudio
hidrosanitario determinó que se ubicarán cajas de inspección cada 40m con una pendiente del 1%.
Figura 9.15 Esquema ejemplo sistema de sub-drenaje.
Debido a que la superficie aledaña a la estructura se hará en pavimento asfáltico y tendrá un sistema adecuado de
drenaje superficial, no se considerará aporte de caudal por infiltración.
Primero se deberá definir un esquema en planta de la distribución del los geodrenes con el fin que estos no interfieran
con la cimentación, otras redes, y que este de acuerdo con los puntos de desagüe más adecuados; de esta forma se
determinará el área aferente para cada Geodrén (Se recomienda que dicha distancia no sea mayor a 10 m). Dicha
situación se muestra a continuación:
Figura 9.16 Planta de las áreas aferentes propuestas.

263
• Caudal por abatimiento de nivel freático
QNF = k * i * A
i = (Nd - Nf)/B
i = (0.1 - 0.5) / 10 = 0.05
k = 1.5 x 10-5
m/s
A = (1.0 m - 0.5 m) * 40 = 20 m2
. (Área de afectación sobre el Geodrén para el caso
de abatimiento del nivel freático)
QNF = 1.5 x 10-5
m/s * 0.05 * 20 m2
* 2 = 3.0 x 10-5
m3
/s
QT = 3.0 x 10-5
m3
/s, debido a que no hay presencia de caudal de infiltración
2. Selección del Geodrén Adecuado para los colectores secundarios
Según el nomograma para una pendiente del 1% y los cuatro diámetros de tuberías existentes para geodrén circular,
el caudal máximo que pueden transportar es el siguiente:
/s
/s
/s
/s
El caudal determinado para cada tramo seleccionado es igual a 0.00003 m3
/s. Con este caudal se determina que los
colectores secundarios (internos) se pueden hacer con Geodrén circular con tubería de 65 mm (2.5”).
3. Selección del Geodrén Adecuado para los colectores primarios
Luego de la selección de la solución adecuada para los colectores secundarios o internos, es necesario conectarlos
a un colector primario que será el que evacuará el agua finalmente a los desagües con que se disponga, y de
ahí fuera de la estructura. El colector principal tendrá conducirá un caudal aportado por un área aferente de
40 m (distancia entre descoles), según lo establecido por el diseño hidrosanitario, más el aporte de caudal de tres
colectores secundarios que se conectan a éste.
Figura 9.17 Planta esquema de los colectores propuestos.

9.5 EJEMPLO DE RELACIÓN BENEFICIO – COSTO
Un tramo de una vía en ejecución tiene un ancho de calzada de 14m, longitud de 250 m, pendiente de 2%,
y presenta problemas de estabilización ocasionados por el nivel freático de la zona. Se requiere diseñar los
subdrenes longitudinales y evaluar la alternativa más económica entre el uso de un geodrén y un dren francés
convencional si el caudal estimado para la zona es de 5.600 cm3
/s. El material del agregado disponible en la zona
tiene un tamaño de 1”.
Solución:
Con un caudal de 5600 cm3
/s y una pendiente del 2%, según el nomograma de Prandtl Colebrook (Figura 9.7) se
necesita emplear una tubería perforada de drenaje de 100 mm (φ 4") para el sistema de geodrén.
Para calcular la dimensión necesaria de la sección del subdrén francés en una vía con pendiente de 2%, se tomó
como referencia las tablas guía de diseño del Anexo 1 de este capítulo.
Donde:
Haciendo la comparación de costos de las dos alternativas, tenemos lo siguiente:

265
Para una longitud de 250 ml, y construyendo el drenaje a los dos lados de la sección transversal de la vía, tenemos:
Costo Geodrén φ 4”:
10.25 U$/m.l x 250 m x 2 = 5,125.44 U$
Costo Subdrén francés:
15.42 U$/m.l x 250 m x 2 = 6,624.04 U$
Lo que equivale a una diferencia en costos de 30%, entre el uso del geodrén y el tradicional subdrén francés.
BIBLIOGRAFÍA
• CEDERGREN H.R., DRAINAGE OF HIGHWAY AND AIRFIELD PAVEMENTS, REPRINT ED., U.S.A., 1987.
• KOERNER R.M., DESINGNING WITH GEOSYNTHETICS, 5 ED., U.S.A., 2005.
• KOERNER R.M. GEOSYNTHETICS IN FILTRATION, DRAINAGE AND EROSIÓN CONTROL, REPRINT ED., ENGLAND,
1992.
• HOLTZ R., Geosynthetic Engineering. Junio 1997, Pags. 36 – 38.
• VARGAS R., DIAZ-GRANADOS M., CURVAS SINTÉTICAS REGIONALIZADAS DE INTENSIDAD-DURACIÓN-
FRECUENCIA PARA COLOMBIA. 1998.
• FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION, GEOSYNTHETICS DESING AND CONSTRUCTION GUIDELLINES,
PUBLICATION. NO HI – 95 038, 1995.

ANEXO1
GEODRÉNVs.SECCIÓNDRENFRANCÉSENFUNCIÓNDELCAUDAL

267

269
ANEXO 2
GUÍA PARA EL CÁLCULO DE LONGITUD DE
DESCARGA EN GEODRENES
Datos iniciales
Precipitación máxima horaria anual (IR) 45 mm/h
Permeabilidad del suelo (K) 0,00085 cm/s

271

ANEXO 2
Datos iniciales

273

275
Datos iniciales
ANEXO 2

277

ANEXO 3
CURVAS DE INTENSIDAD -
DURACIÓN - FRECUENCIA
Región
del Caribe
RegióndelPacífico
Región Andina
Región Orinoquia
Región Amazonia
Regiones climatológicas de Colombia
• Matitas
• Santa Lucía
Tulio Ospina Saravena
Condoto
El Dorado Gaviotas
Guamo
Rio Palo
El Mira
Sibundoy
• Leticia
Ubicación de las estaciones en las regiones
climatológicas de Colombia

279

281

RESUMEN
Las curvas Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF) permiten la estimación de volúmenes de drenaje superficial mediante
modelos lluvia-escorrentía en cuencas pequeñas para las cuales no existen registros de caudal. Los métodos
tradicionales de cálculo de curvas IDF requieren el uso de información pluviográfica. El empleo de ecuaciones que
permitan estimar las curvas IDF a partir de información pluviométrica constituye una alternativa para aquellas zonas
que solo disponen de registros de lluvias a nivel diario. A partir de 165 curvas IDF ubicadas en diversas zonas
de Colombia y los resúmenes multianuales pluviométricos de las mismas, se evaluaron las principales ecuaciones
propuestas en la literatura y se establecieron nuevas ecuaciones para cuatro grandes regiones de Colombia.
Introducción
En el diseño de obras de drenaje y de estructuras hidráulicas es indispensable conocer el comportamiento hidrológico
del área. En las zonas en las cuales no se disponen registros de caudales, éstos se deben determinar mediante modelos
hidrológicos lluvia-escorrentía. En estos modelos es necesario precisar la profundidad de precipitación máxima que se
espera tener con un determinado período de recurrencia. Al analizar esta información se puede obtener el volumen
máximo de agua que debe ser evacuado en un cierto lapso de tiempo. De ahí se obtiene el caudal de diseño de la
obra, el cual establece el tamaño de la misma y afecta directamente los costos de construcción.
En general, las zonas de las cuales no se dispone de información histórica de caudales son cuencas pequeñas o
subcuencas en las cuales el tiempo de concentración es relativamente corto. Usualmente las duraciones de estos
eventos son menores a 24 horas, siendo las 3 primeras horas las más importantes.
Las curvas Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF) sintetizan el comportamiento pluvial de una zona y su determinación
es de vital importancia por los motivos antes mencionados. En estas curvas se puede conocer la intensidad máxima
de precipitación que se espera tener durante determinada duración de lluvia, en un evento que en promedio
ocurriría cada cierto número de años.
Justificación y Objetivos
Usualmente las curvas IDF se determinan mediante análisis del mayor número posible de registros pluviográficos
pertenecientes a la estación de estudio. En las cartas pluviográficas están consignados los perfiles de cata tormenta,
es decir la profundidad de precipitación acumulada en función del tiempo. El problema que se presenta es la escasez
de estaciones que registran información de este tipo, probablemente a causa de sus altos costos de instalación y
mantenimiento. La mayor parte de estaciones existentes en el país son pluviométricas y registran la información
de precipitación a nivel diario, por lo cual no se puede realizar el análisis de frecuencia tradicional. La información
generada por éstas es discreta y no continua, por lo cual no se conoce la forma en que se distribuye la precipitación
ANEXO 4
CURVAS SINTÉTICAS REGIONALIZADAS
DE INTENSIDAD-DURACIÓN-
FRECUENCIA PARA COLOMBIA

283
a lo largo de cada tormenta, sino únicamente con un nivel de agregación de 24 horas. La estimación de curvas IDF a
partir de información pluviométrica se presenta como una alternativa muy importante para resolver este problema.
A través de los años se han propuesto diversas ecuaciones empíricas que pretenden describir las curvas IDF de una
forma generalizada. Adicionalmente, se han elaborado otras que permiten generar curvas IDF sintéticas a partir
de información pluviométrica. Mediante esta investigación se evaluó la aplicabilidad de las principales ecuaciones
propuestas en la literatura en el caso particular de Colombia, y se analizaron nuevas ecuaciones empíricas como
alternativa a las probadas en otros sitios del planeta. Se realizaron análisis en conjunto y por regiones climatológicas,
esto último con el fin de aumentar la confiabilidad de las curvas sintéticas.
Procedimiento
Recopilación de curvas IDF
La primera gran etapa del análisis la constituyó la recopilación de cerca de 250 curvas IDF para diferentes estaciones
del país. Estas curvas fueron tomadas de diversos estudios de ingeniería, anuarios metereologicos y artículos
publicados. Las principales fuente de información fueron el FONADE, la EAAB, la C.V.C., las EEPPMM, CENICAFE, y
algunas de las principales firmas de consultoría del país. Se consideraron aquellas curvas que fueron calculadas por
métodos tradicionales de análisis de frecuencia puntuales y de las cuales se pudieran conocer como unos mínimos
criterios de determinación.
Selección de Curvas IDF Reales
A partir de las curvas recopiladas, se tomaron en cuenta únicamente aquellas que fueron determinadas con por lo
menos diez años de registros pluviograficos, con lo cual se tendría una mejor calidad de información. El número de
curvas reales se redujo a cerca de 170.
Recopilación de Información Pluviométrica
Se consiguió la información pluviométrica correspondiente a las estaciones para las cuales se habían escogido las
curvas reales. De acuerdo con las ecuaciones utilizadas para estimar curvas IDF sintéticas, la información pluviométrica
requerida corresponde a los resúmenes multianuales de precipitación máxima en 24 horas, el número de días
con lluvia y la precipitación multianual. Esta información fue solicitada a la entidad operadora de cada estación
en medio magnético, aunque en algunos casos fue necesario consultar directamente los anuarios metereológicos
correspondientes al período de registro con el cual fueron calculadas las curvas. Para algunas estaciones no se logró
conseguir esta información, con lo cual el grupo final de estaciones analizadas fue de 165.
Regionalización de las Estaciones
Con el propósito de aumentar la confiabilidad de las ecuaciones propuestas, y en razón al número de curvas
disponibles durante la segunda etapa de la investigación, se decidió dividir el territorio nacional en 5 grandes
zonas. Esto permitió hacer análisis independientes con estaciones que pertenecieran a la misma región geográfica,
buscando condiciones metereológicas regidas por fenómenos similares para cada grupo de estaciones.
La división se hizo con base en la propuesta por Vélez (1983), la cual contempla las siguientes regiones climatologicas:
Región Andina (R1), Región del Caribe (R2), Región del Pacífico (R3), Región Orinoquía (R4) y Región Amazonía (R5).
En la figura 1 se muestra la ubicación de las 165 estaciones utilizadas en los análisis.

Región
del Caribe
RegióndelPacífico
Región Andina
Región Orinoquia
Región Amazonia
Figura 1. Regiones Climatológicas de Colombia
Ecuaciones que describen las curvas IDF
En 1932, Bernard propuso una ecuación general para las curvas IDF.
I = a * (Tb
/ tc
)
En donde I es la intensidad media en mm/h, T es el tiempo de retorno en años, t es la duración en horas; a, b, y c
son constantes que dependen del sitio.
Powell por su parte, propuso en el mismo año los valores de b y c de la ecuación de Bernard como 0.25 y 0.75
respectivamente.
De esta forma la ecuación de Powell es:
I = K * (T0.25
/ t0.75
)
donde K es una constante que depende del sitio; T y t son los mismos parámetros de las ecuación de Bernard.
Como parte del análisis, se estableció la aplicabilidad de estas dos ecuaciones. En la primera fase del estudio (Vargas,
1997), después de analizar 62 estaciones se concluyó lo siguiente: siendo la ecuación de Powell un caso particular
de la ecuación de Bernard, restringe las pendientes de las curvas y la separación entre las mismas (lo cual sucede al
asignar valores únicos a los coeficientes c y b respectivamente).

285
En la segunda fase del estudio (Vargas, 1998) se verificó la ecuación de Bernard con las 165 curvas IDF obteniendo
los valores para cada parámetro de la ecuación que se presentan en la Tabla 1. El análisis se hizo por regiones y para
el conjunto total de curvas.
Tabla 1 Valores estadísticos de los parámetros de la Ecuación de Bernard
La ecuación de Bernard es válida para duraciones de lluvia mayor o igual a 5 minutos.
Ecuaciones para la estimación de curvas IDF
En 1969, Bell propuso un método para poder estimar las curvas IDF, utilizando como base información de Estados
Unidos continental, Hawai, Alaska, Puerto Rico, Australia, Sudáfrica y Rusia. Bell propuso una ecuación para estimar
las curvas a partir de lluvias agregadas cada 10 minutos (P2,10) y otra para información a nivel horario (P2,60). Esta
última es:
PT,t = (0.35 * Ln(T) + 0.76) * (0.54 * t0.25
- 0.50) * P2,60
Válida para T entre 2 y 100 años y t entre 5 y 120 minutos. En esta ecuación PT,t es la profundidad de precipitación, en
pulgadas, correspondiente a un evento de precipitación con una duración de t minutos y un período de retorno de T
años. Bell propone estimar P2,60 a partir de información a nivel diario con base en relaciones empíricas desarrolladas
previamente por Hershfield y Wilson en 1955:
P2,60 = 0.17 M N0.33
si 0.0 < M < 2.0 pulg. y 1 < N <=80
P2,60 = 0.21 M0.67
N0.33
si 2.0 < M < 4.5 pulg. y 1 < N <=80
en donde M es el promedio del valor máximo anual de precipitación diaria y N es el número promedio anual de días
con tormenta (thunderstorm days).
Sin embargo, los resultados obtenidos mediante la utilización de la ecuación que emplea P2,60 en vez de P2,10 son
descritos por el propio Bell como “desafortunadamente menos satisfactorios”. Es por esto que se recomienda su
uso sólo en caso de ser necesario.
En la primera etapa de este estudio se analizó la aplicabilidad de la ecuación de Bell para Colombia. Para las 62
estaciones inicialmente analizadas, en el 50% de los casos el valor estimado de intensidad tuvo error relativo menor
a ±40% y solo en el 32% de los casos fue menor a ±20%. Se concluyó que la ecuación de Bell no es confiable
para su aplicación en el país, probablemente por la diferencia de condiciones hidroclimatológicas que existen con
las regiones en las cuales fue derivada. Esta ecuación resulta aplicable exclusivamente en zonas que presenten
precipitaciones máximas diarias que sean menores a 2 pulgadas. En Colombia una gran parte de regiones no se
ajustan a esa condición.

R
10
/
En 1983 Chen propuso una fórmula generalizada para las curvas IDF en los Estados Unidos:
I
T
=
a *I
10
log(10
2-x
T
x-1
)
t
1
(t+b)c
en donde es la intensidad en pulg/h, T es el tiempo de retorno en años, t es la duración en horas, x es la relación
; a, b y c son parámetros que dependen de la relación . esta definida como la profundidad de
precipitación correspondiente a una duración t y un tiempo de retorno T.
En 1992, Kothyari y Garde realizaron un estudio de curvas IDF para la India con 80 curvas IDF reales, en el cual
verificaron diferentes ecuaciones propuestas en la literatura y propusieron una nueva ecuación. Partieron de los
resultados obtenidos por Raudkivi(1979), quien encontró que las propiedades de las celdas convectivas asociadas
con lluvias de corta duración (menor a 24 horas) son similares en regiones hidrológicamente diferentes. Además, a
partir de una comparación entre las ecuaciones que representan curvas IDF para duraciones cortas propuestas por
Chow(1964), Raudkivi(1979), Pert et al.(1987), Chen(1983), y Hargreaves(1988), encontraron que los exponentes
de los parámetros t y T de la Ecuación 1 varían entre 0.18 y 0.26 para t y entre 0.7 y 0.85 para T. Los resultados
obtenidos de la ecuación de Chen(1983) no resultaron satisfactorios por los cual los investigadores decidieron
calibrar diferentes ecuaciones semejantes a la de Bernard(1932). Después de un detallado estudio encontraron que
aquella que permite estimar las curvas IDF de la manera más aproximada es la siguiente:
I = C
T
0.20
(R2
)0.33
t
0.71

24
en donde I es la intensidad media en mm/h, T es el tiempo en retorno en años, t es la duración en horas, es
la profundidad de precipitación en mm correspondiente a un período de retorno de 2 años y una duración de 24
horas, y C es una constante que depende de las estaciones analizadas. En el caso de la India C=8.31, con errores
menores a ±30% en el 95% de los casos.
Para una misma estación el valor de C es diferente para t ≤ 10 min. Esto indica que la inclusión del término no
refleja todos los factores que afectan un punto de la curva.
Ecuaciones propuestas para Colombia
En la primera etapa de la investigación se consideró apropiado utilizar la ecuación de Kothyari y Garde pero en una
forma más generalizada:
I = a *
T
b
(R2
)
d
t
c

24
De este modo se calculó el valor para cada una de las 53 estaciones de las cuales se tenían registros multianuales
de precipitación máxima diaria. Se calibró la ecuación con 36 de las estaciones y luego se verificó con las restantes
17. Los resultados de la regresión indicaron que la ecuación de mejor ajuste, con un coeficiente de determinación
r2
=0.91, es:
I = 0.65
T
0.22
(R
2
)
0.92
t
0.62 24
I
T
t
R
T
tR
100
/R
10
t t R
10
/R
10
1 24
R
10
24
R
2
24
R
2
24

287
En la segunda etapa de la investigación la ecuación de Kothyari y Garde fue modificada para facilitar el procesamiento
de la información. Se reemplazó el término por el promedio del valor máximo anual de precipitación diaria M,
de tal manera que quedó:
I = a *
T
b
* M
d
t
c
A partir de esta ecuación se realizaron variaciones en los diferentes parámetros obteniendo después de muchos
análisis que la ecuación anterior es la que finalmente se ajusta más a las diferentes condiciones evaluadas para
Colombia.
El ajuste de la ecuación con base en las 165 estaciones agrupado por regiones produjo los valores de los parámetros
que se presentan a continuación
Tabla 2 Valores de los parámetros de la Ecuación de Kothyari y Garde para Colombia
Conclusiones y Recomendaciones
• El nivel de confiabilidad de las curvas sintéticas está directamente relacionado con la cantidad de información
disponible para calibrar las ecuaciones correspondientes a cada región climatológica. El error esperado al
estimar una intensidad de lluvia en la Región Orinoquía (R4) es mayor que en las Regiones 1, 2 y 3. Esto no es
sorprendente si se tiene en cuenta que para esta zona del país sólo se recopilaron 4 curvas IDF reales.
• En la región Andina (R1) se obtuvieron los mayores niveles de confiabilidad. La gran mayoría de intensidades
estimadas se concentran alrededor de las intensidades observadas, con una baja dispersión de datos.
• En las regiones Caribe y Pacífico (R2 y R3 respectivamente) se obtuvieron resultados bastante aceptables, a pesar
de que la dispersión es mayor que en la región Andina (R1). El menor número de curvas analizadas parece ser la
razón.
• Es necesario disponer de un mayor número de curvas reales para aquellas zonas del país como la Orinoquía y
Amazonía. En esta última no se consiguió ninguna curva real, por lo cual no es pudo obtener ninguna ecuación
regionalizada.
Bibliografía
Bell F.C., Generalized Rainfall-Duration-Frequency Relationships, Journal of Hydraulics Division, Vol.95, No. HY1,
Enero 1969.
Bernard M, M. Formulas for Rainfall Intensities of Long Durations, Trans, ASCE, Vol.96, 1932.
R
2
24

Chen C., Rainfall Intensity-Duration-Frequency Formulas, Journal of Hydraulic Engineering, Vol.109, No.12,
Diciembre 1983.
Chow V.T. Handbook of applied Hydrology, MacGraw Hill Book Co, New York, N.Y., 1964.
Gert, A., Wall, D.J., White, E.L., Dunn, C.N., Regional Rainfall Intensity-duration-frequency curves for Pennsylvania,
Water Resour. Bulletin, 23(3), 1987.
Hargreaves G.H., Extreme Rainfall for Africa and other Developing Areas, Journal of Irrigation and Drainage
Engineering, Vol 114, No.2, Mayo 1988.
Hershfield D.M., Weiss L. L. y Wilson W.T., Synthesis of Rainfall-Intensity Frequency Regime, Journal of Hydaulics
Division, ASCE, Vol.81, No.HY Proc. Paper 774, Julio 1955.
Kothyari U.C. y Garde R.J., Rainfall Intensity-Duration-Frequency Formula for India Journal of Hydraulic Engineering,
Vol.118, No.2, Febrero 1992.
Powell R.W., Discussion of Formulas for Rainfall Intensities of Long Durations, de Bernard M.M., Trans., ASCE,
96,1932.
Raudkivi A.J., An Advance Introduction to Hydrological Processes and Modelling, Oxford Pergamon Press, New York,
1979.
Vargas R., Curvas Sintéticas de Intensidad-Duración-Frecuencia para Colombia, Departamento de Ingeniería Civil,
Universidad de los Andes, Julio 1997.
Vargas R., Curvas Sintéticas de Intensidad-Duración-Frecuencia para Colombia, Regionalización e implementación
de un SIG, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de los Andes, Julio 1998.
Velez F., Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia en Regiones Climatológicas de Colombia, Facultad de Ingeniería
Civil, Universidad Santo Tomas de Aquino, 1983.
Trabajo de Investigación realizado por:
Rodrigo Vargas M., Ing. Civil, Programa Magíster en Ing. Civil, Universidad de los Andes, Bogotá D.C.- Colombia.,
1998.
Mario Diaz-Granados O., Profesor Asociado, Dpto. Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de los Andes, Bogotá
D.C. – Colombia, 1998.

10MUROS DE CONTENCIÓN REFORZADOS
CON GEOSINTÉTICOS
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

MUROSDECONTENCIÓNREFORZADOSCONGEOSINTÉTICOS
291
10.1 GENERALIDADES
Uno de los tipos de obras más comunes en la ingeniería son los muros de contención, bien sea para la conservación
de las dimensiones de la banca en vías, contención de suelos o conformación de áreas planas.
Tradicionalmente se han venido utilizando muros de contención por gravedad que absorben las presiones horizontales
gracias a su gran masa. Una de las alternativas presentadas a mediados de la década de los sesenta, fue creada
por el ingeniero francés Henry Vidal, que consistía en la inclusión de una serie de tiras metálicas, amarradas a unos
elementos externos que componían la cara del muro, hasta una determinada longitud dentro del relleno utilizado,
para conformar así la masa de contención.
Este es un sistema que se ha venido empleando con relativo éxito en la actualidad y tiene el nombre registrado
de tierra armada. Aunque el sistema ha presentado un buen desempeño, su principal problema radica en la
determinación de la duración del refuerzo metálico dentro del suelo, teniendo en cuenta que se encuentra expuesto
a un proceso permanente de corrosión.
Gracias al desarrollo de nuevos materiales que pueden soportar las condiciones de humedad y de acidez o
alcalinidad dentro del suelo, se ha venido implementando el uso de mantos sintéticos tales como los geotextiles
y geomallas, para que suministren refuerzo, debido a las características mecánicas que estos poseen, como es su
resistencia a la tensión.
Los estudios que condujeron al uso de esta nueva tecnología tuvieron origen en Francia y Suecia a finales de la
década de los setenta.
Los muros de contención reforzados con geosintéticos se han convertido mundialmente en una alternativa de
construcción frente a los muros de concreto reforzado y a los terraplenes conformados, principalmente cuando hay
deficiencias en la capacidad portante del suelo de fundación o cuando las condiciones geométricas de la sección
a desarrollar no permiten que las zonas de relleno sean conformadas con un ángulo igual o menor al de reposo
natural del suelo de relleno.
No es necesario que las condiciones sean tan críticas como las mencionadas anteriormente, la gran ventaja es que
son alternativas más económicas, de hecho bajo las mismas condiciones geotécnicas y constructivas, un muro de
suelo reforzado puede originar una reducción de los costos totales de un 30 a un 60%, si se compara con los muros
reforzados en concreto, debido al hecho que se pueden emplear materiales térreos del sitio.
Alrededor del mundo, este sistema es empleado masivamente en vías y con el fin de ganar área útil en lotes que la
han perdido por efecto de deslizamientos.
La evolución en este campo ha sido tan grande que hoy en día, gracias a investigaciones realizadas por la FHWA
(Federal Highway Administration) de los Estados Unidos, se han desarrollado métodos constructivos y de diseño para
conformar terraplenes de acceso a puentes en suelo reforzado con geosintéticos.
Al incluir un material con resistencia a la tensión dentro de una masa de suelo que debe soportar una serie de
empujes, se logra aumentar la resistencia general del conjunto, básicamente por el esfuerzo friccionante desarrollado
entre el geosintético y las capas de suelo adyacentes.

Existen un sinnúmero de planteamientos para resolver el diseño de un muro en suelo mecánicamente estabilizado,
dentro de los cuales se pueden nombrar el del Servicio Forestal de los Estados Unidos (Revisado en 1983), Broms
(1978), Collin (1986), Bonaparte et al. (1987), Leshinsky y Perry (1987), Schmertmann et al. (1987), Whitcomb y Bell
(1979) y Gómez (1998).
La diferencia entre estos métodos radica principalmente en la manera de enfocar las distribuciones de esfuerzos,
la superficie de falla y los valores para los diversos factores de seguridad involucrados. Su similitud se basa en
que asumen que en la estructura no se presentan presiones hidrostáticas y que la superficie de falla activa es una
superficie plana definida por la metodología de Rankine. Sin embargo, se ha demostrado que la inclusión de un
refuerzo altera el estado de esfuerzos y tensiones en una masa de suelo, haciendo que la superficie de falla sea
diferente a la de una masa de suelo no reforzada.
Para permitir una familiarización con el proceso de diseño que los muros en suelo reforzado requieren, se listará a
continuación la serie de pasos necesarios con el fin de evaluar tanto la estabilidad interna como externa del muro.
10.2.1 Establecer los límites del diseño, condiciones iniciales, alcance del proyecto y
cargas externas
10.2.1.1 Determinar la altura máxima del muro, variaciones de alturas, sección transversal y longitud total. El nivel
superior servirá como referencia para la construcción de todas las capas en el caso de muros con alturas variables,
es decir, se recomienda que el muro tenga continuidad en su sentido longitudinal. (Ver Figura 10.1).
Recomendable No Recomendable
Figura 10.1 Continuidad de las capas de refuerzo
10.2.1.2 Determinar la inclinación de la cara del muro en relación con la horizontal. Se define 70° como la inclinación
mínima para los muros de contención, de lo contrario el caso sería el de un terraplén o un talud, donde la superficie
de falla es curva y los métodos a utilizar para determinarla no se ajustan al modelo de falla de Rankine.
10.2.1.3 Evaluar las cargas externas y su ubicación (Ver Figura 10.2).
a. Presión lateral de tierras
b. Sobrecarga uniforme, q = γ * d (10.1)
c. Sobrecargas concentradas, Fv, Fh
d. Cargas vivas, ∆q
e. Cargas sísmicas, αg

293
Figura 10.2 Conceptos de presión de suelos y teoría de muros con Geotextil.
10.2.1.4 En el caso de existir un terraplén sobre el muro, determinar la inclinación β con respecto a la horizontal y
definirlo como una sobrecarga.
10.2.1.5 Para proteger el muro de la acción ambiental (radiación ultravioleta), de actos vandálicos o de la posible
acción de roedores, este se debe cubrir con elementos rígidos o flexibles, tales como:
• Mampostería: se puede pensar en utilizar cualquier tipo de bloques para conformar la fachada, la cual no
soportará ningún tipo de empuje horizontal originado por el muro reforzado con geosintético. Se deberá verificar
el comportamiento estructural de la fachada independientemente de la estructura en suelo reforzado.
• Paneles de concreto: se deberá pensar durante el cálculo de la separación vertical entre capas de refuerzo,
la posición para la inclusión de las varillas de anclaje para los paneles. Se recomienda que los pases queden
ubicados de tal manera que no vayan a romper el geotextil sobre la cara vertical del muro.
• Recubrimiento en mortero o concreto lanzado o fundido in-situ: para este tipo de acabados, se debe considerar
la utilización de una malla de vena, colocada adecuadamente sobre la cara vertical del muro.
• Recuperación empleando vegetación: para tal efecto se pueden emplear mantos para el control de la erosión
permanentes tipo PECE (Productos Enrollados para el Control de la Erosión) TRM 450 junto con una mezcla de
semillas y lodo fertilizado. Estos mantos protegerán el geotextil, las semillas y el lodo fertilizado hasta que se
establezca la vegetación.
• Si las obras son temporales, esto es, la duración de la vida útil del muro no comprenderá un período de tiempo
mayor a los 6 meses, el geotextil podrá dejarse expuesto.
• Para el caso en que los muros en suelo reforzado empleen geomallas como refuerzo, estos podrán ser recubiertos
con cualquiera de los sistemas anteriormente mencionados. Se deberá hacer énfasis en la construcción de la
fachada empleando elementos prefabricados en concreto, los cuales están conectados con el refuerzo y son de
fácil colocación. Igual que los recubrimientos realizados con mampostería estructural, el comportamiento de
estos debe ser verificado garantizando su estabilidad independientemente de la estructura en suelo reforzado.

10.2.1.6 Determinar la separación entre cada una de las capas de refuerzo con geosintético. Se recomienda por
comodidad en la etapa de diseño, que únicamente se trabaje con un sólo tipo de geosintético y dejar que la
separación vertical SV entre capas sea el factor variable.
Sin embargo, otra alternativa que resulta técnica y económica factible en el diseño de muros en suelo reforzado
en especial para alturas mayores a 8m, es la de usar para el mismo muro dos o más referencias de geotextiles o
geomallas conservando un mismo espesor de capa, según la resistencia requerida para cada capa del refuerzo. (Ver
numeral 10.3).
10.2.1.7 Para garantizar que el muro trabaje bajo los supuestos de diseño, principalmente bajo condición sin presión
hidrostática se deberá incluir un adecuado sistema de drenaje. Para tal efecto se considera lo siguiente:
• Drenaje en la base del muro: Para controlar los ascensos de los niveles freáticos con las subsiguientes presiones
hidrostáticas se deberá construir un sistema de drenaje en su base. Este drenaje estará compuesto por un
geotextil No Tejido punzonado por agujas que cumpla la función de filtro y dentro del cual se colocará un
material drenante que podrán ser gravas con granulometría entre 1/2” y 3” (este sistema se conoce como
colchón drenante). Otra alternativa es la colocación de un sistema de drenaje con geodrén (Ver Capítulo 9) o
cualquier otra forma de drenaje sugerida por el ingeniero diseñador del proyecto.
El colchón drenante tendrá un espesor no menor a 0.3 m en lo posible cubrirá toda la superficie de cimentación
del muro. El colchón ayudará a la disipación de la presión de poros y al abatimiento del nivel freático.
La presencia del colchón drenante afectará el valor del ángulo de fricción generado por el muro en la cimentación.
Este ángulo de fricción será el generado por el contacto del geotextil punzonado por agujas y el suelo, sobre el que
se apoya (δ). Este valor varía entre el 92 al 96% de φ dependiendo del tipo de suelo (Ver Tabla 10.5).
• Lluvias, escorrentías y aguas de infiltración: Para el control del agua aportada de esta forma existen dos sistemas
principales; a saber lloraderos y drenes al espaldón del muro. Los lloraderos evacuarán el agua que por infiltración
pueda llegar hasta la zona reforzada con el geosintético. Estos lloraderos se podrán construir con tubería
perforada forrada con un geotextil No Tejido punzonado por agujas, o con geodren planar con pendiente no
menor al 3% en el área de refuerzo y que sobresalga de la cara del muro. Para la recolección del agua evacuada
por los lloraderos se recomienda construir una canaleta en la parte inferior de la cara del muro para evitar la
socavación en la base del mismo.
Para el espaldón del muro se recomienda la instalación de un sistema compuesto por geodrén planar cubriendo la
altura total del muro terminando el sistema con un geodrén circular o un drén trinchera tipo sub-drén francés (Ver
Capítulos 8 y 9).
10.2.2 Determinar las propiedades ingenieriles del suelo de fundación
10.2.2.1 Determinar los parámetros de resistencia Cu, o c’ y φ’.
10.2.2.2 Determinar los pesos unitarios γt, γd y las propiedades índice del material.
10.2.2.3 Localización del nivel freático.

295
10.2.3 Determinar las propiedades del suelo a usar en la construcción del muro y Ias
del relleno de confinamiento
10.2.3.1 Determinar la gradación y el índice de plasticidad, verificando si cumplen con las especificaciones mínimas
exigibles para los materiales de relleno. Estas recomendaciones mínimas son:
Se recomienda que para el material de conformación del muro se emplee un material que posea un índice de
plasticidad máximo de 20 y un contenido de finos < 50%, evaluando las deformaciones que se puedan presentar.
En el caso de utilizarse un material granular deberá evaluarse la supervivencia del geosintético a las condiciones de
instalación, esto es, el tamaño máximo del agregado, la altura mínima de las capas de compactación y la presión
de contacto que generen los equipos de construcción, como se explica en la guía sobre diseño de estabilización y
separación de subrasantes (Ver Capítulo 4). En el caso de geomallas uniaxiales se recomiendan utilizar suelos en su
mayoría granulares debido al efecto de trabazón que este tipo de refuerzo genera en el suelo.
Algunas entidades gubernamentales manejan sus especificaciones de construcción particulares. Por ejemplo
las normas generales de construcción de carreteras empleada por el Ministerio de Transporte a través Instituto
Nacional de Vías en su Artículo 220 de 2007, establece los requisitos para materiales a utilizar en la conformación
de terraplenes. Estos requisitos son los siguientes:
Tabla 10.1 Especificaciones generales del material para construcción
de terraplenes INVIAS Art. 220-07
Otras entidades como la FHWA para la construcción de suelos en tierra reforzada en proyectos viales como accesos a puentes
donde los asentamientos deben ser mínimos, recomiendan que el suelo de relleno tenga las siguientes propiedades:
Tabla 10.2 Especificaciones suelos de relleno, según la FHWA1
Índice de plasticidad no debe ser mayor a 6
1
NATIONAL HIGHWAY INSTITUTE, FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION, Mechanically Stabilized Earth Walls And Reinforced Soil Slopes Design And
Construction Guidelines, FHWA-NHI-00-043, March 2001.

Por lo general el material más apropiado para ser utilizado en rellenos de tierra reforzada es aquel de tipo granular
con un mínimo de finos (se pueden emplear materiales tipo sub-base granular). Sin embargo este tipo de material es
cada vez más escaso y su transporte incrementa los costos del proyecto, haciendo que este no sea económicamente
viable. Una de las ventajas más importantes de este tipo de sistemas de refuerzo, es la posibilidad de trabajar con los
mismos materiales que se encuentran en el sitio de la obra. Sin embargo hay que tener en cuenta los procedimientos
de compactación de este tipo de suelo, debido a que en épocas de lluvia se incrementa la dificultad de compactarlos y
llevarlos a una densidad considerable. Se debe hacer énfasis en el sistema de drenaje a emplear ya que un aumento del
contenido de humedad en la masa de suelo disminuye la resistencia al corte rápidamente. En el caso de considerarse
la utilización de materiales plásticos o arcillosos se recomienda que estos sean mejorados con materiales granulares
con el fin de reducir sus características de deformación bajo condiciones de humedad y carga.
En Colombia se han presentado experiencias en las cuales se emplearon materiales con una fracción granular menor
al 50% y plasticidades medianas a baja. En el caso de emplear este tipo de materiales es importante obtener los
análisis completos del material para determinar el comportamiento del sistema en suelo reforzado, comparado con
respecto a las deformaciones a largo plazo según el uso o aplicación que se le de al muro. El estudio y análisis de
estos comportamientos generados principalmente por los asentamientos y consolidación del material de relleno
pueden ser medidos en un programa de elementos finitos.
10.2.3.2 Determinar la humedad óptima ωopt y el γdmax, datos obtenidos de un ensayo Proctor modificado. Se
recomienda que el material a usar en la construcción del muro se compacte al 95% del Proctor modificado.
10.2.3.3 Obtener el ángulo de fricción interna por medio de los ensayos de corte directo drenados o un ensayo triaxial.
10.2.4 Establecer los factores de seguridad a usar durante el diseño
10.2.4.1 Estabilidad Interna
Determinar la resistencia a la tensión admisible del geotextil.
Tadm = Tult / FS (10.2)
FS = (FRID * FRFL* FRDQB) (10.3)
Donde:
Tult = Resistencia última del geotextil por el método de la tira ancha. (ASTM D 4595)2
.
FSg = Valores recomendados de 1.3 a 1.5 para condiciones estáticas. El ingeniero diseñador
debe revisar y seleccionar el factor de seguridad más apropiado de acuerdo a las
características de cada proyecto, según las características de los materiales y la
aplicación que se le de a este tipo de estructura.
FRID = Factor de Reducción por daños durante la instalación.
FRFL = Factor de Reducción por carga continua sobre el geotextil (fluencia).
FRDQB = Factor de Reducción por degradación química/biológica.
Los valores recomendados para los factores de reducción se encuentran en la Tabla 3.1 y Tabla 3.2 del presente manual.
2
Es importante recordar que los valores obtenidos del ensayo de resistencia a la tensión por el método Grab, si se pasan a un ancho equivalente
de 1.0 metro, serán mayores a los obtenidos por el método de la tira ancha, principalmente por el efecto de adelgazamiento que sufre la muestra
durante el ensayo, haciendo que la relación de Poisson exceda el valor de 0.5. El ensayo Grab es representativo para los valores de producción y nunca
refleja el comportamiento ingenieril del geotextil como refuerzo.

297
10.2.4.2 Estabilidad externa y asentamientos
Los factores que se mencionan a continuación son los factores mínimos recomendados por la AASHTO para el
cálculo y diseño de muros en suelo reforzado para accesos a puentes según los lineamientos de la FHWA. La
selección de estos valores deben ser establecidos por el ingeniero diseñador según las características geomecánicas
de los materiales a utilizar y de las condiciones propias del proyecto.
Tabla 10.3 Factores de seguridad mínimos para análisis estático
Tabla 10.4 Factores de seguridad para análisis sísmico
10.2.5 Diseño de Estabilidad Interna
10.2.5.1 Determinar las dimensiones preliminares del muro.
Por razones constructivas y para evitar el embombamiento en la cara externa en cada una de las capas se
recomienda que la altura de las mismas no exceda los 50 cm, aunque el resultado obtenido en los cálculos haya
arrojado valores mayores.
Dimensión de la base del muro. En la mayoría de los casos se asume inicialmente mayor o igual a 0.7 veces la altura
máxima.
10.2.5.2 Desarrollar los diagramas de presión lateral de tierras para la sección reforzada. Estos se componen por la
sumatoria de los valores obtenidos para el empuje lateral de tierras, por cargas muertas, cargas vivas y sísmicas.
10.2.5.3 Calcular los máximos esfuerzos horizontales en cada capa de refuerzo.
10.2.5.4 Diseñar la separación vertical entre capas y las longitudes de desarrollo del geotextil para cada una de estas.
• Dimensionamiento de la separación vertical entre capas de refuerzo Sv:
Se evalúan primero las presiones de tierra originadas por la presión del suelo, de las cargas, sobrecargas y las
cargas vivas.

σPS = Ka * γ * z (10.3)
σSC = Ka * q (10.4)
σCV = P (x2
z / R5
) (10.5)
σh = σPS + σSC + σCV (10.6)
Donde:
σPS = Presión debida al suelo
Ka = tan2
(45° - φ/2), coeficiente de presión activa
φ = Ángulo de fricción del suelo de relleno en la zona reforzada
γ = Peso unitario del suelo de relleno
z = Profundidad desde la superficie hasta la capa en estudio
σSC = Presión debida a sobrecargas
q = γ*D. Sobrecargas en la superficie, donde γ es el peso unitario de la sobrecarga
D = Profundidad del suelo de sobrecarga
σCV = Presión debida a las cargas vivas
P = Cargas concentradas
x = Distancia horizontal entre la carga y la cara vertical del muro
R = Distancia radial entre el punto de carga sobre el muro y donde la presión está
siendo calculada
Al determinar cada una de estas presiones se hace su sumatoria, teniendo en cuenta que esta se realiza en la
profundidad correspondiente a cada una de las capas de refuerzo.
Al hacer un diagrama de cuerpo libre en el diagrama de presiones laterales totales y sumando las fuerzas en
la dirección horizontal, se obtiene la siguiente ecuación para calcular la separación vertical entre las capas
de refuerzo.
SV = Tadm / (σh * FS) (10.7)
Donde:
SV = Separación vertical (Espesor de cada capa)
Tadm = Esfuerzo admisible del geosintético, calculado según ecuación (10.2)
σh = La presión lateral total en la profundidad total
FSg = Factor de seguridad global (usar 1.3 a 1.5)
• Cálculo de las longitudes de desarrollo del refuerzo con geosintético:
Estas se componen por tres longitudes que sumadas arrojan la longitud total a utilizarse por capa en la sección
transversal del muro.

299
1. Longitud geométrica hasta la zona de falla, Lg (Ver Figura 10.3)
Lg / (H-z) = tan (45° - φ/2)
Lg = (H-z) * tan (45° - φ/2) (10.8)
Figura 10.3 Despiece de las capas.
2. Longitud de empotramiento, Le
Esta corresponde a la superficie de empotramiento por detrás de la zona de falla, donde debido a la interacción de
suelo-geotextil o suelo-geomalla se desarrollan las fuerzas resistentes.
Figura 10.4 Cálculo de la longitud de empotramiento del refuerzo
Haciendo sumatoria de fuerzas en X: Σ Fx, se obtiene:
σh * SV * FS = 2 * Fza. Corte
Fza. Corte = τ * Le
τ = c + σ*tanδ
Le = σh * SV * FS / 2 (c + σ*tanδ) (10.9)
Donde δ es el ángulo de fricción entre el suelo y el geosintético de refuerzo, obtenido por medio del método de
ensayo de la norma ASTM D 5321, con el cual se determina la resistencia al corte en la superficie de contacto entre
el suelo y el geosintético ó entre geosintético y geosintético según sea el caso. Este es uno de los ensayos más
importantes a nivel de diseño que se recomienda realizar en aplicaciones de refuerzo con geosintéticos, con los
cuales se obtienen diseños óptimos y eficientes según los materiales presentes en cada proyecto.

La fuerza de adherencia suelo – geotextil disipa los esfuerzos generados por las presiones laterales a las que se ve
sometida la estructura en suelos friccionantes y cohesivos de la siguiente forma:
FC = 2 Le (Ca * L + σh * tan δ) (10.10)
Donde:
FC = Fuerza de adherencia suelo – geotextil a lo largo de la longitud de empotramiento
Ca = Cohesión suelo – geotextil
tan δ = Coeficiente de fricción suelo – geotextil
σh = Presión normal efectiva a la profundidad del refuerzo
A continuación se presenta el procedimiento de ensayo para medir la adherencia suelo – geosintético presentado por
Koerner3
. Este procedimiento se recomienda para proyectos de gran tamaño en los cuales la información geotécnica
debe tener un grado de certeza mayor para el proceso de realización y ajuste del diseño de la estructura. Este ensayo
es una variación del ensayo de corte directo en el cual se coloca una muestra representativa del suelo ubicada en la
parte inferior de la caja de prueba para ser compactada al porcentaje estimado a usar en campo (se recomienda que
sea al 95% del ensayo Proctor modificado). Una vez se compacta la última capa de material se enrasa, se coloca la
parte móvil de la caja seguido de la capa de geosintético y finalmente el suelo restante compactado y enrasado.
Haciendo varios ensayos con diferente presión normal, preferiblemente en el rango de presiones a las que será
sometido el geosintético, se encuentra la variación de la resistencia al cortante máximo τmax en función del esfuerzo
normal σn. Dibujando la envolvente de falla para los diferentes niveles de esfuerzo calculados (Ver Figura 10.5) se
miden en esta gráfica los valores de Ca y δ.
Figura 10.5 Envolvente de falla ensayo de corte directo para geosintéticos.
Una vez finalizado el ensayo se puede realizar el ensayo de corte directo para el material de relleno para determinar
cual es la eficiencia del sistema suelo – geosintético frente a la interacción suelo – suelo.
Según la norma ASTM D 5321, las dimensiones de la caja para el ensayo de corte directo deberán ser por lo menos
300 mm x 300 mm. Koerner recomienda el uso de este tipo de cajas especialmente para ensayos empleando suelo
– geomalla, suelo – geored o suelo – geomembrana, esto con el fin de minimizar los efectos de escala. También se
hace la aclaración que para ensayos suelo – geotextil se pueden utilizar cajas de 100 mm x 100 mm teniendo en
cuenta los siguientes parámetros:
3
Koerner R.M., Designing With Geosynthetics, 5 ED.

301
• Usar el tipo de suelo específico del lugar del proyecto
• Controlar la densidad y la humedad de la muestra
• El ensayo se debe realizar con el suelo saturado
• Utilizar el mismo tipo de líquido encontrado in-situ (Ej.: Lixiviado)
Figura 10.6 Ensayo de corte con geosintéticos.
Las magnitudes de Ca y δ dependen directamente del tipo de geosintético y de las propiedades físicas y mecánicas
del suelo de relleno, tales como su granulometría, plasticidad y las más importantes la cohesión y fricción del suelo.
En el capítulo 2 se describe el procedimiento de ensayo según la norma ASTM D 5321.
En las Tablas 10.5 y 10.6 se referencian algunos ensayos realizados para determinar los valores de Ca y δ según el tipo de
suelo y el tipo de geotextil. Estos valores también son expresados en función de c´ y φ´ como un porcentaje de los mismos.
Tabla 10.5 Valores típicos de δ para distintos tipos de arenas4
Para suelos con porcentaje de contenido de finos se tienen los siguientes valores:
Tabla 10.6 Valores de Ca y δ para suelos con contenido de finos y
geotextiles Tejidos de cinta plana
4
Koerner R.M., Designing With Geosynthetics, 5 ED, pag.127, Tabla 2.5.

Para prediseños o diseños de muros en suelo reforzado de baja altura y sometidos a cargas muertas menores se
puede tomar un valor de δ entre 0.7φ y 0.85φ, siendo 0.7φ el valor más conservador.
En cierto tipo de aplicaciones el conocimiento del ángulo de fricción entre el suelo y el geosintético es más relevante
para la estabilidad externa que el conocimiento de este para el chequeo de estabilidad interna.
3. Longitud del doblez superior
Lo = Para efectos prácticos asumirla siempre igual a 1.0 metro
La longitud total a usarse para cada capa de geotextil será entonces:
LT = Lg + Le + Lo + SV (10.11)
Que finalmente podrá ser acomodada a una medida constructiva que corresponda a múltiplos de 0.50 m.
El instituto nacional de vías de los Estados Unidos de América y la FHWA en su documento “Mechanically Stabilized
Earth Walls and Reinforced Soil Slopes Design and Construction Guidelines” recomienda que la longitud mínima del
refuerzo en este tipo de estructuras sea mayor o igual a 0.75 veces la altura del muro y que la longitud del refuerzo
sea la misma en toda la altura del muro.
10.2.6 Análisis de la estabilidad externa del muro
• Revisar la estabilidad al deslizamiento
• Revisar la estabilidad al volcamiento
• Revisar capacidad portante
• Revisar la estabilidad de la excavación para la construcción del muro
• Revisar la estabilidad global
Las ecuaciones para la verificación de la estabilidad externa se encuentran en la sección 10.3 como parte de la
solución del ejemplo de diseño.
10.2.7 Análisis de la estabilidad dinámica
El análisis de la estabilidad dinámica del muro se emplea únicamente para el estudio de la estabilidad externa
del muro.
10.2.7.1 Presiones laterales debidas a sismos, método pseudo-estático
Los sismos generan vibraciones en el suelo las cuales producen presiones laterales adicionales a las estáticas generadas
por el suelo de relleno, las cargas muertas y las cargas vivas que están presentes y afectan la estructura.
La teoría más conocida para calcular este tipo de sobrepresiones generadas en el suelo por efecto de un sismo para
el diseño de estructuras de contención es la propuesta por Mononobe-Okabe, la cual es una modificación de la
teoría propuesta por Coulomb.

303
Según Mononobe-Okabe el empuje total activo en condiciones de sismo es:
Pas = ½ * Kas * γ * H2
– c´ * (Kas)½
* H (10.12)
Para suelos granulares
Pas = ½ * Kas * γ * H2
(10.13)
El cálculo o la estimación del coeficiente de presión activo Kas se determina mediante las siguientes ecuaciones:

Ψ = tan-1 ah (10.14)
1-av

DA
= 1 +
sen (φ’+δ) * sen(φ’-β-Ψ) (10.15)
sen (α+δ+Ψ) * sen (β-α)

Kas
=
cos2
(φ’-α-Ψ) (10.16)
DA * cos Ψ * cos2
α * cos (α+δ+Ψ)
Donde:
α = Ángulo de inclinación del trasdós
β = Inclinación de la superficie del suelo retenido
δ = Ángulo de fricción suelo - geotextil
φ´ = Ángulo de fricción interna del material
ah = Coeficiente sísmico horizontal
av = Coeficiente sísmico vertical
La Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-98 en su título A establece las zonas de
amenaza sísmica por regiones y ciudades en nuestro país clasificándolas por zona de amenaza sísmica. La zona de
amenaza sísmica baja presenta valores de ah menores o iguales a 0.1g, las zonas de amenaza sísmica intermedia
presenta valores entre 0.1 y 0.2g y por último la zona de amenaza sísmica alta presenta aceleraciones mayores a 0.2g.
Dependiendo del sitio de la construcción del muro y con base en estudios de amenaza sísmica se obtienen los
coeficientes de aceleración ah y av. Para efectos prácticos se puede asumir ah entre 0.1g y 0.2g.
Determinada la presión activa Pas se puede realizar la evaluación de la estabilidad externa de la estructura. Debe
tenerse en cuenta que en condiciones dinámicas, los factores de seguridad para deslizamiento, volcamiento y
estabilidad interna son menores que en condiciones estáticas (Ver Tabla 10.4).
10.2.8 Diseñar los sistemas de drenaje
Para el control de aguas superficiales y subsuperficiales. En los capítulos 8 y 9 del presente manual se presenta una
guía sobre el diseño de sistemas de drenaje donde se explica todo el procedimiento.
½
2

Se requiere construir una estructura en suelo reforzado, para obtener una superficie adicional y conformar la bancada
de una vía de doble carril, que soportará tráfico pesado en los dos sentidos.
Geometría del muro:
Altura máxima: 12.0 m
Longitud: 75.0 m
Inclinación de la cara: Vertical
El suelo a utilizarse como material de relleno en la zona reforzada tiene las siguientes características y propiedades
geomecánicas:
c’ = 1.4 T/m2
φ’ = 30°
LL = 25
LP = 15
Pasa Tamiz 200 = 35 %
ωn = 75 %
γdmax = 1.90 T/m3
γt = 1.78 T/m3
ωopt = 16%
El suelo de la ladera que servirá al tiempo como fundación, tiene las siguientes características:
c’ = 1.0 T/m2
φ’ = 26°
LL = 40
LP = 23
Pasa Tamiz 200 = 27 %
γT = 1.70 T/m3
Se tiene además una estructura de pavimento con los siguientes espesores y sus respectivos pesos unitarios:
Sub-base granular: 40 cm, 1.9 T/m3
Base granular: 20 cm, 2.0 T/m3
Carpeta asfáltica: 10 cm, 2.2 T/m3
Diseñar el muro estableciendo la separación vertical entre capas, las longitudes de desarrollo del geotextil y verificar
su estabilidad externa.

305
Solución:
Evaluación de cargas:
• Sobrecargas uniformes
Para el cálculo de sobrecargas se tendrá en cuenta la carga generada por la estructura de pavimento ubicada en
la corona del muro. En aplicaciones viales la AASHTO recomienda como sobrecarga mínima la generada por un
espesor de 0.60 m, repartida uniformemente sobre toda la superficie superior del muro.
q = Σ (γ * d)
q = 0.4m * 1.9T/m2
+ 0.2m * 2.0T/m2
+ 0.1m * 2.2T/m2
q = 1.38 T/m2
• Cargas vivas
Se deben tener en cuenta todas las cargas puntuales y longitudinales ubicadas en la parte superior del muro, tales
como muros de borde de vía, cimientos, etc., para este caso en particular se tomó la carga viva generada por el
tráfico como se muestra en la siguiente figura.
Figura 10.7 Esquema de eje Tandem para cálculo para cargas vivas.

Presión lateral debida a carga puntual Qp
(Ecuación de Boussinesq modificada por experimentación)
Para m ≤ 0.4 Para m > 0.4
σH
H2
=
0.28 n2

σH
H2
=
1.77 m2
n2

Qp
(0.16 + n2
)3

Qp
(m2
+ n2
)3
σ’H = σH cos2
(1.1θ)
Figura 10.8 Presiones laterales de suelo debida a una carga superficial puntual.
Presión lateral debida a carga lineal QL
(Ecuación de Boussinesq modificada por experimentación)

307
Para m ≤ 0.4 Para m > 0.4
σH
H =
0.20 n
σH
H =
1.28 m2
n

QL
(0.16 + n2
)3

QL
(m2
+ n2
)2
Resultante: Resultante:
PH = 0.55 QL
PH
=
0.64
(m2
+ 1)
Figura 10.9 Presiones laterales de suelo debida a una carga superficial lineal.
Se calculan los incrementos de carga generados por cada rueda y se grafica el esfuerzo horizontal total producido
por todas las llantas sobre la cara del muro con respecto a la profundidad.
Tabla 10.7 Cálculo de distribución de
esfuerzos por cargas vivas con respecto
a la profundidad
Figura 10.10 Esfuerzos verticales debido a las cargas vivas.
10.3.1 Análisis de Estabilidad Interna
Datos del suelo:
c = 1.4 T/m2
φ = 30°
γt = 1.78 T/m3
γd = 1.90 T/m3
Datos del muro:
Sobrecargas = 1.38 T/m2
Altura máxima = 12.0 m
Base = 10.2 m

Datos del material de refuerzo:
Los geosintéticos seleccionados para la realización de este ejemplo son: geotextil Tejido T2400, geotextil TR4000 y
geomalla uniaxial TT090.
• Geotextil Tejido T2400:
Tadm = Tult / FRID * FRFL * FRDQB
Tult = 40 KN/m (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
Tadm = 40 KN/m / (1.2 * 2.2 * 1.0)
Tadm = 15.1 KN/m = 1.5 T/m
• Geotextil Tejido TR4000:
Tadm = 65 KN/m / (1.2 * 2.2 * 1.0)
Tadm = 24.6 KN/m = 2.5 T/m
• Geomalla TT090:
Tadm = 90 KN/m / (1.2 * 2.0 * 1.0)
Tadm = 37.5 KN/m = 3.8 T/m
Debido a que el muro presenta una altura mayor de 7 m, se decidió dividir la altura del muro en 3 segmentos, cada
segmento del muro constará de un tipo de refuerzo diferente y una separación entre capas constante, todo esto con
el fin de simplificar el proceso de diseño y ejecución del proyecto.
Tercio inferior: 12.0 m ≤ z ≤ 8.0 m
Debido a que los esfuerzos a esta profundidad serán mucho mayores, se seleccionó la geomalla TT090 para el
refuerzo en este tercio.
Como ilustración para una profundidad de z = 10.0 m
Ka = tan2
(45 - φ/2) = 0.333
σh = σPS + σSC + σCV
σh = Ka * γ * z + Ka * q + σCV
σh = 0.333 * 1.78 * 10.0 + 0.333 * 1.38 + σCV
σh = 6.39 T/m2
+ σCV

309
Donde σCV es originado por las cargas vehiculares (Ver Tabla 10.7).
σCV = Σ(σh + σ’h)
σCV = 0.035 T/m2
• Separación vertical entre capas de refuerzo SV:
Con un Factor de Seguridad Global
FSg = 1.3
Se obtiene una separación vertical para esta capa de:
SV = Tadm / (σh * FS)
SV = 3.8 / (6.39 + 0.035) * 1.3)
SV = 0.45 m ⇒ 0.40 m de separación
• Longitud geométrica hasta la zona de falla, Lg:
Lg = (H-z) * tan (45 - φ/2)
Lg = (12.0 – 10.0) * tan (45 – 30/2)
Lg = 1.15 m
• Longitud de empotramiento, Le:
Le = σh * SV * FS / 2 * (c + σ * tanδ)
Donde:
δ = 0.8 φ
δ = 24°
tan δ = 0.445
Entonces la longitud de empotramiento de la capa en consideración es:
Le = 3.8 / 2 * (1.4 + 1.78 * 10.0 * 0.445)
Le = 0.21 m
Debido a que Le no puede ser menor que 1.00 m se toma este valor para el diseño de la capa.
Le min = 1.00 m

Por lo que la longitud del refuerzo para la capa en z = 10.0 m es igual a:
LT = Lg + Le
LT = 1.15 m + 1.00 m
LT = 2.15 m
Para el caso de refuerzo con geomallas la longitud del doblez no se cuantifica debido a que la geomalla en la
mayoría de los casos no hace parte de la fachada del muro.
Debido a que no sólo se debe garantizar la estabilidad interna del muro sino también la estabilidad externa; la
longitud a usar en los refuerzos fue igual al 85% de la altura del muro, por lo que:
LT = 10.2 m
Para muros con alturas menores a 3.0 m se recomienda que la longitud a utilizar no sea menor que 2.4 m.
Tercio medio: 8.0 m ≤ z ≤ 4.0 m
Esta sección del muro comprende el refuerzo entre los 4.0 m y los 8.0 m de altura de la estructura.
Para este tercio de la estructura se seleccionó el geotextil Tejido TR4000 el cual tiene la resistencia apropiada para el
refuerzo de esta parte del muro.
σh = σPS + σSC + σCV
σh = Ka * γ * z + Ka * q + σCV
σh = 0.333 * 1.78 * 6.0 + 0.333 * 1.38 + σCV
σh = 4.02 T/m2
+ σCV
σCV = 0.113 T/m2
Con un Factor de Seguridad Global
FSg = 1.3
Obteniéndose una separación vertical para esta capa de:
Sv = Tadm / (σh * FS)
SV = 2.5 / (4.02 + 0.113) * 1.3)

311
Lg = (H-z) * tan (45 - φ/2)
Lg = (12.0 – 6.0) * tan (45 – 30/2)
Lg = 3.46 m
Le = σh * SV * FS / 2*(c + σ * tanδ)
Donde:
δ = 0.8 φ
δ = 24°
tan δ = 0.445
Entonces la longitud de empotramiento de la capa en consideración es:
Le = 2.5 / 2 * (1.4 + 1.78 * 6.0 * 0.445)
Le = 0.20 m
Debido a que Le no puede ser menor que 1.00 m se toma este valor para el diseño de la capa.
Le min = 1.00 m
Por lo que la longitud del refuerzo a usar para la capa en z = 6.0 m es igual a:
LT = Lg + Le + Lo + SV
LT = 3.46 m + 1.00 m + 1.00 m + 0.40 m
LT = 5.86 m
Para el caso de refuerzo con geotextil se cuantifica la longitud del doblez y la longitud de la separación vertical para
el cálculo de la longitud total de la capa. Teniendo en cuenta la recomendación de que la longitud del refuerzo sea
la misma en toda la altura del muro la longitud a usar para el geotextil es:
LT = 0.85 * 12.0 m + 1.00 m + 0.40 m
LT = 11.5 m
Aproximado al múltiplo de 0.50 m más cercano.
Tercio superior: 4.0 m ≤ z ≤ 0.0 m
Esta sección del muro comprende el refuerzo entre la corona del muro y los 4.0 m de altura de la estructura.
Para este tercio de la estructura se seleccionó el geotextil Tejido T2400 el cual tiene la resistencia necesaria para el
refuerzo en esta parte del muro.

σh = 0.333 * 1.78 * 4.0 + 0.333 * 1.38 + σCV
σh = 2.83 T/m2
+ σCV
σCV = 0.173 T/m2
Sv = Tadm / (σh * FS)
Sv = 1.5 / (2.83 + 0.173) * 1.3)
Lg = (H-z) * tan (45 - φ/2)
Lg = (12.0 – 4.0) * tan (45 – 30/2)
Lg = 4.62 m
Le = 1.2 / 2 * (1.4 + 1.78 * 4.0 * 0.445) = 0.17 m
Le min = 1.00 m
• Longitud a utilizar para el refuerzo, LT:
La longitud del refuerzo a usar para la capa en z = 4.0 m es igual a:
LT = 0.85 * 12.0 m + 1.00 m + 0.30 m
LT = 11.5 m
Se debe realizar el procedimiento anterior para cada capa de refuerzo de la estructura, el resumen de este cálculo
se muestra en la Tabla 10.8.

313
TABLA 10.8 Cálculo de los espesores y longitudes de capa
* La longitud total de las capas de refuerzo deben ser aproximadas a un múltiplo de 0.5m para facilitar su proceso constructivo. Estas longitudes
deben ser revisadas una vez sea evaluada la estabilidad externa y global del talud.
10.3.2 Análisis de estabilidad externa
10.3.2.1 Estabilidad al deslizamiento
Se debe verificar que las fuerzas horizontales externas no originen un desplazamiento del muro en la dirección
horizontal.

FSD
=
Σ Fuerzas Horizontales Resistentes (10.17)
Σ Fuerzas Horizontales Actuantes
La fuerza horizontal resistente es la fuerza cortante producida por la interacción entre el suelo de fundación y el
geotextil en la zona reforzada, y el suelo de fundación con el de relleno en la zona donde no hay refuerzo.

τ = c + σv* tanδ (10.18)
σv = 1.38 T/m2
+ 12.0 m * 1.78 T/m3
σv = 22.74 T/m2
τ = c’ + σv * tanδ
τ = 1.4 T/m2
+ 22.74 T/m2
* tan 24
τ = 11.52 T/m2
Fza. Cortante = τ * L
Fza. Cortante = 11.52 T/m2
* 10.2 m
Fza. Cortante = 117.55 T/m
Determinación de fuerzas horizontales actuantes:
• Relleno de confinamiento
Pa = ½ * γ * H2
* Ka (10.19)
Pa = ½ * 1.78 T/m3
* 144 m2
* 0.333 = 42.72 T/m
• Sobrecarga
PSC = q * Ka * H (10.20)
PSC = 1.38 T/m2
* 0.333 * 12.0 m = 5.52 T/m
• Cargas vivas
PCV (H / Qp) = 0.75 (10.21)
PCV = 0.75 * (Qp / H) = 0.75 * (2.28 T / 12.0 m) = 0.14 T/m
• Factor de seguridad al deslizamiento
FSD = 117.55 / (42.72 + 5.52 + 0.14)
FSD = 117.55 / 48.38
FSD = 2.43 > 1.5
10.3.2.2 Estabilidad al volcamiento
Se debe revisar que el momento producido por las fuerzas horizontales actuantes comparadas con el momento
generado por las fuerzas resistentes no vaya a ocasionar un volcamiento del muro. El análisis de estos momentos se
hace tomando como referencia el extremo inferior izquierdo de la sección transversal del muro.

FSV
=
Σ Momentos Actuantes (10.22)
Σ Momentos Actuantes

315
Determinación de momentos resistentes:
• Momento generado por la sobrecarga
MSC = q * L * L / 2 (10.23)
MSC = 1.38 T/m2
* 10.2 m * 5.1 m = 71.8 T.m/m
• Momento generado por el propio peso del muro
MPM = H * L * γ *L / 2 (10.24)
MPM = 12.0 m * 10.2 m * 1.78 T/m3
* 5.1 m
MPM = 1111.15 T.m/m
Determinación de los momentos actuantes:
• Momento generado por la presión lateral de tierras
MPT = 1/3 * H * Pa (10.25)
MPT = 1/3 * 12.0 m * 42.72 T/m = 170.9 T.m/m
MSC = ½ * H * Psc (10.26)
MSC = ½ * 12 m * 5.52 T/m = 33.12 T.m/m
• Momento generado por las cargas vivas
MCV = 0.55 * H * Pcv (10.27)
MCV = 0.55 * 12.0 m * 0.14 T/m = 0.92 T.m/m
• Factor de seguridad al volcamiento
FSV = (71.8 + 1111.15) / (170.9 + 33.12 + 0.92)
FSV = 1182.95 / 204.04
FSV = 5.8 > 2.0
10.3.2.3 Capacidad Portante
Se revisa que la capacidad portante del terreno sea lo suficientemente competente para soportar las cargas producidas
por la construcción del muro. Un muro construido en suelo reforzado se puede asemejar a un cimiento continuo.
La profundidad de la cimentación debe tener un valor mínimo, con el fin de garantizar una estabilidad general de
la estructura y al mismo tiempo la reducción de asentamientos debido a la carga del muro. Al tener en cuenta una
profundidad de cimentación se incrementa el factor de seguridad contra el deslizamiento de la estructura.

Según Luciano Rivera5
, en estructuras en las cuales exista la posibilidad de que las capas de suelo de la cimentación
puedan ser socavadas o erosionadas recomienda trabajar con las profundidades mínimas mostradas en la tabla
10.9, con el fin de garantizarle a la estructura unas condiciones de estabilidad suficientes durante todo su período
de diseño.
En caso de tener muros a media ladera se deberá tener en cuenta una reducción en la capacidad portante por
efecto de disminución de material de soporte en la base del muro. Para tal efecto, deberá emplearse alguna de las
metodologías propuestas por diversos autores, entre los que se encuentra Brinch Hansen o Meyerhoff modificado,
y que se pueden encontrar en textos de diseño de cimentaciones.
Tabla 10.9 Profundidades mínimas de cimentación
para muros en suelo reforzado y taludes
Se realiza el cálculo de la capacidad portante del muro como se muestra a continuación:
σult = c NC + q Nq + ½ γ B Nγ (10.28)
Nc = 22.25
Nq = 11.85
Nγ = 12.54
Donde Nc, Nq, Nγ son los factores de carga planteados por Vesic (1973) para la ecuación general de capacidad por-
tante. Para la profundidad de desplante de la cimentación se tomó una profundidad de 1.0 m. Con base a estos da-
tos se calcula la capacidad portante del suelo de fundación sobre el cual se construirá el muro en suelo reforzado.
σult = 1 T/m2
* 22.25 + 1.0m * 1.7 T/m3
* 11.85
+ 0.5 * 1.7 T/m3
* 10.2 m * 12.54
σult = 151.12 T/m2
Para determinar el esfuerzo aplicado real al suelo se emplea la ecuación general para determinar el esfuerzo a una
distancia “y” del centroide, y de donde se determinará el esfuerzo máximo y el esfuerzo mínimo para efectuar el
chequeo por capacidad portante.
σy = Σ V / A +/- Mneto y / I (10.29)
5
Fuente: RIVERA, L., Muros de Contención de Suelo Reforzado con Cintas Metálicas y Geosintéticos, 1 ED., Universidad Del Cauca, 2004.

317
Donde:
σy = Esfuerzo aplicado a una distancia “y” del centroide del muro
Σ V = Sumatoria de fuerzas verticales
A = Área de la sección transversal del muro
Mneto = Sumatoria de momentos resistentes y actuantes
y = Distancia al centroide
I = Momento de inercia por unidad de longitud de la sección (I = 1/12 L B3
)
Debe verificarse la excentricidad de la carga:
e = B/2 - Σ M / Σ V (10.30)
e = 10.2/2 – (1182.45 – 204.4) / 272.88 = 1.52 m
Se deberá verificar que e < B/6. Si no se cumple entonces se recomienda ampliar la base del muro.
Luego de determinar la excentricidad se determinan los esfuerzos máximos y mínimo en el frente y el talón
respectivamente que son los más críticos. De la ecuación 10.29 tenemos:
σmax = Σ V / A + Mneto y / I
σmax = Σ V / (B * 1) + (e * Σ V * B/2) / (1/12 * 1 * B3
)
(Se calcula por unidad de longitud de muro)
σmax = Σ V / B * ( 1 + 6e/B) = 50.5 Ton/m2
De la misma manera el esfuerzo mínimo será entonces:
σmin = Σ V / A - Mneto y / I
σmin = Σ V / B * ( 1 - 6e/B) = 2.83 Ton/m2
Vale la pena anotar que si el esfuerzo mínimo fuera igual o menor a cero se tendría una condición en la que el muro
por efecto de las fuerzas actuantes sobre este se está levantando en su parte posterior, generando una situación de
posible volcamiento de la estructura.
Para determinar el factor de seguridad se emplea el esfuerzo máximo como esfuerzo actuante o aplicado que se
compara con el esfuerzo resistente hallado antes. Entonces:
σaplicado = 50.5 T/m2
FSCP = 151.12 / 50.5
FSCP = 3.0 (Este factor debe ser igual o mayor a 3.0).

10.3.3 Análisis de estabilidad externa con cargas dinámicas
• Coeficientes sísmicos
Según lo mencionado en la sección 10.2.7 se utiliza un coeficiente apropiado, en nuestro país, este puede oscilar
entre 0.10g y 0.20g, por lo que para el ejemplo se toma el más crítico.
ah = 0.20g
av = 0.02g
• Cálculo del coeficiente de presión activa Kas
Utilizando las tres ecuaciones para el cálculo del coeficiente de presión activa de Mononobe-Okabe (Sección 10.2.7)
se obtienen los siguientes valores:
Ψ = 11.53°
DA = 2.34
Kas = 0.473
10.3.3.1 Estabilidad de deslizamiento bajo condiciones de cargas dinámicas
τ = 11.52 T/m2
Fza. Cortante = 117.55 T/m
A la fuerza resistente obtenida, deberá sumársele el aporte correspondiente a la carta pasiva por encontrarse el
muro cimentado a 1 metro de profundidad:
Kp = tan2
(45° + φ/2)
Fp = 1/2kpγh2
Fp = 2.18 T/m
Nótese que para muros con alturas importantes, el aporte de esta cuña podría ser despreciable.
Determinación de fuerzas horizontales actuantes:
• Relleno de confinamiento
Pa = ½ * 1.78 T/m3
* 144 m2
* 0.473 = 60.57 T/m
• Sobrecarga
PSC = 1.38 T/m2
* 0.473 * 12.0 m = 7.83 T/m
• Cargas vivas
PCV (H/Qp) = 0.75
PCV = 0.75 * (Qp /H) = 0.75 * (2.28 T / 12 m) = 0.14T/m

319
• Factor de seguridad al deslizamiento para cargas dinámicas
FSDD = (117.55+2.18) / (60.57 + 7.83 + 0.14)
FSDD = 1.74 > 1.125
10.3.3.2 Estabilidad al volcamiento:
Determinación de momentos resistentes:
MSC = 1.38 T/m2
* 10.2 m * 5.1 m = 71.8 T.m/m
• Momento generado por el propio peso del muro
MPM = 12.0 m * 10.2 m * 1.78 T/m3
* 5.1 m = 1111.15 T.m/m
Determinación de los momentos actuantes
• Momento generado por la presión lateral de tierras
MPT = 1/3 * 12.0 m * 60.57 T/m = 242.3 T.m/m
MSC = ½ * 12.0 m * 7.83 T/m = 47.0 T.m/m
• Momento generado por las cargas vivas
MCV = 0.55 * H * Pcv = 0.55 * 12.0 m * 0.14 T/m = 0.92 T.m/m
• Factor de seguridad al volcamiento para cargas dinámicas
FSVD = (71.8 + 1111.15) / (242.3 + 47.0 + 0.92)
FSVD = 1182.95 / 290.22
FSVD = 4.1> 1.5
10.4 EJEMPLO RELACIÓN BENEFICIO – COSTO
Se requiere reconstruir la banca de una vía que ha presentado deslizamiento. Proponer la alternativa más viable
técnica y económica posible.
La zona a reparar presenta la siguiente geometría:
Altura = 6.0 m
Longitud = 10.0 m
Sobrecarga = 10.0 kPa
El material de la zona tiene una granulometría adecuada para utilizarse en la construcción.

321
Solución:
Para evaluar la alternativa más viable, se realizó una comparación entre una estructura de concreto reforzado y otra
en suelo reforzado con geotextil:
La diferencia en costos entre las dos alternativas es de 33%, sin tener en cuenta la diferencia de tiempo de ejecución
de cada una de las estructuras, en donde la alternativa de muro reforzado con geotextil es aproximadamente un
25% menor en tiempo de construcción comparado con el sistema tradicional de muro de concreto reforzado.
BIBLIOGRAFÍA
• KOERNER, R. M., Designing With Geosynthetics, 5 ED., U.S.A., 2005.
• U.S. DEPARTMENT OF TRANSPORTATION, FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION, NATIONAL HIGHWAY
INSTITUTE. PUBLICATION NO. FHWA HI-95-038, MAYO 1995. Geosynthetic Design and Construction Guidelines.
NHI COURSE NO. 13213.
• GÓMEZ, J. N., Muros y Rellenos en Tierra Reforzada – Consideraciones de Diseño y Experiencias de Construcción
en Colombia. VII Congreso Colombiano de Geotecnia, Bogotá, 1998.
• LESHCHISKY, D., PERRY, E.B., A Design Procedure For Geotextile Reinforced Wall, Geosynthetics ‘87, Vol. 1, Pags
95 - 107, 1987.
• CHANDLER, DOUGLAS, KIRKLAND, THOMAS, Design and Construction of a Geotextile Wall, Geosynthetics ‘91,
Vol. 2, Pags 775 - 764, 1991.
• RIVERA, L., Muros de Contención de Suelo Reforzado con Cintas Metálicas y Geosintéticos, 1 ED., Universidad
Del Cauca, 2004.
• NATIONAL HIGHWAY INSTITUTE, FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION, Mechanically Stabilized Earth Walls
And Reinforced Soil Slopes Design And Construction Guidelines, FHWA-NHI-00-043, March 2001. Traducción
Ing. Jaime Suárez Díaz.
• ESCOBAR, L., RUBIO, R., Estudio De La Interacción Suelo Geotextil No Tejido, VI Congreso Colombiano De
Geotecnia, 1997.
• ZORNBERG, J.N., SITAR, N., MITCHELL, J.K., Limit Equilibrium as Basis for Design of Geosynthetic Reinforced
Slopes. ASCE, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol 124, No. 8, Pags 684 – 698,
August 1998.

11REFUERZO DE TALUDES
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

REFUERZODETALUDES
325
11.1 GENERALIDADES
Los principales elementos de construcción empleados por el hombre son los materiales térreos, conformados por
suelos y rocas. No sólo con los suelos y las rocas se construye si no también sobre ellos y dentro de ellos.
Está comprobado que en muchos casos las propiedades geomecánicas de los materiales térreos no satisfacen las
características deseables para diferentes aplicaciones, es así en donde estos materiales requieren de diferentes
procesos y tratamientos especiales para modificar su comportamiento a las condiciones deseadas.
Desde la antigüedad se han empleado materiales naturales como pieles de animales o fibras vegetales sobre los
suelos blandos, o incrustados en ellos con el objetivo de construir estructuras de suelo reforzado dando paso al
concepto de refuerzo.
Por ejemplo, en algunas de las vías que conectaban el Imperio Romano se han encontrado vestigios de telas y pieles
utilizados para propósitos de refuerzo. En la década de los años 60 se inicia la utilización de los primeros textiles en
el campo de la ingeniería aplicada, aunque fue hasta los años 70 en donde se inició la fabricación y aplicación de
materiales textiles especiales para la ingeniería y es entonces cuando adoptan el nombre de geotextiles.
Los geotextiles y en general 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 subdrenaje etc. Los suelos al igual que el concreto,
presentan una buena resistencia a la compresión pero son deficientes cuando se trata de asum ir 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 es posible obtener estructuras de suelo reforzadas.
Las aplicaciones de refuerzo con geotextiles presentan varios campos de aplicación:
1. Refuerzo en subrasantes para vías:
El refuerzo en subrasantes para vías permite la construcción de pavimentos reforzados aumentando la vida útil ó
disminuyendo espesores de estructura de pavimento. Adicionalmente esta aplicación también ofrece una función
muy importante, que es separar dos materiales, los materiales seleccionados (sub-bases y bases granulares) de los
suelos finos de subrasante, evitando así la contaminación1
.
2. Muros en suelo reforzado:
Al incluir un material con resistencia a la tracción dentro de una masa de suelo se aumentan la resistencia general
del conjunto, básicamente por la virtud del material geosintético de soportar esfuerzos de tracción y por el esfuerzo
cortante que se genera entre el suelo y las capas adyacentes, permitiendo así la conformación de rellenos en suelo
verticales. Estas estructuras reciben el nombre de muros en suelo reforzado2
.
3. Taludes de terraplenes reforzados:
Los taludes son estructuras en suelo reforzado las cuales presentan dos importantes diferencias con respecto a los
muros en suelo reforzado: la primera de ellas es la inclinación del relleno con respecto a la horizontal la cual es
1
Ver Capítulo 5 – Refuerzo en Vías con Geotextil
2
Ver Capítulo 10 – Muros de Contención Reforzados con Geosintéticos

inferior a los 70° y la segunda diferencia es el modelo de superficie de falla que se asume para efectos de diseño del
refuerzo, la cual es de geometría circular según los modelos de falla de Coulomb, Bishop Circular, Jambu Circular,
etc, mientras que el modelo de superficie de falla que se asume cuando se diseñan muros en suelo reforzado es el
modelo de cuña de falla Rankine (45° + φ/2).
4. Refuerzo de suelos blandos:
Cuando se construyen terraplenes sobre suelos blandos, estos pueden transmitir una presión de contacto de tal
forma que se generan unas fuerzas de corte las cuales pueden superar la resistencia al corte del suelo de fundación,
obteniéndose como resultado la falla en la base del terraplén.
Un adecuado diseño de capas de geotextil Tejido de alta resistencia colocados en la base del terraplén suministra
refuerzo a la tracción, de tal manera que el factor de seguridad ante la falla por efecto del peso del terraplén
aumente hasta un valor confiable.
11.2 OBJETIVO
El objetivo de esta guía es presentar una metodología de diseño de taludes de terraplenes, entendiendo por taludes
aquellos cuya inclinación de la cara con respecto a la horizontal sea inferior a 70°. Los resultados de un procedimiento
de diseño permiten establecer los espesores de capa y longitudes de geotextil necesarios para garantizar la estabilidad
interna de los taludes en terraplenes. En esta guía también se presenta una metodología necesaria a tener en cuenta
para realizar chequeo a la estabilidad externa y resalta la importancia de los sistemas de subdrenaje los cuales se
deben tener en cuenta en la construcción de terraplenes.
11.3 INTRODUCCIÓN
11.3.1 Antecedentes
En la construcción de las diferentes obras civiles se hacen necesarios grandes movimientos de tierra para la adecuación
de terrenos, esto genera la necesidad de la construcción de terraplenes. Las caras del terraplén se conocen con el
nombre de taludes.
La utilización de geotextiles Tejidos de refuerzo en la construcción de terraplenes ofrece ventajas técnicas y económicas,
como son la construcción de taludes artificiales con inclinaciones mayores a la del ángulo de reposo, permitiendo
así considerables ahorros en volumen de material y menor área para la construcción, también la utilización de
geotextiles en terraplenes ofrece la posibilidad de construcción de estos sobre suelos de baja capacidad portante.
Con base en lo anterior la utilización de geotextiles Tejidos de refuerzo para terraplenes se divide en dos
aplicaciones:
1. Refuerzo Interno. (Construcción de los taludes del terraplén)
2. Refuerzo del suelo de fundación.
Las condiciones de diseño son diferentes para las dos aplicaciones antes mencionadas, por tal motivo estas dos
metodologías de refuerzo en terraplenes se presentan cada una por separado.

REFUERZODETALUDES
327
Como se mencionó anteriormente se consideran taludes aquellas inclinaciones menores a 70°, normalmente
inclinaciones de taludes entre 70° y 90° se diseñan como muros en suelo reforzado.
Cuando las condiciones de fundación son satisfactorias y se requiere la construcción de inclinaciones del o de los
taludes del terraplén mayores a las del ángulo de reposo del suelo que va a conformar el terraplén, es necesario el
diseño de éstos taludes, reforzados con geotextil Tejido.
11.3.2 Beneficios de la utilización de geotextiles en la construcción de taludes de
terraplenes reforzados
La utilización de geotextiles Tejidos en la construcción de los taludes en terraplenes presenta beneficios técnicos y
económicos tales como:

11.4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Se considera diseño al refuerzo interno la determinación del geotextil necesario a colocarse distribuido en capas, de
tal manera que el factor de seguridad a la falla aumente, y el terraplén sea internamente estable. La metodología
consiste en determinar por los métodos clásicos de equilibrio límite el factor de seguridad de la superficie potencial
de falla (más crítica o más probable) que presentan los taludes del terraplén. Este factor de seguridad es el cociente
entre las fuerzas resistentes y las fuerzas actuantes.
a. Reducción del volumen del terreno
b. Alternativa para evitar la construcción de
muros de contención rígidos
c. Obtención de área plana adicional
d. Reconstrucción de taludes en deslizamientos

Los geotextiles tejidos al tener la capacidad de asumir esfuerzos de tracción, desarrollan fuerzas resistentes por
detrás de la superficie de falla, gracias al esfuerzo de corte que se genera entre el geotextil y el suelo, tal efecto
hace que se desarrolle una fuerza estabilizadora adicional a las determinadas normalmente y como resultado final
el factor de seguridad ante la falla aumenta.
Una vez determinado el factor de seguridad del talud reforzado con la superficie potencial de falla en estudio, se
hace necesario revisar el factor de seguridad de la superficie potencial de falla para las condiciones de refuerzo ya
establecidas. Las aplicaciones del geotextil de refuerzo son consideradas críticas si se hace necesaria la movilización
del refuerzo a la tracción para estabilizar los taludes del terraplén de tal forma que el factor de seguridad de la
superficie potencial de falla aumente hasta un valor confiable. El refuerzo en el talud del terraplén es considerado
típicamente no crítico si el factor de seguridad para el talud no reforzado es mayor a 1.1 y el refuerzo es usado para
incrementar el factor de seguridad hasta un valor confiable.
Existen varios programas de computador para análisis de estabilidad de taludes, los cuales son una herramienta que
facilitan encontrar las superficies potenciales de falla.
Para diseñar taludes reforzados se recomienda llevar a cabo la siguiente metodología:
1. Establecer las dimensiones geométricas y condiciones de carga del terraplén.
2. Conocer el perfil estratigráfico del suelo de fundación, y determinar las propiedades geomecánicas de los suelos
de fundación.
3. Determinar las propiedades geotécnicas de los suelos a usar en la construcción del terraplén.
4. Establecer los parámetros de diseño del geotextil a usar como refuerzo. (Resistencia a la tracción método tira
ancha, criterios de durabilidad, interacción suelo - refuerzo)
5. Determine el factor de seguridad del talud no reforzado.
6. Determinar el refuerzo necesario para estabilizar el talud.
7. Chequear la estabilidad externa.
8. Establecer los sistemas de drenaje y subdrenaje del terraplén.
11.5 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
11.5.1 Establecer las dimensiones geométricas y condiciones de carga
Geometría y condiciones de cargas:
• Altura del terraplén, H.
• Ángulo del o de los taludes del terraplén, β.
• Establecer las cargas externas que tendrán el terraplén tales como sobrecargas (Q), (q), cargas vivas, diseño
sísmico, aceleración αg.

REFUERZODETALUDES
329
11.5.2 Conocer el perfil estratigráfico del suelo de fundación, y determinar las
propiedades geotécnicas
• Es muy importante conocer el perfil estratigráfico, propiedades geotécnicas de los suelos de fundación
encontrados: Gradación e índice de plasticidad, cu, φu y/o c’, φ’ y parámetros de consolidación para el cálculo de
los asentamientos ( Cc, Cr, Cv y , φp’ ), con el objetivo de revisar las condiciones de fundación del terraplén, se aclara
que en esta metodología de diseño se suponen condiciones óptimas de cimentación. De presentarse problemas
de inestabilidad por malas condiciones de cimentación es necesario estudiar alternativas de estabilización tales
como: refuerzo de base de terraplenes con geotextil, reemplazo de materiales, cimentación profunda, etc.
• Localizar la altura del nivel freático NF y las condiciones de presencia de agua.
• Para terraplenes de reparaciones de taludes se debe identificar la superficie de falla así como la causa de la
inestabilidad.
Figura 11.1 Esquema terraplén.
11.5.3 Establecer las propiedades geomecánicas del suelo que se utilizará para la
conformación del terraplén
Normalmente los materiales usados en la construcción de terraplenes reforzados son de tendencia granular, aunque en
varios casos se han construido muros y terraplenes reforzados con materiales que tienen más del 50% de suelo fino.
El uso de altos porcentajes de suelo fino como material de construcción de terraplenes depende de la tolerancia a la
deformación que se le permita, también la plasticidad que este suelo presenta juega un papel muy importante, pues
es un parámetro que indica la facilidad de manipulación que pueda tener el suelo en el proceso de compactación
necesario en la conformación del terraplén.
A manera de recomendación y con base en la especificación AASHTO-00 se presenta una descripción del tipo de
suelo que puede utilizarse en la construcción de terraplenes.

Tabla 11.1 Gradación para terraplenes recomendada por la especificación AASHTO-00
Índice de plasticidad ≤ 20
Del suelo a usar se debe determinar:
• Gradación e índice de plasticidad.
• Propiedades para la compactación del Proctor modificado, densidad máxima y humedad óptima de compactación
(γdmax, ωóptima).
• Parámetros de resistencia al corte, cu, φu y c’, φ’.
11.5.4 Establecer los parámetros de diseño del geotextil de refuerzo
a. Obtener la resistencia a la tracción disponible del geotextil (Tadm) como:

Tadm
=
Tult (11.1)
FS
FS = FRID x FRFL x FRDQB (11.2)
Donde:
Tult = Resistencia última del geotextil por el método de la tira ancha.
(ASTM D 4595)
Tadm = Resistencia a la tracción disponible del geotextil
FRFL = Factor de reducción por fluencia o creep
b. Determinar la resistencia Pullout:
A este dato se le aplica un factor de seguridad de 1.5 para suelos granulares y de 2.0 para suelos cohesivos.
FSP = PR / Treq
FSP = (2 * Le* F * α * σv) / Treq (11.3)

REFUERZODETALUDES
331
Donde:
Treq = Resistencia Pullout requerida
PR = Resistencia Pullout por unidad de ancho de refuerzo
Le = Longitud de empotramiento, (longitud del geotextil detrás de la superficie de falla)
F = Factor de resistencia Pullout3
α = Factor de transferencia de esfuerzo por efecto de escala
σv = Esfuerzo vertical total
11.5.5 Análisis de estabilidad de los taludes del terraplén sin refuerzo
Realice un análisis de estabilidad de los taludes del terraplén sin refuerzo. Cuando la inclinación de las caras o
taludes del terraplén no son simétricas o las condiciones de frontera son diferentes es necesario hacer análisis de
estabilidad a los dos taludes del terraplén.
Los análisis de estabilidad se realizan con metodología convencional por medio de análisis de equilibrio límite en
donde se determina el factor de seguridad más crítico de las superficies potenciales de falla y la zona crítica a
reforzar así como los momentos actuantes.
Varios programas de computador están fácilmente disponibles para su uso alrededor del mundo y son una herramienta
que facilita la determinación de las superficies potenciales de falla y la zona crítica a reforzar. Algunos ejemplos de
estos programas son PCSTABLE desarrollado por la Universidad de Purdue, el programa XSTABL desarrollado por la
Universidad de Idaho, el programa ReSSA realizado por ADAMA Engineering para la Federal Highway Administration
(FHWA), entre otros.
Es apropiado anotar que no sólo se debe analizar la superficie de falla más crítica, también la zona de falla conformada
por todas aquellas superficies de falla que presentan un factor de seguridad menor a 1.5 (Ver Figura 11.2).
Figura 11.2 Resultado de un análisis de estabilidad a un talud sin refuerzo
Realizado en Ressa.
3
F es obtenido en ensayos Pullout con el suelo y el geotextil que se va a usar para cada caso en particular, puede usarse como valor conservativo
F = 2/3 Tan φ .

11.5.6 Diseño del refuerzo necesario para la estabilidad del talud
Teniendo en cuenta las superficies de falla con factores de seguridad menores a 1.5, determinados en un programa
de estabilidad de taludes ó trazando superficies de falla, se procede a aplicar la ecuación de equilibrio límite como:
FS = Σ Momentos Resistentes (11.4)
Σ Momentos Desestabilizante
FS = (τ * Lsf * R) / (W * x + q * d) (11.5)
Donde:
τ = Resistencia al corte del suelo
Lsf = Longitud de la superficie de falla
R = Radio
W = Peso del segmento de tierra
q = Sobrecarga
Figura 11.3 Esquema superficie de falla.
Para la superficie de falla que se está diseñando el refuerzo, calcule el momento desestabilizante MD y el momento
resistente MR.
Como:
MD = W * x + q * d
MR = MD * FSU
MR = (W * x + q * d) * FSU (11.6)
Donde:
FSU = Calculado en el programa de estabilidad u obtenido manualmente trazando
superficies de falla.

REFUERZODETALUDES
333
Determine la fuerza total a la tensión que suministra el refuerzo T, requerida para obtener el factor de seguridad de
talud reforzado FSR = 1.5:
Ttotal = (FSR * MD - MR) / R
Ttotal = (FSR * MD - FSU * MR) / R
Ttotal = [(FSR - FSU) * MD] / R (11.7)
Donde:
FSR = Factor de seguridad requerido (Normalmente es 1.5)
FSU = Factor de seguridad del talud sin refuerzo
R = Radio de la superficie de falla
La fuerza necesaria que debe suministrar cada capa de geotextil es:
Tg = Ttotal / espaciamientos requeridos (11.8)
Repita lo anterior hasta obtener una distribución adecuada.
Para taludes con alturas bajas (H < 6 m) asuma una distribución uniforme del refuerzo y use Ttotal para determinar el
espaciamiento del refuerzo.
Para taludes altos (H > 6 m) divida el talud en dos zonas de refuerzo (Tsuperior y Tinferior) o en tres zonas de refuerzo
(Tsuperior, Tmedio y Tinferior) de iguales dimensiones y use la siguiente distribución de T:
Para dos zonas:
Tsuperior = 3/4 Ttotal
Tmedio = 1/4 Ttotal
Para tres zonas:
Tsuperior = 1/2 Ttotal
Tmedio = 1/3 Ttotal
Tinferior = 1/6 Ttotal
Determine el espaciamiento vertical del refuerzo Sv.
Para cada zona, calcule la tensión de diseño del refuerzo, Tgdm, requerida para cada capa basada en asumir el
espaciamiento Sv. Si la resistencia a la tensión es conocida, calcule el espaciamiento vertical y el número de capas de
refuerzo, N, requerida para cada zona como:
Tg = Tadm * Rc
Tg = (Tzona * Sv) / Hzona
Tg = Tzona / N (11.9)

Donde:
Rc = Porcentaje de cubrimiento del refuerzo (Rc= 1 para planos continuos).
Tzona = Resistencia máxima a la tensión requerida para cada zona; Tzona igual a Ttotal para
taludes bajos (H < 6 m).
Sv = Espaciamiento vertical del refuerzo.
Hzona = Altura de la zona y es igual en la parte superior, media e inferior para taludes
altos(H > 6 m).
Determine la longitud de empotramiento requerida, Le.
Le = (Tadm * FS) / (F * α * σv’ * 2) (11.10)
Donde :
F = Factor de resistencia del ensayo pullout, si no se tiene disponible el ensayo pullout
use para geotextiles F = 2/3 tan φ. Donde φ es el ángulo de fricción interna.
α = Factor de transferencia use 0.8 a 1.0.
Le = Longitud de empotramiento, mínima de 1 m.
11.5.7 Chequeo a la estabilidad externa
Chequeo al deslizamiento
Se debe determinar el factor de seguridad al deslizamiento el cual debe ser mayor a 1.5. De no ser así se debe
ampliar la base y la longitud del refuerzo del terraplén.

FSD
=
Σ Fuerzas Horizontales Resistentes
Σ Fuerzas Horizontales Desestabilizantes
FSD = [(W + Pa * sen φ) tan δsg] / Pa * cos φ (11.11)
W = ½ L2
* γ * tan β ⇒ para L < H
W = [L * H - H2
/ (2 * tan β)] * γ ⇒ para L > H
Donde:
FSD = Factor de seguridad al deslizamiento (> 1.5)
L = Longitud del refuerzo en la capa inferior
H = Altura del talud
PA = Presión activa de tierra
δsg = Ángulo de fricción entre el suelo de fundación y el geotextil
β = Ángulo del talud

REFUERZODETALUDES
335
Chequeo a la estabilidad global o estabilidad general
El efecto de la construcción de un terraplén genera una sobrecarga en el sitio en donde se está colocando, por tal
motivo es necesario revisar la estabilidad general o global del sitio con el objeto de garantizar la estabilidad del lugar
o de la obra.
Este análisis se realiza por métodos clásicos de estabilidad considerando superficies de falla y evaluando factores de
seguridad o probabilidades de falla.
Capacidad portante
Se debe calcular la capacidad portante última y admisible del terreno con el objetivo de compararla con la presión
de contacto.
Estimar la magnitud del asentamiento, usando métodos tradicionales de la geotecnia.
Sistemas de subdrenaje y drenaje
El drenaje y subdrenaje es crítico para mantener la estabilidad del terraplén. La redundancia en el drenaje y subdrenaje
es recomendable en este tipo de estructuras.
Las obras de drenaje son todas aquellas obras que se deben construir de tal forma que se maneje en forma correcta
el agua de escorrentía y se minimice la infiltración, estas obras en la mayoría de los casos se deben construir. Tales
obras son por ejemplo las cunetas, zanjas de corona, disipadores de energía, alcantarillas, etc.
Las obras de subdrenaje en TODOS LOS CASOS se deben construir, estas son vitales en garantizar la estabilidad de
la estructura. Básicamente son de dos tipos:
1. Dren Chimenea: ubicado en el espaldón del terraplén y consiste en un espesor de grava entre 30 a 60 cm forrado
con geotextil no tejido (Ver Figura 11.4).
2. Lloraderos: consisten en tuberías perforadas normalmente de 2½” forradas con geotextil no tejido. Estos lloraderos
permiten la salida del agua de exceso que pueda llegar a los materiales térreos que conforman el terraplén.
3. Colchón Drenante: el colchón drenante está constituido por un espesor de material granular, que en lo posible
debe cubrir toda la superficie de cimentación protegido con un geotextil no tejido diseñado para que pase el
agua y retenga las partículas finas de la estructura; este elemento ayuda a la disipación de la presión de poros y
al abatimiento del nivel freático.

Figura 11.4 Esquema de obras de subdrenaje en un terraplén.
Se requiere construir un terraplén de 6 metros de altura sobre el cual se piensa construir una estructura de pavimento
la cual transmite una sobrecarga de q = 10 kPa.
1. Condiciones geométricas del talud
H = 6.0 m
β = 45°
q = 10 kPa
2. Propiedades geomecánicas del suelo de fundación
El perfil estratigráfico presenta un estrato de 10 metros conformado por un limo arenoso arcilloso de consistencia
dura, de baja plasticidad.
γt = 19 kN/m3
ωnatural = 18 %
LL = 42 %
LP = 23 %
IP = 19 %
cu = 12.7 kPa
φ’ = 27°
c’ = 10 kPa

REFUERZODETALUDES
337
3. Propiedades geomecánicas del suelo que se utilizará para conformar el terraplén
IP = 20 %
γt = 21 kN/m3
ωóptima = 14 %
φ’ = 30°
c’ = 1 kPa
Tabla 11.2 Granulometría del material a utilizar en el terraplén
4. Parámetros de diseño del refuerzo
Los geotextiles que podrían utilizarse como alternativas de refuerzo son T1700, T2100, T2400 y TR4000.
FS = FRID * FRFL * FSDQB
FS = 1.2 * 2.5 * 1.0 = 3.0
• Geotextil Tejido 2100:
Tult = 37 kN/m (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
Tadm = Tult / FS
Tadm = 37 kN/m / 3.0
Tadm = 12.3 kN/m
• Geotextil Tejido 2400:
Tult = 40 kN/m (Ver Apéndice A: Especificaciones De Productos)
Tadm = Tult / FS
Tadm = 40 kN/m / 3.0
Tadm = 13.3 kN/m
5. Análisis de estabilidad del talud sin refuerzo. Es más preciso y más fácil utilizar algún programa de estabilidad,
en este caso se utilizó el Ressa V2.0.

Es importante tener en cuenta que cuando se realice el análisis de estabilidad se deben utilizar las propiedades
geomecánicas de los dos suelos, las del suelo de fundación y las del material que se utilizará para construir los
terraplenes, con el objetivo de analizar las diferentes superficies de falla.
No sólo se debe tener en cuenta la superficie de falla crítica si no también todas aquellas superficies de falla que su
factor de seguridad sea menor a 1.5.
Figura 11.5 Resultado del análisis de estabilidad del talud sin refuerzo
Realizado en Ressa V2.0.
6. Diseño del refuerzo necesario para la estabilidad del talud
• Cálculo de momentos, MD y MR
MD = W * x + q * d
W = 17.02 m2
* 21 kN/m3
= 357.4 kN/m
x = 4.13 m
q = 17.7 kN/m (la sobrecarga es de 10 kN/m2
, la parte que está dentro
de la superficie de falla es de 1.77 m, lo que se hace es determinar una
carga puntal que es de 17.7 kN/m equivalente a la carga distribuida).
d = 6.51 m
MD = 357.4 * 4.13 + 17.7 * 6.51 = 1591.3 kN-m/m
MR = MD * FSU = 1591.3 * 0.998 = 1588.1 kN-m/m
R = 7.56 m
Ttotal = [(FSR – FSU) * MD] / R
Ttotal = [(1.5 – 0.998) * 1591.3] / 7.56 = 105.7 kN/m

REFUERZODETALUDES
339
• Determinación de la distribución de los refuerzos:
Se recomienda por aspectos constructivos espesores de capa entre 25 y 50 cm y como es un terraplén de 6 m de
altura se recomienda una distribución uniforme.
Tg = Ttotal / N
Tg = 105.7 kN/m / 12 = 8.8 kN/m
El geotextil Tejido T2100 presenta un Tadm de 12.3 kN/m
N = 105.7/12 ≈ 9 capas pero teniendo en cuenta la recomendación constructiva de un espesor máximo de 50 cm se
recomiendan 12 capas espaciadas 50 cm.
• Determinación de la longitud de empotramiento Le:
Le = (Tadm * FS) / (F * α * σv’ * 2)
FS = 1.5
Tadm = 12.3 kN/m
F = 2/3 tan φ = 0.385
α = 0.9
σv’ = Esfuerzo vertical, es función de la profundidad (γ * h)
Realice la siguiente tabla:
Tabla 11.3 Resultados de espesores de capa y longitud del geotextil
* La longitud total de las capas de refuerzo deben ser aproximadas a un múltiplo de 0.5m para facilitar su proceso constructivo. Estas longitudes
deben ser revisadas una vez sea evaluada la estabilidad externa y global del talud.

Donde:
Sv = Espesor de la capa
Lo = Longitud del doblez use 1.0 m
Lg = Longitud geométrica que va desde la cara del terraplén hasta la superficie de falla
Le = Longitud de empotramiento detrás de la superficie de falla
LT = Longitud total, la cual es la suma de Sv + Lo + Lg + Le
• Chequeo al deslizamiento
Una vez realizado el diseño de las capas de refuerzo del talud se revisa la estabilidad al deslizamiento del talud
reforzado teniendo en cuenta la longitud de la capa inferior del refuerzo. El factor de seguridad al deslizamiento se
calcula de la siguiente forma:
W = [7 m * 6 m – 36 m2
/ (2 * tan 45)] * 21 kN/m3
⇒ para L > H
W = 504.0 kN/m
El empuje generado en el espaldón del talud es:
Pa = ½ * Ka *γt * H2
Pa = ½ * 0.33 * 21 kN/m3
* (6 m)2
Pa = 124.74 kN/m
Según la ecuación (11.11) el factor de seguridad es:
FSD = [(504 + 124.74 * sen 30) tan 21.6] / (124.74 * cos 30)
FSD = 2.0 > 1.5
Posteriormente se debe realizar el chequeo a la estabilidad global teniendo en cuenta las condiciones particulares
del sitio del proyecto.
Finalmente se debe realizar los diseños del sistema de drenaje y subdrenaje los cuales son de vital importancia para
la estabilidad de la estructura a largo plazo.
BIBLIOGRAFÍA
• KOERNER R., Designing With Geosynthetics, 5 ED., U.S.A., 2005.
• HOLTZ R., Geosynthetic Engineering, 1997.
• CONSTRUCTION INDUSTRY RESEARCH AND INFORMATION ASSOCIATION, Soil Reinforcement with Geotextiles.

12REFUERZO DE TERRAPLENES
SOBRE SUELOS BLANDOS
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

REFUERZODETERRAPLENESSOBRESUELOSBLANDOS
343
12.1 INTRODUCCIÓN
Cuando se construyen terraplenes sobre suelos blandos, estos pueden transmitir una presión de contacto generando
esfuerzos cortantes que pueden llegar a superar la resistencia al corte del suelo de fundación causando una falla
en la base del terraplén. Un adecuado diseño de capas de geotextil tejido de alta resistencia, colocadas en la base
del terraplén permite desarrollar un refuerzo a la tracción de tal manera que el factor de seguridad ante la falla del
terraplén aumente hasta un valor confiable.
Elrefuerzocongeotextilpuededisminuirlosdesplazamientoshorizontales,verticalesylosasentamientosdiferenciales,
sin embargo, no se recomienda considerarlo como un factor que disminuya asentamientos por consolidación
primaria ni secundaria.
El uso de geotextiles tejidos de alta resistencia para la construcción de terraplenes sobre suelos blandos puede
presentar los siguientes beneficios:
• El incremento del factor de seguridad.
• La posibilidad de incrementar la altura del terraplén.
• Reducción de los desplazamientos durante la construcción.
• Disminución de los asentamientos diferenciales.
Existen varias alternativas para la estabilización de terraplenes sobre suelos blandos dependiendo de las condiciones
particulares de cada caso, algunas soluciones pueden ser:
Reemplazo de suelos con otro de mejor resistencia, colocación de pilotes de carga por fricción o por punta, pilotes
drenantes o drenes verticales, geotextiles de refuerzo y otras. Está demostrado que el refuerzo con geotextiles
tejidos de alta resistencia es una alternativa de estabilización a un bajo costo comparado con otras alternativas. En
algunos casos la solución técnica y económicamente más conveniente puede ser la combinación de tratamientos
convencionales como por ejemplo reemplazos de materiales en la fundación alternados con el refuerzo proporcionado
por los geotextiles.
El refuerzo de terraplenes sobre suelos de baja capacidad de soporte aplica para las siguientes dos condiciones:
En suelos muy blandos y saturados tales como arcillas, limos o turbas. La segunda situación es la construcción de
terraplenes sobre materiales que presentan grietas, fisuras o vacíos (típicas de suelos residuales los cuales presentan
estructuras heredadas).
Los geotextiles también pueden ser usados como elementos de separación para evitar la contaminación de los
materiales seleccionados que conforman al terraplén.
Si la función y aplicación que cumplirá el geotextil sólo va ser el de separación, el diseño se debe basar en garantizar la
supervivencia en la construcción y posterior vida útil, se puede pensar en geotextiles que tengan alta elongación como
son los geotextiles no tejidos. Para éste caso se debe considerar que el geotextil no aporta resistencia a la tensión.
En los terraplenes construidos sobre suelos blandos de baja capacidad portante se puede presentar tres tipos
de falla:

En esta guía de diseño se presenta la metodología para determinar el geotextil necesario para la estabilización por
los modelos de falla antes descritos, la estabilidad interna de los taludes se debe analizar por separado1
.
Las tres posibilidades de modelos de falla indican los tipos de análisis de estabilidad interna que se requieren,
también se debe tener en cuenta los demás chequeos de estabilidad externa necesarios en todos los casos.
El procedimiento de diseño de terraplenes sobre suelos blandos se realiza por métodos convencionales de geotecnia
con algunas modificaciones por la inclusión del refuerzo.
Las condiciones que mejor modelan el comportamiento de terraplenes sobre suelo blandos son las de análisis en
términos de esfuerzos totales y las más apropiadas para el diseño del refuerzo. (Holtz, 1989).
12.3.1 Establecer las dimensiones geométricas, condiciones de carga, tiempo de
construcción y condiciones ambientales
• Altura del terraplén, H, la longitud del terraplén L, el ancho de la cresta, B.
• Ángulo del talud o de los taludes del terraplén, β.
• Establecer las cargas externas que tendrá el terraplén tales como sobrecargas (Q), (q), cargas vivas, diseño
sísmico, aceleración αg.
• Tiempo de construcción (para revisar la tasa de incremento de esfuerzo en el suelo de fundación).
• Condiciones ambientales tales como drenajes naturales, probabilidad de infiltraciones.
a. Por capacidad portante
b. Falla rotacional de base
c. Falla por desprendimiento lateral
1
Ver Capítulo 11 - Refuerzo de taludes.

345
12.3.2 Establecer el perfil estratigráfico, las propiedades geomecánicas del suelo de
fundación y las condiciones del nivel freático
• Es muy importante conocer el perfil estratigráfico, las propiedades geotécnicas de los suelos de fundación:
Gradación e índice de plasticidad (propiedades índice), cu, para los análisis de estabilidad al final de la construcción,
φu y/o c´, φ´ y parámetros de consolidación para el cálculo de los asentamientos (Cc, Cr, Cv y σp´) con el objetivo de
revisar las condiciones a largo plazo.
• Localizar la altura del nivel freático NF y las condiciones de presencia de agua y de lugares o zonas de aporte de
agua que puede presentar algún riesgo de infiltración. Ver Figura 12.1.
Figura 12.1 Esquema terraplén.
12.3.3 Obtener las propiedades mecánicas del suelo que se utilizará para la
construcción del terraplén
• Clasificación, propiedades índice.
• Propiedades para la compactación: Proctor modificado, densidad máxima y humedad óptima de compactación
(γdmax, σóptima).
• Parámetros de resistencia al corte, cu, φu y/o c´, φ´.
12.3.4 Establecer los parámetros de diseño del geotextil de refuerzo
Obtener la resistencia a la tracción disponible del geotextil (Tadm) como:
Tadm = Tult (12.1)
FS

Donde:
Tult = Resistencia última del geotextil por el método de la tira ancha. (ASTM D 4595)
Tadm = Resistencia a la tracción disponible del geotextil
Determinar la resistencia en ensayos Pullout. A este dato se le aplica un factor de seguridad de 1.5 para suelos
granulares y de 2.0 para suelos cohesivos.
FSP = PR / Treq
FSP = (2 * Le* F * α * σv) / Treq (12.3)
Donde:
Treq = Resistencia Pullout requerida
PR = Resistencia pullout por unidad de ancho de refuerzo
Le = Longitud de empotramiento, (longitud del geotextil detrás de la superficie de falla)
F = Factor de resistencia Pullout2
α = Factor de transferencia de esfuerzo por efecto de escala
σv = Esfuerzo vertical total
12.3.5 Chequeo por Capacidad Portante
Cuando el espesor del estrato de suelo blando es mayor que el ancho del terraplén se puede calcular la capacidad
portante por métodos clásicos. (Terzaghi and Peck, 1967; Vesic, 1975; Perloff and Baron, 1976; and U.S. Navy,
1982). Los cuales asumen metodologías de equilibrio límite, asumiendo una espiral logarítmica como la superficie
de falla. Se recomienda calcular la capacidad portante en términos de parámetros no drenados pues esta condición
se asemeja más a los condiciones de construcción de terraplenes, un proceso de carga rápido sin disipación de
presiones de poros.
Con base en lo anterior la capacidad portante se puede calcular como:
qult = cu * Nc (12.4)
qult = (π + 2) * cu (12.5)
Donde:
Nc = Es el factor de capacidad portante, usualmente se toma 5.14.
cu = Resistencia al corte no drenada del suelo de fundación.
2
F es obtenido en ensayos Pullout con el suelo y el geotextil que se va a usar para cada caso en particular, puede usarse como valor conservativo
F = 2/3 Tan φ .

347
El refuerzo no se debe considerar como un elemento que incrementa la capacidad portante (aunque el refuerzo
logra una mejor redistribución de la presión de contacto) si la presión de contacto es mayor que la capacidad
portante el terraplén puede fallar por capacidad portante. En estos casos es conveniente pensar adicionalmente al
refuerzo, otros tipos de soluciones como pilotes drenantes ó drenes verticales, pilotes de cimentación, reemplazo
de materiales etc.
12.3.6 Chequeo a la falla Rotacional de Base
Para revisar contra la falla rotacional, se debe hacer un análisis clásico de equilibrio límite de estabilidad que involucre
el suelo de fundación con el objetivo de determinar la superficie potencial de falla (Ver Figura 12.2).
Figura 12.2 Análisis de estabilidad de un terraplén sin refuerzo construido sobre un suelo blando. Realizado en Ressa V2.0.
Si el factor de seguridad de la superficie potencial de falla rotacional es mayor a 1.3 (al final de la construcción)
el terraplén no requiere refuerzo. Si el factor de seguridad a la falla rotacional es menor a 1.3 (al final de la
construcción) el terraplén requiere refuerzo. Entonces se debe calcular la fuerza, Tg, necesaria para incrementar el
factor de seguridad a un valor confiable normalmente 1.3.
Tg = [(FS * MD) – MR] / [(R * Cos (θ - β)] (12.6)
Donde:
MD = Momento desestabilizante (W * x)
MR = Momento resistente (Σ cu * L) * R

Figura 12.3 Modelo de falla rotacional del terraplén para el diseño del refuerzo.
β=θ Para arcillas sensitivas, slurry, lechadas o arcillas marinas. Condiciones extremas.
β=θ/2 Si D/B < 0.4 y suelos con compresibilidad de moderada a alta, suelos arcillosos y turbas.
β=θ Si D/B ≥ 0.4 y suelos altamente compresibles. Arcillas blandas y turbas
12.3.7 Chequeo por desprendimientos laterales
Se debe de determinar el factor de seguridad al desprendimiento, teniendo en cuenta dos situaciones, la primera
que el bloque de terraplén se desprenda sin romper el geotextil y la segunda que el bloque de terraplén se desprenda
rompiendo el geotextil. Si el factor de seguridad al desprendimiento en los dos casos es mayor a 1.5 no se requiere
geotextil adicional para estabilizar este modo de falla, si el factor de seguridad es menor a 1.5 se requiere geotextil
adicional para llevar el refuerzo a un valor confiable. Esto se hace calculando los refuerzos adicionales.
Figura 12.4 Desprendimiento lateral del talud.
La ecuación para el cálculo del factor de seguridad por desprendimiento lateral es la siguiente:
FSDL = b * tan δsg / Ka * H (12.7)
Donde:
b = Ancho del hombrillo del talud
δsg = Ángulo de fricción entre el suelo del terraplén y el geotextil
Ka = Presión activa del suelo del terraplén
H = Altura del terraplén

349
12.3.8 Establecer la deformación tolerable del geotextil y calcular el módulo (J) del
refuerzo requerido con base en el ensayo a la tensión por el método de la tira ancha
(ASTM D 4595)
Recomendaciones basadas en el tipo de suelo a utilizar para la construcción del terraplén sobre suelos blandos
(Turbas):
• Módulo de refuerzo J = T / Egeotextil
• Suelos poco cohesivos Egeotextil = 5 al 10%
• Suelos cohesivos Egeotextil = 2%
• Turbas Egeotextil = 2 al 10%
Con base en los chequeos anteriores se determina el geotextil a utilizar.
Otros chequeos:
• Estimar la magnitud del asentamiento, usando métodos tradicionales de la geotecnia
• Establecer la secuencia, procedimientos constructivos, velocidad de avance de obra.
• Sistemas de subdrenaje y drenaje
• Establecer la instrumentación que se requiera en cada caso, celdas de carga, platinas de asentamiento, piezóme-
tros, presurómetros, strain gage etc.
• Afectación a construcciones vecinas
• Retroanálisis
Se requiere construir un terraplén de 2 m de altura para soportar una estructura de pavimento (Ver Figura 12.5).
Figura 12.5 Sección típica del terraplén.
• Propiedades de los Suelos
Suelo 1. MH
γ = 17 KN/m3
cu = 6 kPa

Suelo 2. GM
γ = 19.8 KN/m3
φ = 30°
c’ = 10 kPa
Suelo para construcción del terraplén
γ = 21.7 KN/m3
φ = 35°
• Factores de seguridad requeridos
FSmin > 1.5 Para condición a largo plazo
FSmin ≈ 1.3 Para condición a corto plazo
1. Chequeo de capacidad portante
La capacidad portante en términos no drenados es:
qult = cu * Nc
Nc = 4.14 + 0.5 (B/d)
B = Base del terraplén (m)
d = Profundidad estrato suelo de fundación (m)
Nc = 4.14 + 0.5 (31 / 4.5) = 7.6
qult = 6.0 kPa * 7.6 = 45.6 kPa
Presión de contacto:
Pcto sin geotextil = γ * h = 21.7 KN/m3
x 2 m
Pcto sin geotextil = 43.4 kPa
El cálculo del factor de seguridad por capacidad portante del terraplén sin tener en cuenta el geotextil es:
FSCP = 45.6 / 43.4
FSCP = 1.04 > 1.5 ⇒ No cumple
Con geotextil se logra una distribución de la presión de contacto y se calcula de la siguiente manera:
Pcto con geotextil = A γ / B
A = Área de sección transversal del terraplén
B = Base del Terraplén

351
Pcto con geotextil = [ (½ x (37 m + 15 m) 2 m) x (21.7 KN/m3
)] / 37m
Pcto con geotextil = 30.5
Nc = 4.14 + 0.5 (37 / 4.5) = 8.3
qult = 6.0 kPa * 8.3 = 49.5 kPa
Por lo tanto el factor de seguridad por capacidad portante teniendo en cuenta el sobreancho del geotextil en los
costados del terraplén es el siguiente:
FSCP = 49.5 / 30.5
FSCP = 1.63 ⇒ Cumple
2. Chequeo a la falla Rotacional de Base
A continuación se calcula el factor de seguridad de la falla rotacional de base sin refuerzo.
Nota: El valor mínimo del factor de seguridad al final de la construcción debe ser 1.3. Es recomendable usar un
programa de estabilidad de taludes.
Figura 12.6 Análisis de estabilidad del terraplén sin refuerzo.

Figura 12.7 Cuña de falla a tener en cuenta para el diseño.
Una vez corrido el programa de estabilidad de taludes se realizan los siguientes cálculos teniendo como datos de
entrada la geometría de la superficie de falla mostrada en el programa.
FS = 0.96 ⇒ Sin refuerzo
FSreq = (MR + Tg * R) / MD ≥ 1.3
R = 8.49 m
MR = (Σ cu * L) * R (Momento Resistente)
MR = (6.0 kPa * 18.4 m) * 8.49 m
MR = 937.3 KN
x = 4.0 m
MD = W * x (Momento Desestabilizante)
MD = 14.18 m2
* 21.7 KN/m3
* 4.0 m
MD = 1230.8 KN
FSreq = 1.3
Σ MR / Σ MD = (937.3 + Tg * 8.49] / 1230.8 = 1.3
Despejando Tg se obtiene la magnitud del refuerzo para la base del terraplén:
Tg = 78.06 KN/m
Tadm = Tult / FS
FS = FSID * FSFL * FSDQB
FS = 1.2 * 2.5 * 1.0 = 3.0
Geotextil Tejido T2400:
Tadm = 40.0 / 3.0
Tadm = 13.3 KN/m
N = 78.06 / 13.3
N = 5.8 ⇒ 6 Refuerzos

353
Geotextil Tejido TR4000:
Tadm = 65.0 / 3.0
Tadm = 21.6 KN/m
N = 78.06 / 21.6
N = 3.61 ⇒ 4 Refuerzos
Las capas deben estar espaciadas 0.15 m aproximadamente.
Adicionalmente se deben hacer cálculos de asentamientos, procedimiento constructivo, seguimiento durante el
procedimiento constructivo (Método Observacional).
BIBLIOGRAFÍA
• KOERNER R.M., Designing With Geosynthetics, 5 ED., U.S.A., 2005.
• HOLTZ R., Geosynthetic Engineering, 1997.
• CONSTRUCTION INDUSTRY RESEARCH AND INFORMATION ASSOCIATION, Soil Reinforcement With Geotextiles.

13REFUERZO DE CIMENTACIONES CORRIDAS
CON GEOSINTÉTICOS
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

REFUERZODECIMENTACIONESCORRIDASCONGEOSINTÉTICOS
357
13.1 INTRODUCCIÓN
Cuando se construyen estructuras sobre suelos de baja capacidad portante, éstos pueden transmitir una presión de
contacto de tal forma que se generan unas fuerzas de corte que pueden llegar a superar la resistencia al corte del suelo
de fundación, dando como resultado una falla por capacidad portante o por asentamiento en la cimentación.
Un adecuado diseño de capas de geosintético de alta resistencia a la tensión, instalados en la cimentación de una
estructura permite desarrollar un refuerzo a la tracción de tal forma que el factor de seguridad ante la falla por
efecto de la carga de la estructura aumente hasta un valor confiable.
El refuerzo con geosintéticos puede disminuir los desplazamientos horizontales, verticales y los asentamientos
diferenciales, aunque no se debe considerar que presente una disminución de los asentamientos por consolidación
primaria y secundaria.
La capacidad de carga última de cimentaciones superficiales puede mejorase incluyendo refuerzo de tensión como
geotextiles y geomallas en el suelo que soporta la cimentación. En este caso se va a utilizar la metodología de diseño
racional de Binquet y Lee para el problema de capacidad de carga admisible de cimentaciones superficiales que
descansan sobre suelo granular reforzado.
13.2 GENERALIDADES
Basados en resultados obtenidos por distintos estudios en los últimos 20 años, que pretenden evaluar los efectos de
reforzar el suelo en cuanto a la capacidad de carga de cimentaciones superficiales, se presentan algunos resultados
y una metodología que permite dimensionar el tipo de refuerzo a usar.
Estudios de laboratorio del Geosynthetic Research Institute sobre suelos finos, con saturaciones por encima del límite
plástico muestran el comportamiento presentado en la figura 13.1. En dichas pruebas se empleo geotextil tejido,
con distintas variaciones del número de capas, como se puede apreciar, se registra una mejora en la capacidad de
carga – soporte de la cimentación, luego de alcanzar un asentamiento considerable. Lo cual es de esperar, dado que
el geotextil se debe empezar a deformar antes que su beneficio como refuerzo se manifieste.
Figura 13.1 Prueba de capacidad de carga de una cimentación superficial redonda sobre arcilla blanda saturada
empleando como refuerzo geotextil tejido.

Las cimentaciones superficiales reforzadas con geosintéticos presentan una variación del modo de falla respecto a
las cimentaciones no reforzadas, a continuación se enumeran los modos de falla que pueden presentar en este tipo
de estructuras:
13.3.1 Falla por capacidad portante por encima de la primera capa de refuerzo
Este tipo de falla ocurre generalmente cuando la primera capa de refuerzo esta colocada a una profundidad, d,
mayor que 2/3B donde B es el ancho de la cimentación.
Figura 13.2 Falla por cortante arriba del refuerzo.
13.3.2 Falla por Pullout o longitud de empotramiento insuficiente
Esta corresponde a la longitud que se encuentra por detrás de la superficie de falla, en la cual se desarrollan las
fuerzas resistentes generadas por el coeficiente de fricción entre el suelo de relleno y el geosintético.
Figura 13.3 Falla por longitud de empotramiento insuficiente.
13.3.3 Falla por tensión del material de refuerzo
Aunque todos los tipos de falla se deben chequear para el diseño de la cimentación, este modo de falla es el que
se considera para el diseño del geosintético de refuerzo, y tiene en cuenta propiedades mecánicas tales como la
resistencia a la tensión del material de refuerzo.
Figura 13.4 Falla por tensión del material de refuerzo.

359
13.3.4 Falla por fluencia del material de refuerzo a largo plazo o creep
Esta se refiere a la deformación del material de refuerzo con el tiempo, debido a la aplicación de una carga constante
o repetitiva y que es menor a la resistencia última del material. Se ha demostrado que el fenómeno de creep para
geotextiles se ve reducido al cuantificar las deformaciones en condición confinada, sin embargo se recomienda
utilizar factores de reducción en la resistencia de diseño del material, que minimicen el efecto de este fenómeno en
la cimentación, controlando así los asentamientos que se puedan generar.
Figura 13.5 Falla del material por fluencia.
13.4.1 Localización de la superficie de falla
Para el modo de falla a tensión del material de refuerzo, la Figura 13.6 muestra el comportamiento de los materiales
frente al desarrollo de la superficie de falla cuando d/B es menor que 2/3, condición en la que es de mayor beneficio
la inclusión de refuerzo.
Figura 13.6 Mecanismo de falla baja cimentaciones reforzadas.
La Figura 13.6 muestra una condición idealizada para el desarrollo de la superficie de falla en el suelo, la cual consta
de dos zonas, la Zona I, localizada debajo de la cimentación, forma una cuña debido al asentamiento que se genera
por la aplicación de la carga. La Zona II es la que se localiza a los costados de la Zona I en la cual el suelo es empujado
hacia fuera y hacia arriba.

Los puntos que definen el límite entre las zonas I y II, se obtienen como el resultado de la localización del esfuerzo
cortante máximo debido a la aplicación de carga en la cimentación, para una profundidad dada. El esfuerzo cortante
τxy es el esfuerzo desarrollado a una profundidad z y a una distancia x medida desde el eje de la cimentación.
Integrando la ecuación de Bousinnesq, el esfuerzo cortante se calcula de la siguiente manera:

τxz
=
4 b qR x z2
(13.1)
π [(x2
+ z2
– b2
)2
+ 4 b2
z2
]
Donde:
b = Ancho medio de la cimentación o B/2
B = Ancho de la cimentación
qR = Carga por área unitaria de la cimentación
El límite exterior de la zona I se refiere a los puntos donde el valor del esfuerzo cortante es máximo para una
profundidad z. Xo es la distancia en la cual el esfuerzo cortante es máximo para una profundidad dada, esta distancia
es variable y se puede calcular mediante la siguiente figura:
Figura 13.7 Localización del esfuerzo cortante máximo para
una profundidad z, dado un ancho de cimentación B.
13.4.2 Disipación de esfuerzos por medio del refuerzo con geosintético
A continuación se muestran las fuerzas aplicadas sobre una capa de suelo ∆H no reforzada y reforzada, localizada
a una profundidad z de la cimentación, según la hipótesis mencionada anteriormente, ambos tipos de cimentación
poseen el mismo asentamiento Se.
• Caso no reforzado:
Las fuerzas presentes para este caso son las fuerzas F1 y F2, ambas verticales y S1 la fuerza cortante máxima localizada
a una distancia Xo.

361
Figura 13.8 Fuerzas actuantes en cimentaciones no reforzadas.
Por lo tanto las fuerzas aplicadas sobre la capa de suelo son las siguientes:
0 = F1 – F2 – S1
• Caso reforzado:
En el caso de la cimentación reforzada, las fuerzas verticales son F3 y F4, S2 la fuerza cortante máxima y T es la fuerza
desarrollada por la capa de refuerzo, y esta es vertical debido a la hipótesis de la deformación del refuerzo.
Figura 13.9 Fuerzas actuantes en cimentaciones no reforzadas.

Las fuerzas aplicadas sobre cada capa de suelo son las siguientes:
0 = F3 – F4 – S2 – T
Debido a que el asentamiento es el mismo para ambos casos:
F2 = F4
Reemplazando F2 en F4 en la ecuación del caso reforzado
T = F3 – F1 – S2 + S1 (13.2)
Por lo tanto la magnitud de las fuerzas F1 y F3 son causadas por el esfuerzo vertical generado por la aplicación de las
cargas qo y qR, y son calculadas como el área bajo la curva de la función del esfuerzo vertical entre 0 y Xo.
Para S1 y S2 se calculan los esfuerzos cortantes a una profundidad z y a una distancia Xo desde el eje de la cimentación,
causados por las cargas qo y qR.
F1 = ∫
Xo
σ (qo) dx

0
F3 = ∫
Xo
σ (qR) dx

0
S1 = τxz (qo) ∆H
S2 = τxz (qR) ∆H
Integrando y simplificando la solución de Bousinesq se tienen las siguientes ecuaciones:
F1 = A1 qo B (13.3)
F3 = A1 qR B (13.4)
S1 = A2 qo ∆H (13.5)
S2 = A2 qR ∆H (13.6)
Donde A1 y A2 están dados en función de z y B.
Figura 13.10 Variación de A1, A2, A3 con respecto a z/B.

363
Reemplazando las ecuaciones (13.3) – (13.6) en la ecuación (13.2) se obtiene:
T = A1 qR B – A1 qo B – A2 qR ∆H + A2 qo ∆H
T = qo (qR / qo – 1) (A1 B – A2 ∆H) (13.7)
Debido a que esta ecuación se desarrolló para una sola capa de refuerzo, si se tienen N capas bajo la zapata
separadas una distancia ∆H la fuerza T calculada en este caso es:
Tult = T / N (13.8)
Donde N es el número de refuerzos a incluir bajo la cimentación.
Combinando las ecuaciones (13.7) y (13.8), la ecuación para el cálculo de la fuerza a la que es sometida el refuerzo
es la siguiente:
T(N) = 1/N [qo (qR/qo – 1) (A1B – A2∆H)] (13.9)
Donde:
T(N) = Fuerza desarrollada por cada capa de refuerzo
N = Número de capas de refuerzo en la cimentación
qo = Carga admisible por área unitaria de la cimentación
qR = Carga aplicada por área unitaria de la cimentación
A1 = Factor para el cálculo de fuerzas verticales en el suelo
A2 = Factor para el cálculo de fuerzas cortantes en el suelo
B = Ancho de la cimentación
∆H = Separación vertical entre las capas de refuerzo
Una vez calculada la resistencia a la tensión requerida de cada capa, se determina la resistencia a la tensión admisible
en función los factores de reducción.

Tadm
=
Tult (13.10)
FS
Donde:
Tult = Resistencia última del geotextil o geomalla por el método de la tira ancha
Tadm = Resistencia a la tracción disponible del geotextil o geomalla
Los rangos para los factores de reducción se mencionan en la Tabla 3.1 y Tabla 3.2 del presente manual.

13.4.3 Cálculo de la longitud de refuerzo
Una vez calculada la fuerza que soportará cada capa de refuerzo, se debe revisar si la resistencia admisible del
refuerzo de la cimentación es mayor que la resistencia requerida, calculada en el paso anterior, si no es así, el
refuerzo podrá fallar por tensión o por Pullout.
La resistencia al Pullout se obtiene de la resistencia por fricción entre el suelo y el refuerzo. Esta corresponde a la
superficie de empotramiento por detrás de la zona de falla la cual es calculada por la siguiente ecuación:
FB = 2 tan δ [Fuerza Normal]
FB = 2 tanδ [(LDR) ∫
Xo
(qR) dx + (LDR) γ (Lo – Xo) (z + Df)] (13.12)

L0
Donde:
γ = Peso específico del suelo
Df = Profundidad de la cimentación
δ = Ángulo de fricción entre el geosintético y el suelo (ASTM D 5321)
La fuerza normal la definen la fuerza generada por la disipación de la carga de la cimentación y la fuerza generada
debido a la presión normal del suelo a la profundidad del refuerzo.
El término LDR se define como la razón de densidad lineal del refuerzo; para el caso de geotextiles LDR=1 debido
a que el geotextil cubre toda el área de refuerzo. Para el caso de geomallas pese a que estas no cubren un área de
forma constante debido a su estructura de costillas y aberturas, el refuerzo generado por las geomallas se debe
en gran parte al trabazón de los agregados entre sus aberturas, por lo que en términos de densidad de refuerzo la
geomalla se encuentra muy cercana a la unidad y por lo tanto el valor con el que se diseña es igual a 1.
Lo se calcula como la distancia a la que el esfuerzo σ(qR) es igual a 0.1 qR, este valor se puede calcular por medio de
la Figura 13.11 en función del ancho y de la profundidad.
Figura 13.11 Variación de Lo/B con respecto a z/B.

365
Simplificando el término de la integral, la ecuación queda de la siguiente forma:
FB = 2 tan δ (LDR) [A3 B qo (qR / qo) + γ (Lo – Xo) (z + Df)] (13.13)
Donde A3 esta expresada en función de la profundidad y el ancho de la cimentación (Ver Figura 13.10).
El factor de seguridad contra el Pullout del refuerzo es:

FSP
=
FB
≥ 1.5
(13.14)
T(N)
13.5 PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES
REFORZADAS
1. Con base en las propiedades geomecánicas del suelo de fundación determine la capacidad portante admisible, qadm.
2. Según las propiedades ingenieriles del suelo de mejoramiento. establezca el peso unitario total, y ángulo de
fricción del material.
3. Según el ancho de cimentación, B, preestablecido, suponga la profundidad de la primera capa de refuerzo,
d, y el número de capas, N. La ubicación más efectiva del refuerzo con geosintéticos se produce cuando la
profundidad de la capa superior cumple que d < 2/3 B. Para la ubicación de la capa más baja del refuerzo se
tiene en cuenta el bulbo de presiones del cimiento donde se recomienda que esta debe estar a una distancia de
menor o igual a 2B.
4. Calcule la magnitud de qR para la cimentación reforzada con el geosintético:
qR = QL / B
Donde:
QL = Carga lineal sobre el cimiento
B = Ancho del cimiento
5. Calcule la fuerza requerida por cada capa del refuerzo utilizando la ecuación (13.9). Se recomienda realizar una
tabla especificando la profundidad de cada capa, y los cálculos necesarios para calcular la magnitud del refuerzo
(Ver sección 13.5).
6. Determine los factores de reducción del material de refuerzo según las condiciones del proyecto y las Tablas 3.1
y 3.2 del presente manual.
7. Compare la fuerza desarrollada por el refuerzo del cimiento, T(N), con la resistencia admisible de los geosintético
disponibles para la aplicación de refuerzo y seleccione el más apropiado con base en que el factor de seguridad
sea mayor a la unidad.
8. Calcule la resistencia por fricción del refuerzo con geosintético por longitud unitaria de cimentación, FB, utilizando
la ecuación (13.13) y verificando que la longitud de empotramiento sea suficiente para cada una de las capas de
refuerzo. Tenga en cuenta que la distancia mínima de empotramiento no puede ser menor a 0.5 m.
9. Realice el esquema del diseño final de la cimentación teniendo en cuenta el número de capas, la profundidad,
la separación y el tipo de refuerzo empleado de las mismas.

Para la construcción de una bodega que tendrá 4 pisos en el frente y una altura de 12.0 m en el sitio de almacenaje,
se diseñó una cimentación conformada por zapatas corridas con un ancho de 2.0 m. Se desea reforzar la cimentación
debido a que la capacidad portante última del suelo de fundación es de 51 Ton/m2
y el ancho de cimentación debe
ser mantenido, debido a las condiciones específicas del sitio del proyecto.
Diseñe el refuerzo de la cimentación empleando geosintéticos, sabiendo que las cargas previamente estimadas por
metro lineal de cimentación son inferiores a 70 Ton/m. Utilice los siguientes parámetros:
Las propiedades geomecánicas del suelo de mejoramiento son:
φ = 34°
γT = 19 KN/m3
Solución:
1. Cálculo de capacidad portante admisible y cargas aplicadas sobre el cimiento
Ancho de la cimentación:
B = 2.0 m
Determinar la capacidad admisible de carga para el suelo sin refuerzo es:
qult = 51.0 Ton/m2
qadm = qult / 3
qadm = 17.0 Ton/m2
qadm
≈ 170 kPa
Determinar la carga sobre la cimentación por metro lineal:
qR = QL / B
qR = 70.0 Ton/m / 2.0 m
qR = 35.0 Ton/m2
qR ≈ 350 kPa
2. Diseño de la conformación de las capas de refuerzo
• Profundidad de la primera capa de refuerzo, “d”, en este caso:
d = 0.5 m
• Profundidad de la capa más baja de refuerzo, “u”, en este caso:
u < 4.0 m

367
• Separación entre capas, “∆H”, se recomienda que la separación entre las capas de refuerzo sea uniforme para
la conformación de la base de la cimentación, y que este a su vez sea un valor constructivamente viable, en
este caso:
∆H = 0.40 m
• Número de capas de refuerzo, N, se supone un valor inicial del número de las capas de refuerzo y se verifica
con el cálculo de diseño si el valor es aceptable. En general el número de capas de refuerzo para las bases de
cimentaciones no debe ser mayor que 7, en este caso:
N = 3
3. Resistencia a la tensión requerida del refuerzo
A1, A2: se obtienen de la gráfica de variación de z/B de Binquet y Lee (Ver Figura 13.10)
Tabla 13.1 Cálculo de la resistencia a tensión del geosintético
4. Selección del geosintético de refuerzo
a. Refuerzo con geotextil tejido:
La resistencia a la tensión última por el método de la tira ancha (ASTM D-4595) del geotextil tejido TR4000 es:
Tult = 65 kN/m (En el sentido mas desfavorable)

Tadm
=
Tult
FRDI x FRFL x FRDQB

Tadm
=
65
1.1 x 2.0 x 1.0
Por lo tanto la resistencia a la tensión admisible del geotextil TR4000 es:
Tadm = 29.5 kN/m < T(N) ⇒ No Cumple
Debido a que Tadm < T(N) se puede añadir una capa más de refuerzo, con el fin de distribuir en un mayor numero de
capas, de modo que la resistencia del geotextil sea apropiada.

Para N = 4 capas la fuerza del refuerzo es:
Tabla 13.2 Cálculo de la resistencia a tensión del geosintético
En este caso con 4 capas, Tadm > T(N), por lo que el geotextil tejido TR4000 cumple con la resistencia solicitada por
la estructura.
b. Refuerzo con geomalla biaxial coextruída:
Con base en la Tabla 13.2 donde se observa que la T(N)max requerida empleando 4 capas de geosintético es de 26.63
kN/m. La geomalla LBO302 tiene una resistencia última de 30 kN/m por lo tanto Tult > T(N), entonces la geomalla es
una opción para el refuerzo de la cimentación.
Para el caso de las geomallas en aplicaciones de refuerzo de cimentaciones se emplea la Tult debido a que estas
desarrollan su resistencia máxima a menor elongación debido a su rigidez, además el efecto de fluencia se reduce
en este tipo de refuerzo debido a las propiedades intrínsecas y de construcción del material.
5. Cálculo de la resistencia del geosintético debido a la fricción
Empleando la ecuación (13.13) se calcula la resistencia por fricción del refuerzo de cada capa, junto la longitud total
de cada capa de refuerzo según la Figura 3.9, donde la longitud de refuerzo de cada capa debe ser de 2Lo.
Posteriormente se calcula el factor de seguridad por Pullout del refuerzo teniendo en cuenta la ecuación (13.15).
En este caso debido a que la resistencia al corte generada por las capas de refuerzo y el material granular es
mucho mayor que la resistencia al corte requerida por el geotextil (Ver Tabla 13.3), se puede reducir la longitud de
empotramiento en las capas inferiores, sin afectar el diseño del refuerzo. (Ver Figura 13.12).
Tabla 13.3 Resistencia al Pullout del material de refuerzo

369
6. Esquema del refuerzo de la cimentación
Una vez modificadas las longitudes de refuerzo de las capas inferiores se realiza un esquema del refuerzo
de la cimentación, teniendo en cuenta la separación y longitud de las capas.
Figura 13.12 Refuerzo de la cimentación.
BIBLIOGRAFÍA
• DAS B.M., Principios De Ingeniería De Cimentaciones, Capítulos 3 y 4, 4 ED.,2004.
• KOERNER R.M., Designing With Geosynthetics, 5 ED., U.S.A., 2005.

14PROTECCIÓN DE GEOMEMBRANAS
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

PROTECCIÓNDEGEOMEMBRANAS
373
14.1 GENERALIDADES
La impermeabilización de las obras de infraestructura en diferentes campos de aplicación empleando geomembranas
sintéticas, cada día es más frecuente, ya que este sistema trae consigo ventajas económicas, técnicas y ambientales,
estas últimas constituyéndose 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.
Debido a que estos sistemas, se instalan en obras de infraestructura, donde están en contacto directo con diferentes
tipos de suelo los cuales pueden tener tamaños de partículas considerables con superficies angulares, o suelos con
superficie irregular, es posible que se genere una afectación en la estructura de la geomembrana, deteriorando de
esta manera, la total estanqueidad del sistema cuando se utiliza este tipo de materiales.
La durabilidad de un sistema de impermeabilización con geomembrana deberá tener en cuenta el diseño y la
instalación de un geosintético que la proteja, evitando los problemas mencionados, generando un aporte a la
calidad de este tipo de obras.
Este tipo de sistemas se ha empleado principalmente en proyectos donde se involucre la construcción de:
recubrimiento de canales, reservorios, rellenos sanitarios, lagunas de oxidación, piscinas de lixiviados, control de
filtración en presas de tierra, canchas de relave, pondajes, espejos de agua, lagunas artificiales, etc.
14.2 INTRODUCCIÓN
Este documento es una guía práctica para diseñar geotextiles no tejidos punzonados por agujas para la protección
de geomembranas, de tal forma que se escoja el geotextil más conveniente, técnica y económicamente para cada
proyecto. En esta metodología se diseña únicamente para geotextiles no tejidos, porque estos geosintéticos presentan
una resistencia mecánica que evita que las geomembranas sufran punzonamiento y tienen una elongación mayor
al 50% lo que les permite soportar sucesivas contracciones y dilataciones que experimenta la geomembrana por
efecto de la variación térmica, situación que no puede ser soportada por un geotextil tejido. Adicionalmente los
geotextiles no tejidos facilitan la instalación de la geomembrana cuando se está en presencia de aguas freáticas,
haciendo que las obras de instalación sean más limpias y permitan realizar un mejor procedimiento para el sellado
de la geomembrana.
Figura 14.1 Aplicación de protección de geomembranas.

Otra ventaja de este tipo de geotextil es que funciona como elemento drenante bajo la geomembrana, permitiendo
conducción de gases y líquidos emergentes del subsuelo, los cuales podrían afectar la elongación inicial de la
geomembrana deteriorando su correcto funcionamiento.
La metodología para escoger el geotextil más adecuado para la aplicación de protección se basa en la resistencia
al punzonamiento de la geomembrana. En esta metodología se determina la presión que actúa sobre el geotextil,
bajo unas determinadas condiciones y se verifica que el geotextil seleccionado resista el punzonamiento que se
pueda generar.
Con respecto a la geomembrana y al material de protección, el análisis teórico demuestra que la resistencia al
punzonamiento de la geomembrana se puede mejorar bajo las siguientes condiciones:
• Al incrementar el espesor de la geomembrana, el análisis realizado por Wilson-Fahmy, Narejo y Koerner muestra
que la resistencia al punzonamiento se incrementa linealmente con relación al espesor. Si se incrementa el
espesor de 1.5 a 2.5 mm el incremento de la resistencia al punzonamiento puede ser de 1.7 veces. Según esto
el incremento de espesor puede ser benéfico para la resistencia al punzonamiento de la geomembrana, si la
resistencia de la geomembrana es cercana al valor requerido.
• El uso de un material de protección, en este caso un geotextil no tejido punzonado por agujas, es una solución para
el mejoramiento de la resistencia al punzonamiento de la geomembrana. Por ejemplo, la utilización de un geotextil
no tejido NT4000 generará un incremento en la resistencia al punzonamiento de la geomembrana entre 4 a 10
veces comparado con 1.7 generado por el incremento del espesor de la geomembrana de 1.5 a 2.5 mm.
• El incremento del espesor, o masa unitaria del material de protección, incrementará de 8 a 25 veces la
resistencia al punzonamiento de la geomembrana con un geotextil no tejido NT7000. De esta forma a medida
que la masa unitaria se ve incrementada por el cambio de geotextil, la resistencia al punzonamiento aumenta
considerablemente.
Como se dijo anteriormente, este capítulo se basa en el diseño del geotextil como material de protección, utilizando la
metodología planteada por Wilson-Fahmy, Narejo y Koerner, expuesta en 1996, a través de trabajos técnicos del GRI.
Este método usa la ecuación tradicional de factor de seguridad:

FS =
Padm (14.1)
Preq
Donde:
FS = Factor de seguridad (en este caso contra el punzonamiento de la geomembrana).
Padm = Presión admisible usando diferentes tipos de geotextiles y condiciones específicas
del lugar.
Preq = Presión real debida al contenido del relleno o depósito superficial.
Se ha obtenido una relación empírica para el cálculo del Padm basado en un gran número de ensayos y pruebas del
método de punzonamiento hidrostático de la norma ASTM D5514, la cual se muestra en la siguiente ecuación, y utiliza

375
factores de modificación y de reducción con el fin de tener en cuenta las condiciones de campo y comportamiento
de los materiales.

Padm
= 450
M 1 1 (14.2)
H2
FMS x FMDR x FMA FRFL x FRDQB
Donde:
Padm = Presión admisible (kPa)
M = Masa por unidad de área (g/m2
)
H = Altura Efectiva de la Protuberancia (mm)
FMS = Factor de Reducción por la forma de la protuberancia
FMDR = Factor de Modificación por Densidad del Relleno
FMA = Factor de Modificación por efecto de Arco en Sólidos
FRFL = Factor de Reducción por fluencia del material a largo plazo
FRDQB = Factor de Reducción por degradación química y biológica a largo plazo
Además de debe cumplir la siguiente condición:
Padm = 450 * M / H2
≥ 50 kPa (14.3)
Donde 50 kPa es la resistencia al punzonamiento de una geomembrana de 1.5 mm o 60 mil sin geotextil de protección.
A continuación se muestra el significado de cada factor y los valores típicos que cada uno de estos puede tomar,
según las condiciones de cada proyecto.
14.3.1 Factor de seguridad global
El factor de seguridad global debe ser mínimo de 2.0, sin embargo para cierto tipo de condiciones el factor de
seguridad requerido puede ser mayor. Por ejemplo se debe utilizar un factor de seguridad mayor en proyectos en
los cuales la subrasante contenga un alto contenido de rocas aisladas de gran tamaño en su superficie. Este factor
también se puede ver afectado por el tipo de instalación de la geomembrana.
El objetivo de este factor de seguridad es garantizar un diseño adecuado para la protección de geomembranas,
evitando que estas fallen por punzonamiento durante su período de servicio. En proyectos de rellenos sanitarios la falla
de la geomembrana puede ocasionar filtración de lixiviados al subsuelo y posteriormente a las aguas subterráneas,
generando un foco de contaminación de difícil detección. Para los reservorios la falla de la geomembrana puede
ocasionar pérdida en los niveles de líquido almacenado.

Los factores de seguridad global se encuentran en la siguiente tabla:
Tabla 14.1 Factores de seguridad global para el diseño
14.3.2 Factores de modificación
Este tipo de factores son propuestos con el fin de representar de mejor forma las condiciones de campo del material
de protección en el diseño. Los factores de modificación son iguales o menores a 1.0, y deberán ser tomados de las
tablas que se muestran a continuación.
• Factor de modificación por forma de la protuberancia
Estos factores fueron propuestos con base al ensayo hidrostático de presión por punzonamiento de la norma ASTM
5514, según la cual se estableció que el valor de presión resistente más alto es alcanzado cuando las rocas tienen
forma redondeada, seguidas de las semiredondeadas y finalmente la menor resistencia a la presión es la generada
por rocas de forma angular, en las que su efecto es casi el mismo que el generado por los conos truncados en
el ensayo de falla a presión. Debido a que el factor de modificación es inversamente proporcional a la presión
admisible, los factores para rocas redondeadas y semiredondeadas son menores a la unidad, es decir que aumenta
la presión admisible a la que puede ser sometido el material de protección y la geomembrana.
Tabla 14.2 Factor de Modificación por Forma de la Protuberancia
• Factor de modificación por densidad del relleno
Según las pruebas realizadas por Wilson-Fahmy, Narejo y Koerner se pudo demostrar que la presión ad-
misible para protuberancias concentradas es mucho mayor que para protuberancias aisladas. Basados en
los resultados, se llegó a un factor de modificación de 0.5 que estima el efecto generado por rocas con-
centras en relación a estas mismas pero ubicadas de forma aislada. Para poder hacer una comparación del
comportamiento de la geomembrana sobre protuberancias aisladas, en la siguiente tabla se encuentran
los factores según su tamaño y forma de ubicación.

377
Tabla 14.3 Factor de Modificación por Densidad del Relleno
• Factor de modificación por efecto de arco en sólidos
Este factor tiene en cuenta el tipo de material o de carga a la que es sometida la geomembrana. La resistencia
al punzonamiento de la geomembrana bajo cargas geoestáticas, puede llegar a ser hasta 6 veces mayor que la
resistencia de la geomembrana bajo una carga hidrostática, este efecto se atribuye a la capacidad de los suelos para
disipar las cargas aplicadas en función de la profundidad y a la compresibilidad del mismo, propiedad que carecen
los líquidos, por lo que este efecto tenderá a aliviar el esfuerzo que es transmitido a la geomembrana y a su material
de protección.
Tabla 14.4 Factor de Modificación por Efecto de Arco en Sólidos
14.3.3 Factores de reducción
Una vez presentados los factores de modificación establecidos según el tipo y tamaño de partículas presentes en el
suelo de instalación del sistema, se presentan los factores de reducción los cuales son aplicados para garantizar la
integridad de la geomembrana. Se consideran dos factores, el primer factor involucra la fluencia de los materiales
a largo plazo, y el segundo factor tiene en cuenta la posible acción de degradación química y biológica debido a la
acción de agentes presentes en el lugar del proyecto.
Los factores de reducción son iguales o mayores a 1.0, y deberán ser tomados de las tablas que se muestran a
continuación.
• Factor de reducción por fluencia a largo plazo
Como se puede ver en la Tabla 14.5 los factores de reducción por fluencia a largo plazo son relativamente menores
a los encontrados en la literatura para geotextiles sometidos a tensión. Esto se debe a que la geomembrana y el
material de protección al estar ambos sometidos a punzonamiento, con el tiempo se verán afectados positivamente
por el efecto de fluencia, lo cual hará que la longitud inicial sin apoyo del material contra el suelo disminuya con el
pasar del tiempo. De esta forma, los esfuerzos de la geomembrana y del material de protección son reducidos.

Con base a lo anterior el factor por fluencia requerido para la protección de geomembranas es menor comparado
con el requerido por el mismo material sometido a esfuerzos de tensión constantes.
Tabla 14.5 Factor de Reducción por Fluencia
• Factor de reducción por degradación química y biológica a largo plazo
Para este factor se debe tener en cuenta la posible acción de agentes externos los cuales puedan afectar la integridad
del sistema, por ejemplo roedores, hongos, bacterias, entre otros, los cuales pueden generar degradación del
material, sin embargo debido al alto peso molecular de los materiales con los cuales se fabrican los geosintéticos el
efecto de estos agentes sobre el material es mínimo.
Para el caso de degradación por sustancias químicas el efecto que tienen estas sobre el material puede ser más
decisivo a la hora del diseño, es el caso de rellenos sanitarios (ver Tabla 14.6), donde se debe evaluar el tipo de
lixiviado generado por el tipo de desechos que conforman el relleno. Este es el único caso en el cual un factor
químico pueda amenazar la integridad del sistema.
Tabla 14.6 Factor de Reducción por degradación química y biológica a largo plazo
14.3.4 Cálculo de la masa unitaria del geotextil de protección
1. Estimar la presión admisible, en función de la masa unitaria del geotextil, M, utilizando la Ecuación (14.2), y
aplicando los factores de modificación y reducción, según apliquen. Teniendo en cuenta lo siguiente:
H de Piedras Aisladas = Altura real de Protuberancia
H de Piedras Compactadas = Mitad del Tamaño Máximo de Piedras
2. Estimar la presión actuante sobre la geomembrana, aplicando la siguiente ecuación:
Preq = h * γ (14.3)

379
Donde:
γ = Peso Unitario del material de relleno o líquido (kN/m3
)
h = Altura de Diseño del material de relleno o profundidad del líquido ó sólido (m)
Preq = Presión actuante sobre la geomembrana (kPa)
3. Los parámetros de la ecuación (14.2) pueden ser asumidos o especificados según las consideraciones específicas
de obra. El peso unitario típico de residuos sólidos puede estimarse como 12.56 kN/m3
, en caso que no se
tuvieran datos específicos del proyecto. De la misma manera el peso unitario de la mayoría de los líquidos puede
ser aproximado al peso unitario del agua, es decir, 9.81 kN/m3
.
4. Calcular la masa por unidad de área requerida, para el geotextil de protección, teniendo en cuenta la ecuación
(14.2) y la Tabla 14.1.
5. Verificar que se cumpla la condición presentada en la ecuación (14.3) para verificar el aporte del geotextil de
protección.
6. Seleccione el geotextil de protección apropiado, seleccione un geotextil no tejido punzonado por agujas, tenien-
do en cuenta el valor de masa unitaria (M) mayor o igual al calculado en el paso anterior.
7. Debe anotarse que el método presentado se basa en la aplicación de geotextiles no tejidos punzonados por
agujas, hechos de polímeros vírgenes; esta teoría no aplica a otro tipo de geotextil o material de protección.
Para la construcción de un relleno sanitario, se tiene una superficie que tiene rocas aisladas en la subrasante, sobre
la cual se va a colocar una geomembrana de HDPE de 1.5 mm de espesor. Determinar la masa unitaria del geotextil
requerido, asumiendo una altura de protuberancia de 25 mm. La máxima altura del relleno es de 10 metros, con un
peso unitario de 12.5 kN/m3
.
Solución:
Usando las tablas de los factores de modificación y factores de reducción; y asumiendo que la altura efectiva de
protuberancia es la real (por ser aislada), se deberán aplicar los siguientes datos:
• Altura Efectiva de Protuberancia:
H = 25 mm
• Factores de Modificación:
FMS = 0.5
FMDP = 1.0
FMA = 0.5

• Factores de Reducción:
FRFL = Es función del gramaje, M
FRDQB = 1.30
• Factor de Seguridad Global:
Se debe determinar el peso unitario del geotextil de protección, capaz de proveer un factor de seguridad de 5.0,
según la Tabla 14.1 en el cual se asume una condición de piedras aisladas con una altura de protuberancia efectiva
de 25 mm.
La Presión admisible sobre la geomembrana puede ser calculada así:
Padm = FS x Preq
Padm = 5.0 x 12.5 kN/m3
x 10 m = 625 kPa

Este valor es expresado en términos de la masa unitaria desconocida del geotextil y del FRFL, como sigue:
Padm
= 450
M 1 1
H2
FMS x FMDR x FMA FRFL x FRDQB

De donde se puede deducir que:
M =
Padm x H2
(FMS x FMDR x FMA) (FRFL x FRDQB)
450
M = 625 kPa x (25mm)2
x (0.5 x 1.0 x 0.5) (FRFL x 1.3) / 450
M = 282.2 x FRFL
Al revisar la Tabla 14.5 para el factor de reducción por fluencia a largo plazo observamos que para alturas de
protuberancias de 25 mm el factor recomendado es de 1.5:
M = 282.2 x 1.5
M = 423 g/m2
Finalmente se debe seleccionar el geotextil con base a la masa unitaria calculada y comparada con las especificaciones
dadas por el fabricante.
Bajo las anteriores condiciones, se recomienda emplear Geotextil no tejido punzonado por agujas NT7000 con las
siguientes propiedades mecánicas.
Resistencia a la tensión GRAB (ASTM D 4632): 1720 N
Resistencia al Punzonamiento (ASTM D 4833): 910 N
Resistencia al estallido (ASTM D3786): 4830 kPa
BIBLIOGRAFÍA
• KOERNER, R., Designing with Geosynthetics, Prentice Hall, 5 ED., 2005.

15GEOMEMBRANAS
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

GEOMEMBRANAS
383
15.1 INTRODUCCIÓN
El crecimiento en la conciencia ambiental, así como el desarrollo de nuevas tecnologías es claramente una facilidad
en el control de agentes contaminantes, no sólo en el manejo de basuras, sino también en el manejo de residuos
producidos por las grandes industrias. Es así como las geomembranas ayudan al desarrollo ambiental y a la protección
del ecosistema.
Las geomembranas representan el segundo grupo más importante de geosintéticos en ventas detrás de los geotextiles,
sin embargo en volúmenes de dinero son las geomembranas las que ocupan el primer lugar. Su crecimiento ha
sido estimulado por regulaciones gubernamentales, las cuales hasta el momento apenas se están desarrollando en
nuestro país. Las geomembranas en si son hojas delgadas de materiales poliméricos utilizados principalmente como
recubrimientos y cubiertas de almacenamiento de materiales sólidos y líquidos.
Las geomembranas han sido empleadas en proyectos tales como cubiertas flotantes, rellenos sanitarios, lagunas de
oxidación, reservorios, pondajes, recubrimientos expuestos a la luz solar en taludes, impermeabilización de superficies,
etc. Su durabilidad es estimada de acuerdo a la vida útil que sea especificada por el fabricante, comúnmente para
geomembranas HDPE (Polietileno de alta densidad) o LLDPE (Polietileno de baja densidad) se considera alrededor de
20 años. Otros tipos de geomembranas que de igual manera son generalmente usadas poseen una menor vida útil
expuestas a la luz solar y por lo tanto deben ser cubiertas con suelo o con material de sacrificio, como puede ser un
geotextil reemplazable.
Finalmente, para detenernos en la durabilidad y la vida de servicio de las geomembranas, tenemos que remitirnos
a la experiencia, donde hace 15 años los conceptos originales decían que los geosintéticos eran fáciles de instalar
pero no durarían largo tiempo. Los pensamientos actuales han cambiado drásticamente y se tienen experiencias
reales sobre la larga vida y servicio de los geosintéticos, eso sí con gran preocupación acerca de la correcta selección
e instalación de los mismos. Claramente los geosintéticos deben sobrevivir los procesos de instalación si se quiere
cumplan con su periodo de servicio.
El uso de las geomembranas en el diseño de barreras impermeables es una alternativa valida y en muchos casos se
utiliza como complemento a las alternativas tradicionales. El empleo de este geosintético presenta las siguientes
características:
• Son materiales homogéneos, de propiedades completamente cuantificables.
• Bajo una adecuada instalación, sus propiedades no sufren modificaciones durante el proceso constructivo.
• Son una alternativa más económica sobre todo en proyectos donde el tiempo de construcción es un factor
importante del costo.
• Minimizan el impacto ambiental en las obras y permiten un mejor aprovechamiento de los volúmenes disponibles.
La metodología que se presenta a continuación permite seleccionar la geomembrana más adecuada para ser
instalada como barrera impermeable, garantizando la protección del ecosistema en cada una de las aplicaciones
como pueden ser en reservorios de agua, en rellenos sanitarios, en recolección de lodos generados de los procesos
industriales, en lagunas de oxidación, etc.
El diseño por función consiste en evaluar la principal aplicación para la cual se utiliza la geomembrana y calcular
el valor requerido para esa propiedad en particular. En el caso del diseño para la geomembrana, se comparan las

resistencias del material con el valor requerido en el diseño para una misma propiedad, obteniendo un factor de
seguridad global FSg.
FSg
=
Resistencia Admisible
⇒ FSg
> 1
Resistencia Requerida
Donde:
Resistencia disponible: Resistencia última del ensayo de laboratorio que simula las condiciones reales del
proyecto sobre los factores de reducción.
Resistencia requerida: Valor obtenido del cálculo mediante una metodología de diseño que simula las
condiciones reales del proyecto.
15.2.1 Diseño del Espesor
El espesor necesario de una geomembrana dependerá del polímero con que esté fabricada dicha membrana debido
a los comportamientos tan distintos a la fluencia de cada uno de los materiales.
Para el cálculo del espesor se realiza un equilibrio límite teniendo en cuenta la posible deformación en la geomembrana
como se muestra a continuación:
Figura 15.1 Modelo de diseño utilizado para calcular el espesor de la geomembrana.
Σ Fx = 0
T cos β = FUσ + FLσ + FLT
T cos β = σn tan δU (x) + σn tan δL(x) + 0.5 (2T sin β/ x) (x) tan δL

T =
σn x (tan δU + tan δL) (15.1)
cos β − sin β tan δL
La tensión inducida en la geomembrana es igual al esfuerzo admisible por el espesor.
T = σadm t

GEOMEMBRANAS
385
Donde:
T = Tensión movilizadora en la geomembrana
σadm = Esfuerzo admisible en la geomembrana
t = Espesor de la geomembrana
Entonces reemplazando estos valores en la ecuación 15.1 se tiene que:
t = σn x (tan δU + tan δL) (15.2)
σadm ( cos β − sin β tan δL)
Donde:
β = Ángulo que forma el movimiento de la geomembrana a tensión con la horizontal
FUσ = Fuerza de fricción sobre la geomembrana debido al suelo de cubierta (para suelos
de cubierta demasiado delgados, la fracturación de este puede ocurrir por tensión,
en estos casos este valor suelo despreciable)
FLσ = Fuerza de fricción debajo de la geomembrana debido al suelo de cubierta
FLT = Fuerza de fricción debajo de la geomembrana al componente vertical de T
admisible
σn = Esfuerzo aplicado por el material de relleno
δU = Ángulo de fricción entre la geomembrana y el material superior (ASTM D 5321)
δL = Ángulo de fricción entre la geomembrana y el material inferior (ASTM D 5321)
x = Distancia de movilización de la deformación de la geomembrana
Tabla 15.1 Ángulos de fricción geomembrana - suelo y geomembrana - geotextil
Según ensayo ASTM D 5321

Figura 15.2 Distancia de movilización de la deformación de la geomembrana HDPE Vs Esfuerzo.
15.2.2 Estabilidad de la Cobertura del Relleno
Las geomembranas por lo general deben ser recubiertas, con el recubrimiento se busca protección adicional contra la
oxidación, protección contra la degradación ultra-violeta, protección contra las altas temperaturas que incrementan
la alta degradación, protección contra el punzonamiento y el rasgado por materiales angulares, protección ante
posibles daños accidentales o intencionales. Usualmente se suelen cubrir con espesores pequeños de suelo, que
generalmente tienen la tendencia a deslizarse sobre los taludes, motivo por el cual este chequeo se basa en las
condiciones de equilibrio límite entre el subsuelo, la geomembrana y el suelo de recubrimiento asumiendo que estos
tienen un espesor uniforme.
Figura 15.3 Fuerzas actuantes con suelos de cobertura sobre la geomembrana de recubrimiento,
con profundidad del suelo constante.
Para realizar el cálculo de la estabilidad de la cobertura se chequea un F.S. por equilibrio límite.
FS = Fuerzas Resistentes
Fuerzas Actuantes

GEOMEMBRANAS
387
FS = N tan δU (L) + Tadm
W sin β (L)
FS = (W cos β) tan δU (L) + Tadm
W sin β (L) (15.3)
Donde:
W = Peso del material de relleno
β = Ángulo de inclinación del talud con la horizontal
δU = Ángulo de fricción entre la geomembrana y el material superior
L = Longitud de la inclinación
Tadm = σadm * t, Fuerza de tensión en la geomembrana
Se obtienen diferentes factores de seguridad para diferentes longitudes de inclinación y se escoge la longitud con la
cual se obtenga un FS mínimo de 1 para garantizar que no habrá deslizamiento de la capa de suelo.
15.2.3 Diseño de la Longitud y Zanja de Anclaje
Para este chequeo, se tiene en cuenta un estado de esfuerzos dentro de la zanja de anclaje y su mecanismo de
resistencia. En la profundidad de la zanja de anclaje se tienen fuerzas laterales actuando sobre la geomembrana,
más específicamente una presión activa de tierras tendiendo a desestabilizar el sistema y una presión pasiva de tierra
que lo tiende a soportar.
Figura 15.4 Sección transversal de la longitud de desarrollo de una geomembrana
con zanja de anclaje y fuerzas actuantes.

Σ Fx = 0
Tadm cos β = FUσ + FLσ + FLT – PA + PP
Tadm cos β = σn tan δU (LRO) + σn tan δL(LRO) + 0.5 (2Tadm sin β/ LRO) (LRO) tan δL – PA + PP
Tadm
=
σn LRO (tan δU + tan δL) – PA + PP (15.4)

PA = (0.5 γAT dAT + σn) KA dAT
PP = (0.5 γAT dAT + σn) KP dAT
Donde:
LRO = Longitud de desarrollo
PA = Presión activa de tierras contra el material de relleno de la zanja de anclaje
PP = Presión pasiva de tierras contra el suelo in-situ de la zanja de anclaje
γAT = Peso Específico del suelo de la zanja de anclaje
dAT = Profundidad de la zanja de anclaje
σn = Esfuerzo normal aplicado por el suelo de cobertura
KA = Coeficiente de presión de tierra activa = tan2
(45 - φ/2)
KP = Coeficiente de presión de tierra pasiva = tan2
(45 + φ/2) = 1/KA
φ = Ángulo de fricción del suelo respectivo
Entonces resolviendo para la ecuación (15.4) se tendrían dos incógnitas, motivo por el cual es necesario asumir una de
las dos variables y calcular la otra en un proceso iterativo, hasta que se encuentre un dato consistente constructivamente
viable tanto para la longitud de desarrollo (LRO) como para la profundidad de la zanja de anclaje (dAT).
15.2.4 Chequeo por supervivencia
Después de haber escogido la geomembrana aplicando la metodología de diseño, se debe considerar adicionalmente
procesos de transporte, manejo e instalación, los cuales están fuera del alcance del diseñador. Únicamente mediante
especificaciones estrictas y un aseguramiento de la calidad en la construcción, la geomembrana puede sobrevivir la
instalación y cumplir adecuadamente con la función para la cual fue especificada e instalada.
Mientras una geomembrana es transportada, manipulada e instalada, puede ser vulnerable al rasgado,
punzonamiento e impacto. Situaciones como, caída de herramientas sobre el material, tránsito de personas sin un
calzado adecuado, automóviles o camiones sobre la geomembrana sin material de protección, fuertes vientos, entre
otros, son situaciones “comunes” durante el proceso de instalación. Estos eventos pueden ocurrir accidentalmente,
por vandalismo o por la falta de cuidado en el trabajo de instalación.
En la tabla 15.2 se relacionan algunas propiedades mecánicas de la geomembrana, resistencia a la tensión,
susceptibilidad al rasgado, punzonamiento y daño por impacto. El espesor es una propiedad física relacionada con
el comportamiento mecánico, donde el incremento presentado puede ser en algunos casos lineal o exponencial. Por

GEOMEMBRANAS
389
esta razón, agencias internacionales requieren un espesor mínimo bajo cualquier circunstancia. Sin embargo más
allá de un simple valor para todas las condiciones, el espesor mínimo y sus propiedades subsecuentes deben estar
relacionadas con las condiciones especificas del sitio. La Tabla 15.2 nos muestra valores a cuatro grados diferentes
de supervivencia.
Tabla 15.2 Valores mínimos recomendados para supervivencia
de la geomembrana asociada al proceso de instalación
Fuente: Designing With Geosynthetics 5ta. Edición. Robert Koerner. – Adaptada a materiales disponibles en el mercado.
1
Bajo: se refiere a una cuidadosa instalación a mano sobre un terreno bien gradado y uniforme con cargas leves de naturaleza estática. Típicos usados
como barreras de vapor bajo trozos de piso.
2
Medio: se refiere a una instalación manual o con maquinaria sobre un terreno gradado con maquinaria de una pobre textura con cargas medianas.
generalmente usados para canales.
3
Alto: se refiere a una instalación manual o con maquinaria sobre un terreno gradado con maquinaria de una pobre textura con cargas altas.
Generalmente usados para suelos de relleno y coberturas.
4
Muy Alto: se refiere a una instalación manual o con maquinaria sobre un terreno gradado con maquinaria de una textura muy pobre con cargas
altas. Típicamente usados para reservorios y rellenos sanitarios.
Se requiere diseñar una geomembrana texturizada HDPE que se va a instalar en un sistema en un relleno sanitario
de H=7m y con un peso específico de 12.5 kN/m3
. El área del pondaje está conformado por unos taludes con
pendiente 1H:1V. En la parte inferior se ha colocado un geotextil no tejido punzonado por agujas para proteger la
geomembrana de los posibles daños durante la construcción. Se ha decido utilizar arena como suelo de cobertura
en un espesor de 30 cm y como relleno para la zanjas de anclaje; esta arena tiene un ángulo de fricción interna de
30º y un peso específico de 18 kN/m3
.
Solución:
15.3.1 Diseño del Espesor
t =
σn x (tan δU + tan δL)
σadm ( cos β − sin β tan δL)
Donde:
β = 45°
σn = 7m * 12.5 kN/m3
= 87.5 kN/m2
δU = 30° porque en este caso la geomembrana es texturizada en conjunto con la arena
δL = 32º por ser un geotextil no tejido punzonado por agujas y una geomembrana
texturizada.

x = 50 mm (distancia mas desfavorable para movilización de la geomembrana).
σadm = 15000 kPa, Mayor esfuerzo soportado por las geomembranas HDPE según
Designing with Geosynthetic Cap 5, 5 Ed.
Reemplazando en los valores de la ecuación obtenemos:
t = 87.5 ( 0.05) (tan (30) + tan (32))
15.000 (cos (45) − sin (45) tan (32))
t = 5.26
3978.86
t = 1.32 x 10-3
m = 1.32 mm

Entonces:
F.S. =
t instalado
F.S. =
1.50 mm
F.S. = 1.13 > 1.0 (O.K.)
t requerido 1.32 mm
15.3.2 Estabilidad de la Cobertura del Relleno

F.S. = (W cos β) tan δU (L) + Tadm
W sin β (L)
Donde:
W = (18*0.50*1) = 9 kN/m
β = 45°
L = Longitud de inclinación
Tadm = σadm t = 15000 (0.0015)
Reemplazando en la ecuación tenemos:
F.S. =
(9 cos 45) tan 30 (L) + (15,000)(0.0015)
9 sin 45 (L)
F.S. =
3.67L + 22.5
6.36 L
Asumiendo diferentes valores para la longitud de inclinación se obtienen diferentes resultados en el FS.

GEOMEMBRANAS
391
Por lo tanto, la longitud de inclinación máxima deberá ser de 8.0 m con el fin de obtener un factor de seguridad
adecuado.
15.3.3 Diseño de la Longitud y Zanja de Anclaje
Tadm =
σn LRO (tan δU + tan δL) – PA + PP

PA = (0.5 γAT dAT + σn) KA dAT
PP = (0.5 γAT dAT + σn) KP dAT
Donde:
γAT = 18 kN/m3
σn = (18 kN/m3
) (0.30 m) = 5.4 kN/m2
φ = Ángulo de fricción de la arena = 30°
KA = tan2
(45 - φ/2) = tan2
(45 - 30/2) = 0.333
KP = tan2 (45 + φ/2) = tan2
(45 + φ/2) = 3
δL = 32º por ser un geotextil no tejido punzonado por agujas y una geomembra texturizada.
β = 45º
Tadm = σadm t = 15,000 (0.0015)
Reemplazando en la ecuación tenemos:
Tadm
=
(5.4)(LRO )(tan 30 + tan 32) – ((0.5)(18)dAT + 5.4)(0.33)dAT) + ((0.5)(18)dAT +5.4)(3)dAT)
(cos 45) − (sin 45) (tan 32))
22.5 =
6.49 (LRO ) – 2.97 dAT
2
– 1.78 dAT + 27 dAT
2
+ 16.2 dAT
0.2653
5.97 = 6.49 (LRO ) + 24.03 dAT
2
+ 14.42 dAT

Entonces nos queda finalmente una ecuación con dos incógnitas, las cuales son:
LRO = Longitud de desarrollo
dAT = Profundidad de la zanja de anclaje
Se asume una de las dos incógnitas y se encuentra la otra. Asumiendo LRO = 0.3 m, se reemplaza en la ecuación
quedando una cuadrática de la siguiente forma:
24.03 dAT
2
+ 14.42 dAT - 4.02 = 0
Resolviendo para dAT = 0.21 m
Se recomienda que dAT sea ≥ 0.3 m por razones constructivas.
Por lo tanto dAT = 0.3 m
15.3.4 Chequeo por supervivencia
Se revisa la Tabla 15.2 y se observa que para el caso de manejo de basuras se requiere tener en cuenta la condición
más crítica, la cual exige como mínimo una geomembrana de 1.5 mm, motivo por el cual nuestra geomembrana
HDPE 60 mils (1.5 mm) cumple con todos los parámetros requeridos (espesor, resistencia a la tensión, rasgado,
punzonamiento e impacto).
Figura 15.5 Dimensionamiento Longitud desarrollo y Zanja de anclaje.
BIBLIOGRAFÍA
• KOERNER R.M., Designing with Geosynthetics, 5 ED., U.S.A., 2005.
• Primer Simposio Suramericano de Geosintéticos, Geosintéticos 1999.

16CONTROL DE EROSIÓN EN TALUDES, CANALES
Y MÁRGENES DE RÍOS CON GEOSINTÉTICOS
CA P Í TULO
DE DISEÑO
MANUAL Y SOFTWARE

CONTROLDEEROSIÓNENTALUDES,CANALESYMÁRGENESDERÍOSCONGEOSINTÉTICOS
395
16.1 GENERALIDADES
Millones de dólares son invertidos todos los años en el mundo para la reconstrucción de taludes, canales y márgenes
de ríos, que han sido seriamente erosionados por lluvia, aire y corrientes de agua. El impacto de este daño es
devastador para la capa vegetal, para los recursos hídricos y para la vida salvaje.
La agencia de protección ambiental de los Estados Unidos (EPA), establece un control severo sobre las regulaciones
que tienen que ver con control de erosión y el sedimento de suelo, que afecta el 97.5% de todas las actividades de
construcción.
El Instituto Nacional de Vías (INVIAS) a finales del año 2007 autorizó la actualización de sus especificaciones técnicas
de construcción donde se incorpora un capítulo (800) de Control de erosión y su manejo en taludes. También la
dirección del Medio Ambiente del INVIAS, lanza a principios del año la Guía de Manejo Ambiental (PAGA) con el fin
de abordar de una manera adecuada los asuntos ambientales y los pasivos ambientales existentes en la zona.
En Latinoamérica, el Grupo Mexichem, basado en su política ambiental y respeto por la protección del medio
ambiente, ha puesto todo su interés en la aplicación de Geosintéticos y Biotecnología para control de erosión, con
el fin de disminuir el desprendimiento, transporte y depósito de suelo o roca.
16.2 INTRODUCCIÓN
¿Qué es erosión?
La erosión comprende el desprendimiento, transporte y posterior depósito de materiales de suelo o roca por acción
de la fuerza de un fluido en movimiento.
El proceso erosivo depende de varios factores, como:
• Intensidad, duración y frecuencia de la lluvia.
• Geometría del talud.
• Tipo de suelo.
• Exposición del talud.
• Tipo de cobertura vegetal.
A continuación se presenta la pirámide de control de erosión que tiene como parámetros principales la velocidad y
el esfuerzo cortante a los que puede estar sometido un talud , canal o margen de río.

Figura 16.1 Pirámide de erosión y soluciones con Geosintéticos.
¿Qué es Biotecnología?
Refiere a las técnicas donde la vegetación combinada con estructuras inertes de ingeniería como los muros en suelo
reforzado, mantos de control de erosión, geoestructuras se combinan con los efectos benéficos de la vegetación.
Ambos elementos biológicos y mecánicos deben funcionar juntos en forma integrada y complementaria, con el fin
de evitar el desprendimiento, transporte y depositación del suelo.
Para el análisis de los elementos estructurales se utilizan los principios de la estática, la hidráulica y la mecánica, y
para la vegetación se deben tener en cuenta los principios de la ciencia de las plantas y la horticultura. El sistema
biotécnico requiere la integración de todas las tecnologías.
¿Cuál es el papel de la vegetación?
El papel desempeñado por la vegetación para la protección del suelo contra la erosión es fundamental. La vegetación
influencia particularmente el intercambio del agua entre el suelo y la atmósfera, la consolidación y el refuerzo de la
capa superficial del suelo, así como la protección del suelo contra el impacto de las gotas de agua.
Por otra parte, la vegetación reduce la velocidad del agua de escorrentía, por lo tanto, disminuye su capacidad de
transporte de sólidos. Un sistema de control de erosión alcanza su máxima eficiencia cuando la vegetación está
establecida.

397
16.3 SOLUCIONES PARA CONTROL DE EROSIÓN
16.3.1 Mantos para control de erosión
Son esterillas flexibles, compuestas por fibras o por una matriz tridimensional, que garantizan la protección del
suelo, el refuerzo y el buen establecimiento de la vegetación.
Para definir el tipo de manto a utilizar, es muy importante analizar las siguientes características: clima, precipitación,
geometría del talud (longitud, altura y pendiente), tipo de suelo (caracterización geotécnica, contenido químico,
biológico, acidez del suelo.
• Mantos temporales
Este tipo de mantos se utilizan para aplicaciones donde la vegetación natural (por si sola), Provee suficiente protección
contra la erosión. Su durabilidad o longevidad funcional, comprende entre 1 a 48 meses, la cual se refleja en la
biodegradación o foto degradación del manto.
Al final de la vida útil del manto se espera que la vegetación se encuentre totalmente establecida y pueda resistir por
si sola los eventos hidrológicos y climáticos que generan erosión en el suelo.
Ventajas y Beneficios
• Biodegradación o fotodegradación (Una vez degradado el manto se integra al suelo).
• Limitan la erosión del suelo.
• Conservan la humedad del suelo que ayuda a promover la germinación de la semilla.
• Protegen las semillas y las plantas, permitiendo un mejor establecimiento de la vegetación.
• Mantos permanentes
Son mantos conformados por fibras sintéticas no degradables, filamentos o mallas procesadas a través de una
matriz tridimensional, con estabilización UV y resistentes a los químicos que habitan en el medio ambiente natural
del suelo. Este tipo de mantos se instalan donde la vegetación natural, por si sola, no es suficiente para resistir
las condiciones de flujo y no provee la protección suficiente para la erosión a largo plazo. Los mantos que se
emplean para estos casos tienen las propiedades necesarias mecánicas, hidráulicas y de desempeño para reforzar
la vegetación y proteger el suelo, bajo las condiciones naturales del sitio. Su durabilidad o longevidad funcional va
desde los 48 meses hasta los 50 años, aproximadamente.
El uso de Mantos en la protección de taludes y en canales genera una protección a corto plazo y un refuerzo de
la vegetación a largo plazo. Son una alternativa económica cuando se comparan con otras soluciones, como por
ejemplo, el concreto lanzado.
La estructura tridimensional del manto y su fibra única X3 crea una matriz gruesa de vacíos que atrapa la semilla, el
suelo y el agua favoreciendo un crecimiento más rápido y más denso de la vegetación.
La estructura trilobal de la fibra aumenta en un 40% la germinación de las semillas y asegura el crecimiento vegetal
durante los primeros 21 días, proporciona un 60% más de resistencia a la tensión que asegura mayor integridad
estructural durante y después de la instalación, 10% más de elasticidad que proporciona un ambiente a prueba de
aplastamiento durante la germinación.

Figura 16.2 FibraX3, aumenta en un 40% el área superficial reteniendo más humedad,
mayor resistencia a la tensión y flexibilidad.
Figura 16.3 Protección de Taludes – Biotecnología.
16.3.2 Geoestructuras
Las Geoestructuras son estructuras flexibles en forma tubo hechas con geotextil tejido de alta resistencia. Su sección
trasversal tiene forma oval y el diámetro y la longitud son determinadas de acuerdo a los requerimientos del proyecto,
como se observa en la Figura 16.4.
Son estructuras hechas con geotextiles de alta resistencia, especialmente desarrolladas con propiedades únicas de
filtración y retención: almacenan, conforman, drenan y consolidan materiales en su seno mediante el uso de dragas,
barcos areneros o tolvas especialmente diseñadas, la mezcla de llenado es conocida como “Slurry”, y corresponde a
un 80% de agua y un 20% de material arenoso fino. De esta forma la tela debe ser diseñada para retener partículas
de suelo de este tamaño.

399
Figura 16.4 Vista General Geoestructura.
Estos pueden ser llenados "in situ", o transportadas por camión /barcaza a su lugar de destino.
El geotextil para la conformación de la geoestructura deberá estar en capacidad de:
• Presentar una permeabilidad suficiente para aliviar el exceso de presión de agua.
• Retener el material de llenado.
• Resistir las presiones de llenado.
• Resistir las fuerzas de abrasión durante las operaciones de llenado.
• Sobrevivir a los procesos de instalación.
• Resistencia al punzonamiento y al rasgado.
Las Geoestructuras tienen puertos de inyección dependiendo de su longitud y generalmente están alineados en
la parte superior de la Geoestructura. Los puertos son utilizados tanto para llenado y para aliviar los esfuerzos de
tensión generados por el exceso de agua.
• Aplicaciones Geoestructuras
En los últimos años las Geoestructuras han tenido gran aplicación en el diseño y construcción de rellenos de
confinamiento tipo diques en donde el material de llenado normalmente son suelos procedentes de material
dragado. Existen numerosos ejemplos de proyectos que posiblemente no habrían sido realizables sin el uso de estas
estructuras, las cuales ofrecen ventajas técnicas y económicas como son: simplicidad en construcción, beneficios
económicos y reducción de los impactos ambientales, debido a que en la mayoría de los casos se puede utilizar los
materiales del sitio eliminando así la explotación de canteras y transporte de materiales. Las Geoestructuras se han
utilizado con éxito para:
• Protección de riveras.
• Estructuras de encauce de ríos.
• Aplicaciones costeras
• Recuperación de playas. (espigones, rompeolas y escolleras)
• Islas artificiales
• Construcción de diques y bermas bajo agua
• Almacenamiento de material contaminado.
• Control de socavación marina y vías fluviales

16.4 METODOLOGÌA DE DISEÑO PARA MANTOS PERMANENTES
16.4.1. Protección de Taludes
Para estimar la tasa anual de erosión para un talud desprotegido se emplea la ecuación universal de perdida de suelo
revisada (RUSLE). Dicha tasa es comparada con la de un talud protegido por un Producto enrollado para control de
erosión (PECE).
Para él computo de la perdida de suelo mediante la ecuación USDA RUSLE que es un modelo diseñado para predecir
la perdida de suelo anual (A) sufrida en un talud, bajo condiciones de geometría (pendiente y altura), régimen de
lluvias, tipo y usos del suelo.
La ecuación RUSLE puede escribirse en su forma mas fundamental como:
A = R x K x L x S x C x P
En donde:
A: Pérdida calculada del suelo, corresponde al valor calculado de la de la perdida de suelo por unidad de área,
expresada en las unidades seleccionadas para K y para un periodo determinado por R. Para efectos prácticos es
usualmente empleado en [kg/Año].
R: Factor de Erosividad - Precipitación – Escorrentía. Este valor numérico pretende cuantificar el efecto de la caída del
agua y dar un índice de la climatología de la zona. Esta dado en unidades de energía/unidad de área/mm/h
R [kJ/m2
/mm/h]
K: Factor de erodabilidad del suelo, tiene en cuenta la susceptibilidad de un determinado tipo de suelo a ser más o
menos erosionable. Este factor es la tasa de perdida de suelo por unidad de índice de erosión, medido en un talud
estandarizado de 22.1 m de longitud y una pendiente uniforme del 9%.

401
Tabla 16.1 Erosionabilidad de algunos tipos de suelos
Fuente: Gray. D. y Sotir, R (1996).
L: Factor de longitud, el factor de longitud del talud esta en función de la construcción del talud, si se trata de un
corte (mayor densidad) o si es un relleno (menor densidad) (G. Foster y otros).
L = λ
m
72.6
mcut = β
(1 + β)
mfill = 2 · β
1 + (2 · β)
sin θ
β =
0.0896
3 · sin (θ)0.8
+ 0.56

S: Factor de Pendiente
S = 10.8 · sin θ + 0.03 θ < 9%
S = 16.8 · sin θ - 0.50 θ ≥ 9%
S = 3.0 · (sin θ)0.8
+ 0.56 λ < 15 pies o 4.5 metros
C·P: Factor de control de erosión cobertura y practicas de manejo, el cual refleja el estado de la superficie del terreno
después de las operaciones de maquinaria, rastrillado, escarificado o apisonado entre otras, relacionadas con la
intervención de taludes.
Tabla 16.2 Valores del factor de control de erosión C·P.
Fuente; Arranz, J.C. (1991)
Para solucionar la ecuación RUSLE, se emplean programas para dicho fin como el EC DESIG. Una vez estimada la
perdida calculada de suelo es posible compararla y cuantificar el mantenimiento que se debe hacer a cunetas cajas
y pozos en general.
También es posible cuantificar el grado de erosión hídrica a la que puede estar expuesto un talud desprotegido,
comparándose con cifras de referencia como las establecidas por FAO; PNUMA y UNESCO.
Tabla 16.3 Clasificación de FAO, PNUMA – UNESCO
16.4.2. Revestimiento de Canales
Suposición de flujo uniforme (las dimensiones del canal, profundidad del flujo y caudal son considerados constantes
a lo largo de todo el canal).
Los parámetros hidráulicos pueden ser determinados usando la ecuación de Manning

403
Q = KAR2/3
S1/2
n
Donde:
K: 1.486 para unidades inglesas y 1.0 para unidades métricas
Q: Caudal, ft3
/s ó m3
/s
A: Área del flujo, ft2
ó m2
R: Radio Hidráulico (Área/Perímetro mojado), ft ó m
S: Pendiente de la línea de energía o del canal
n: Coeficiente de rugosidad de Manning
Sin Vegetación
El valor por defecto del “n” de Manning para todos los materiales geosintéticos sin vegetación es de 0.020, basado
en la experiencia y en los resultados de laboratorio con ensayos a diferentes TRMs, rellenos o llenos de suelo. Este
valor se puede cambiar en otras situaciones como: cobertura vegetal parcial, profundidades del flujo y condiciones
de no lleno con suelo.
Con Vegetación
La resistencia del flujo varía con el tipo de vegetación, velocidad y profundidad del flujo, por consiguiente, un mejor
establecimiento de la vegetación da como resultado una mayor resistencia al flujo (mayor “n”).

Para geosintéticos revegetados, el “n” de Manning es determinado por la clase de vegetación usada:
Tabla 16.4 Clasificación del grado de retardo para varias clases de pastos

Los canales no pueden tolerar la inestabilidad de las bancas y la posible migración lateral. Se han desarrollado
dos métodos para determinar si el canal es estable: (1) la velocidad permisible y (2) la fuerza tractiva (esfuerzo
cortante).
Bajo la metodología de velocidad permisible (1) el canal se asume estable si la velocidad media es menor que la
velocidad máxima permisible, en la metodología de fuerza tractiva (2) el esfuerzo cortante permisible es el máximo
antes que cause erosión del fondo del canal.
El modelo de proceso de erosión dado en un canal abierto cuando se trabaja con el esfuerzo cortante permisible es
el método más recomendado para el diseño de canales.
Cuando el agua fluye en un canal, se desarrolla una fuerza que actúa en la dirección del flujo sobre el lecho del
canal. Esta fuerza es simplemente el halar del agua sobre el área con agua, es conocida como la fuerza tractiva.
τ0 = γRS0
Donde:
τ0: Esfuerzo cortante promedio, N/m2
(lb/ft2
)
γ: Peso unitario del agua, 9810 N/m3
(62.4 lb/ft3
)
R: Radio Hidráulico, m (ft)
S0: Pendiente del fondo del canal ó de la línea de energía, m/m (ft/ft)
El esfuerzo cortante máximo se presenta en el fondo del canal, τd. Para simplificar el proceso de diseño, el máximo
esfuerzo cortante en el fondo del canal es tomado como:
τd = γdS0
Donde:
τd: Esfuerzo cortante en el canal a la máxima profundidad, N/m2
(lb/ft2
)
d: Máxima profundidad del flujo en el canal para el caudal de diseño, m (ft)
Figura 16.5 Esfuerzos sobre una sección de canal.

405
La relación entre el esfuerzo cortante permisible y la velocidad permisible para un canal revestido puede ser
encontrada considerando la ecuación de continuidad:
Q = VA
Donde:
V: Velocidad del flujo, m/s o ft/s
A: Área del flujo, m2
o ft2
Reemplazando tenemos,
Vp = K R1/6
τP
1/2
n γd
Donde:
V: Velocidad permisible del flujo, m/s (ft/s)
τp: Esfuerzo cortante permisible, N/m2
(lb/ft2
)
K: 1.486 para unidades inglesas y 1.0 para unidades métricas
Conceptos básicos
Parámetros de Diseño
• Frecuencia del caudal de diseño
• Geometría del canal
• Pendiente del canal
• Borde libre
Frecuencia del caudal de diseño
Generalmente el caudal de diseño para canales revestidos se diseña para periodos de retorno de 5 o 10 años, sin
embargo, esto es gobernado por estándares locales.
Geometría del canal
Usualmente los canales se diseñan con secciones trapezoidales
Figura 16.6 Parámetros Geométricos de una sección trapezoidal.
√

Pendiente del canal
La pendiente del canal es el parámetro más importante en la determinación del esfuerzo cortante. Para un caudal
de diseño dado, el esfuerzo cortante con una pendiente media o subcrítica es más pequeño que un canal con una
pendiente supercrítica.
Borde libre
El borde libre de un canal es la distancia vertical entre la superficie del agua y la parte superior del canal para la
condición de diseño. La importancia de este factor depende de la consecuencia de un sobreflujo sobre las bancas
del canal. Como mínimo, debe ser de 0.15 m.
Procedimiento de diseño
Canales Rectos
El procedimiento básico de diseño para revestimientos flexibles de canales es muy sencillo. Los cálculos incluyen
la determinación de la profundidad del flujo uniforme en el canal, conocida como la profundidad normal y la
determinación del esfuerzo cortante en el fondo para esa profundidad.
Si el esfuerzo cortante permisible es mayor o igual que el esfuerzo cortante calculado, incluyendo la consideración
de un factor de seguridad, el revestimiento es considerado aceptable.
Este concepto es expresado como:
τp ≥ FS τd
Donde:
τp: Esfuerzo cortante permisible, N/m2
(lb/ft2
)
FS: Factor de seguridad (mayor o igual a 1)
τd: Esfuerzo cortante en el canal a la máxima profundidad, N/m2
(lb/ft2
)
El procedimiento básico de diseño para un revestimiento flexible consiste de los siguientes pasos y es resumido en
la siguiente figura:
Figura 16.7 Pasos de diseño para un revestimiento flexible.

407
Tabla 16.5 Valores típicos para el n de manning de distintos materiales
Propiedades de desempeño
En el apéndice A de este manual se lista las especificaciones técnicas de los mantos de control de erosión TRMs. Allí
se reportan las propiedades mas relevantes para el diseño (valores admisibles) como:
• Esfuerzo cortante
• Velocidad admisible
• Factor de cobertura
• n de Manning (En condición vegetada y solo el manto)
16.5 METODOLOGÍA DE DISEÑO PARA GEOESTRUCTURA
El diseño de un sistema de geoestructuras tiene dos componentes:
• Diseño de la Solución Hidráulica
• Diseño Interno de la Geoestructura
Diseño de la Solución Hidráulica
Generalmente los proyectos de geoestructuras, se originan a partir de un diseño hidráulico que indica el
dimensionamiento de los elementos a incluir dentro del sistema a utilizar en el proyecto.
El diseño hidráulico deberá ser establecido por un ingeniero especialista en hidráulica, ajustándose a las condiciones
de la corriente y la aplicación definitiva del proyecto.
Diseño interno de la geoestructura
Cuando se realiza el llenado de la geoestructura, se generan esfuerzos circunferenciales y axiales en el recubrimiento
de la geoestructura que deberán ser analizados para determinar la competencia del geotextil en la aplicación.

• Determinación de esfuerzos internos
Una vez se ha establecido el dimensionamiento de la solución por parte del especialista en hidráulica, bien sea para
un espolón, dique de contención o altura de la protección, se procede a verificar la capacidad interna de resistencia
al llenado de la geoestructura:
Figura 16.8 Esquema esfuerzos internos en la geoestructura.
La geometría perimetral de la geoestructura, está definida por una función desconocida F(x). En un punto de
contacto cualquiera, el radio de curvatura se define como r, el cual se define como:
r(x) = T / (p (x)
La función, puede ser expresada como una ecuación diferencial en función de derivadas múltiples de la abcisa
“y”. A partir de los respectivos desgloses analíticos, es posible expresar el esfuerzo generado en el caparazón de la
geoestructura como:
T· y" - [p0 + γ ·x]· [l + (y')2
]3/2
= 0
Donde:
T = tensión en el geotextil
L = circunferencia del tubo
p0 = presión en la descarga de la bomba
γ = densidad del mortero
b = Ancho en la base
B = Ancho en proyección
H = Altura de la geoestructura

409
Esta ecuación, debe ser resuelta numéricamente, su solución produce las relaciones entre la geometría del tubo
y(x), la tensión circunferencial T, la presión de bombeo, el peso unitario del slurry y la altura del tubo h. Cuando se
tienen condiciones semi sumergidas o sumergidas para el llenado de la geoestructura, las condiciones de esfuerzos
en el geotextil resultan menos críticas, debido a que la presión hidrostática reduce los esfuerzos circunferenciales y
modifica las condiciones geométricas del oval.
Usualmente, el esfuerzo circunferencial T, es mayor que el esfuerzo axial Taxial (Figura 16.9), por tanto, teniendo en
cuenta que el geotextil usado en las geoestructuras tiene una resistencia bidireccional muy similar, se ejecuta la
evaluación para el caso más crítico, es decir para el esfuerzo circunferencial T.
Figura 16.9 Esfuerzo circunferencial y axial en el geotextil.
Para la solución numérica de la ecuación, es necesario utilizar métodos numéricos avanzados, por lo que resulta más
práctico apoyarse en un software.
Los esfuerzos máximos calculados deberán ser comparados con la resistencia a la tensión máxima esperada en el geotextil.
• Resistencia del geotextil
La resistencia máxima admisible del geotextil se determina como:
Tadm = Tult / FS 10.2)
FS = (FSg * FRID * FRFL* FRDQB) (10.3)
Donde:
Tult = Resistencia última del geotextil por el método de la tira ancha. (ASTM D 4595)1
.
FSg = Valores recomendados de 1.3 a 1.5 para condiciones estáticas. El ingeniero diseñador
debe revisar y seleccionar el factor de seguridad más apropiado de acuerdo a las
características de cada proyecto, según las características de los materiales y la
aplicación que se le de a este tipo de estructura.
1
Es importante recordar que los valores obtenidos del ensayo de resistencia a la tensión por el método Grab, si se pasan a un ancho equivalente de 1.0
metro, serán mayores a los obtenidos por el método de la tira ancha, principalmente por el efecto de adelgazamiento que sufre la muestra durante
el ensayo, haciendo que la relación de Poisson exceda el valor de 0.5. El ensayo Grab es representativo para los valores de producción y nunca refleja
el comportamiento ingenieril del geotextil como refuerzo.

FRID = Factor de Reducción por daños durante la instalación.
FRFL = Factor de Reducción por carga continua sobre el geotextil (fluencia).
FRDQB = Factor de Reducción por degradación química/biológica.
Los valores recomendados para los factores de reducción se encuentran en la Tabla 3.1 y Tabla 3.2 del presente manual.
Deberá cumplirse que:
Tadm > T / 3
Donde T, es la resistencia circunferencial máxima obtenida a partir de la modelación numérica.
• Chequeo retención de partículas de suelo del geotextil
Usualmente, el geotextil además de encapsular el Slurry, debe actuar como filtro. Esto significa que debe permitir
el paso de agua, mientras mantiene los sólidos dentro de la estructura. La retención de suelos es particularmente
importante en el caso de suelos contaminados o con alta presencia de material fino a ser contenidos por el tubo, o
cuando la geoestructura está sujeta a fuerzas hidrodinámicas asociadas con ambientes costeros, donde el criterio de
filtración presentado aquí deberá cumplirse estrictamente.
Para determinar el comportamiento filtrante de cualquier geotextil, se debe revisar la propiedad de tamaño
de abertura aparente, el cual indica el tamaño de partícula más grande que podría efectivamente atravesar el
geosintético.
El tamaño de abertura aparente, corresponde a un dato suministrado por el fabricante. Corresponde a la abertura
de los espacios libres (en milímetros). Se obtiene tamizando unas esferas de vidrio de diámetros conocidos, cuando
el 5% de un tamaño determinado de esferas pasa a través del geotextil, se define el TAA. Ensayo ASTM D4751,
INV E-907.
En el caso de las geoestructuras, el geotextil deberá cumplir con un tamaño máximo de abertura aparente (TAA)
como aparece en la Tabla 16.6:
Tabla 16.6 TAA del geotextil en función del tipo de slurry
Consecuentemente, una vez se determine la granulometría del Slurry, el geotextil deberá cumplir con los valores
máximos de tamaño de abertura aparente. En casos de tamaño de partículas demasiado pequeños, como
arcillas plásticas, material de relave o en condiciones de material contaminante a utilizar en el llenado de las
geoestructuras, se recomienda realizar experimentos de campo para simular el comportamiento del geotextil
como material filtrante.
Como alternativa, podrá utilizarse un Geotextil no tejido punzonado por agujas adherido a la cara interna de la
geoestructura cuando se requiera realizar el llenado utilizando un material con alto contenido de finos.

411
• Consolidación de la altura de la geoestructura
Después del bombeo, se genera un proceso de consolidación del Slurry por la salida de agua a través de los
poros del geotextil; una vez dicho material se solidifica, la altura disminuye mientras el ancho se incrementa muy
poco. El descenso de altura, puede ser muy importante, especialmente cuando el Slurry es bombeado. El siguiente
procedimiento, indica una forma aproximada de determinar el descenso de la altura de la geoestructura una vez se
alcanza una determinada densidad del material de llenado.
Asumiendo que el Slurry solidificado está totalmente saturado (S=100%), y usando relaciones básicas volumen
peso, se observa lo siguiente:
ωo
=
Gs-γslurry / γw
Gs (γslurry / γw-1)
Y,
ωf
=
Gs-γsuelo / γw
Gs (γsuelo / γw-1)
Donde,
ωo y ωf = Contenido inicial y final de agua del material de llenado
Gs = Gravedad específica de suelos
γsoil = Peso unitario del slurry solidificado
γslurry = Peso unitario del slurry
γw = Peso unitario del agua
Asumiendo que se trata de una consolidación unidimensional del material (la consolidación lateral es despreciable
comparativamente con la vertical) y teniendo en cuenta la relación de consolidación (Δe/(1+e0))=Δh/h0, la siguiente
ecuación es obtenida:
∆h/h0 = Gs(ωo-ωf)
1 + ωoGs
Donde Δh y ho son el descenso en altura de la geoestructura y la altura inicial del tubo respectivamente.
Asumiendo una gravedad específica para el material de llenado de 2.70, se pueden obtener la consolidación
esperada en función de las densidades como aparece en la figuraa 16.10.
La experiencia indica (Leshchinsky, 1992) que cuando material de grano fino es bombeado, la geoestructura
disminuirá hasta en un 50% la altura dentro de un mes, al cabo del cual una persona podrá caminar sobre ésta,
siendo necesarios futuros bombeos para alcanzar la altura esperada. En el caso de bombear una mezcla de arena
y agua (suelo con menos de 50% pasa tamiz 200), resultará en una geoestructura final de dimensiones aceptables
con una única sesión de bombeo.

Figura 16.10 Asentamiento en función de las densidades de material. Leshchinsky, 1996.
• Manto Antisocavación
Se trata de un manto que se extiende hasta la longitud recomendada (Le=longitud efectiva) para proteger de la
socavación el sistema y en toda la longitud de la Geoestructura.
• Puerto de Llenado
Son mangas de 12 pulgadas de diámetro cosidas de fábrica a la parte superior de la Geoestructura. Estas mangas
son conectadas a la tubería que de descarga del slurry (agua – suelo). Los puertos son fabricados del mismo material
que la Geoestructura.
• Eslingas de amarre
Son argollas fabricadas de nylon. Estas eslingas van colocadas a lo largo del Geoestructura. Se deberá anclar la
Geoestructura con cordel de polipropileno de ½” a estacas de madera o metálicas con el fin de darle estabilidad a
la Geoestructura en el proceso de llenado.

413
• Protección de la Geoestructura
Cuando se tienen condiciones de corriente agresivas, con presencia de crecientes, objetos contundentes o velocidades
arriba de 2 m/s, deberá contemplarse la inclusión de una protección del geotextil que conforma la geoestructura,
buscando evitar rasgados que permitan la pérdida de material de llenado. Para tal fin, podrá utilizarse cualquiera de
las siguientes alternativas a criterio del diseñador:
• Manto para control de erosión de tipo permanente (TRM450, TRM 300 o Pyramat)
• Flexocreto
• Enrocado de protección
16.5.1 Ejemplo de Diseño
Se requiere la construcción de un dique para impedir la inundación de una zona plana adyacente a un río de caudal
considerable, incluyendo algunas zonas urbanas y agrícolas de gran importancia. De acuerdo con la información
suministrada por el estudio hidráulico, éste deberá proteger una longitud de 3 km en la orilla del río y tener por lo
menos 2 m de altura, para impedir inundaciones durante las crecientes en la temporada de invierno, teniendo en
cuenta las bajas velocidades del río, no se considera necesaria la inclusión de un manto antisocavación. Los datos
hidrológicos indican:
Cota máxima nivel del agua = 1.9 m
Cota mínima del nivel del agua = 0.2 m
Teniendo en cuenta la cota mínima del nivel de agua, se asume que el llenado de la geoestructura se hará en
condición totalmente seca.
Los ensayos de clasificación realizados al material arenoso presente en el sitio, indican lo siguiente:
Gs = 2.7Ton/m3
Gravedad específica de suelos
γsoil = 2.2 Ton/m3
Peso unitario del slurry solidificado
γslurry = 2.0 Ton/m3
Peso unitario del slurry
γw = 1.0 Ton/m3
Peso unitario del agua
PT200 = 20% Porcentaje de material fino presente en el slurry
Modelación numérica de la geometría de la Geoestructura
Para solucionar la ecuación diferencial que representa la geometría de la geoestructura, se utilizó el programa
Geocops, y mediante los datos de entrada suministrados se obtuvieron los resultados de la gráfica 16.11:

Figura 16.11 Modelación numérica de la geometría con Geocops.
De acuerdo con los resultados, el esfuerzo máximo circunferencial que se produce será 10.7 kN/m. Utilizando un
geotextil TR4000 se tiene:
Tadm = 65 KN/m / (1.2 * 2.2 * 1.0)
Tadm = 24.6 KN/m
Deberá cumplirse que:
Tadm > T / 3
Tadm > 10.7 / 3
Tadm > 3.56 kN/m O.K.
De acuerdo con lo anterior, el geotextil absorberá los esfuerzos máximos circunferenciales esperados en la
geoestructura.
Chequeo de retención de partículas
De acuerdo con los ensayos de laboratorio ejecutados al material de llenado, el porcentaje de partículas que pasa el
tamiz 200 es del 20%, según la Tabla 16.6:
PT200<50%, entonces, TAA<0.59 mm

415
Si se revisan las especificaciones técnicas del Apéndice A del presente informe se encuentra que:
TAA = 0.425 mm
Por tanto, el geotextil TR4000, cumplirá las propiedades filtrantes para el correcto llenado de la geoestructura.
Consolidación de la altura de la geoestructura
Se deben calcular los contenidos inicial y final de agua de acuerdo con la metodología establecida.
Contenido inicial de agua:
ωo = 2.7-2/1
2.7 (2/1-1)
ωo = 0.25
Contenido inicial de agua:
ωf = 2.7-2.2/1
2.7 (2.2/1-1)
ωf = 0.15
A partir de estos valores se calcula la relación de consolidación de la estructura:
∆h/h0 = 2.7(0.25-0.15)
1 + 0.25 (2.7)
∆h/h0 = 0.16
Por tanto, la pérdida de altura en la geoestructura por el asentamiento del material de llenado será:
∆h = 0.16ho
∆h = 0.32m
Se espera que la geoestructura se asiente 32 cm con el tiempo.
Por tanto, lo más recomendable será teniendo en cuenta los altos factores de seguridad, durante el procedimiento
constructivo llenar la geoestructura alrededor de 2.30 m, de forma que al finalizar el asentamiento se tenga una
estructura de la altura proyectada.

BIBLIOGRAFÍA
Lopez Jimeno, Carlos Et Al. Manual de Estabilización y revegetación de Taludes, Entorno Grafico, Madrid 1999.
Leshchinsky, D. 1992. Issues in geosinthetycs-reinforced soil. Keynote paper in proceedings of the international
symposium on earth reinforcement practice. Kyushu, Japan. Published by Balkema. Rotterdam 871-897.
Leshchinsky, D. and Leshchinsky O. “Geosynthetic confined pressurized slurry (Geocops): Suplemental Notes
for version 1.0,” Report TR CPAR-GL-96-1, September 1996, US Army Engineer Waterways Experiment Station.
Vicksburg, Mississippi.

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