PRESENTACION 1

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO

GEOTEXTILES

MANTENIMIENTO VIAL

DIEGO BARONA ZALDUMBIDE

GEOTEXTILES

Los geotextiles como su nombre lo indica se asemejan a textiles, telas, que se pueden enrollar, cortar, coser.

Se utilizan en obras de ingeniería, especialmente cuando se trata de construcciones donde intervienen diferentes tipos de suelo, cumpliendo diversas funciones, como son:

Separar estratos diferentes, evitando la mezcla indeseada de los materiales, por ejemplo delimitando una capa de drenaje de arena gruesa, del resto de un terraplén construido en arcilla, evitando así que los flujos internos de agua arrastren el material fino y llegue a colmatarse la capa drenante.

Evitar la mezcla indeseada de suelos con características diversas, por ejemplo evitando la mezcla del material de un terraplén o dique con el material original que se encuentra debajo de él.

GEOTEXTILES :

• 3000 a.C. - Refuerzo con troncos de tamaño uniforme unidos entre si.

HISTORIA DE LOS GEOTEXTILES

• 1926 - La Carretera de Carolina del Sur (Estados Unidos) utiliza telas de algodón Tejidas para refuerzo.

• Vestigios de Telas tejidas naturales encontradas en los cimientos de las obras civiles romanas.

• Años 50`s - Necesidad de proteger las zonas costeras. Altas propiedades de filtración y retención de suelo.

• Años 60`s- Rhone Poulenc en Francia manufactura textiles No tejidos (Punzonados por agujas) sintéticos para separación y refuerzo. Encuentran drenaje planar.

• 1970`s - Desarrollo de los No-Tejidos en USA - Termounidos.

• En 1985 - PAVCO S.A comienza manufactura de geotextiles no tejidos.

• En Colombia - PAVCO comienza manufactura de geotextiles Tejidos en 1983.

GEOTEXTILES SEGÚN SU FORMA DE FABRICACIÓN:

GEOTEXTILES TEJIDOS.-Tejidos planos.Tricotados.

GEOTEXTILES NO TEJIDOS.-Agujados o punzonados por agujasTermosoldados.

MIXTOS.-Agujados.Agujados y Termosellados.

Polipropileno 91 %Poliester 7 %Polietileno 2 %Poliamida (Nylon) 1 %

POLÍMEROS UTILIZADOS

TIPOS DE GEOTEXTILES:

• Los Geotextiles agujados de fibra cortada no sometidos al proceso de termofusión son materiales con mínima resistencia mecánica, ya que al no haber unión entre sus elementos y no estar ligados entre sí, pueden ser perforados con facilidad ante la aplicación de una fuerza perpendicular porque se abren sus fibras sin ofrecer resistencia, al mismo tiempo los esfuerzos de tracción las separa desenlazándolas.

• Los Geotextiles solo termosoldados no tienen espesor, su elongación es menor que los agujados.

• Los Geotextiles agujados de filamento continuo, o agujados y termosoldados, poseen alta resistencia mecánica para evitar la rotura, también poseen espesores adecuados para cumplir con su función de drenaje y función de protección de las geomembranas y funciona con efecto colchón.

PROPIEDADES DE LOS GEOTEXTILES:

• El geotextil es una malla compuesta por fibras sintéticas cuyas funciones principales se basan en su resistencia mecánica a la perforación y tracción, y a su capacidad drenante.

• Sirven en la construcción de sub-bases de carreteras y ferrocarriles, en presas, evitan posibles erosiones realizan funciones de drenaje en canales, muros de contención, etc.

• Los geotextiles sirven para separar tierras de diferente granulometría estabilizando el terreno, para protección de láminas impermeabilizantes.

A CONTINUACIÓN VEMOS LAS FUNCIONES QUE DESEMPEÑAN LOS GEOTEXTILES:

• La Separación impide el contacto entre dos superficies de distintas propiedades físicas, lo cual evita su mezcla y contaminación aunque permite el flujo libre de líquidos filtrándolos a través del geotextil, puede ser entre dos capas diferentes: p. ej. de suelo aportado o entre suelo natural y de aporte.

• Para evitar la mezcla de materiales debe soportar las cargas estáticas y dinámicas del material de aporte y del tráfico durante su colocación, así como también la retención de finos.

• El polipropileno lo mantiene estable ante la alcalinidad del cemento e inerte frente a los diversos elementos químicos presentes en el terreno.

SEPARACIÓN

En la función de Separación deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:

• Resistencia a la tracción. • Resistencia al punzonamiento. • Elongación a la rotura. • Perforación dinámica por caída libre de cono. • Abertura de poros eficaz. • Espesor del geotextil.

SEPARACIÓN

FILTRACIÓN

La Filtración es la propiedad de retención de un material de ciertas partículas sometidas a fuerzas hidrodinámicas al tiempo que permite el pasaje de fluidos. La función de filtro debe garantizar su estabilidad hidráulica.

En esta función de Filtración deben tenerse en cuenta los siguientes parámetros:

• Permeabilidad. • Abertura eficaz de los poros. • Espesor del geotextil.

DRENAJE

El Drenaje es el proceso mediante el cual se realiza el pasaje de un lugar a otro de un fluído (líquido o gas), evacuándolo. De esta manera se efectúa la eliminación por evacuación en el espesor del geotextil sin producir el lavado de finos.

En esta función de Drenaje deben tenerse en cuenta los siguientes parámetros:

• Permeabilidad en el plano del geotextil. • Espesor del geotextil.

REFUERZOEl Refuerzo del geotextil se consigue por las propiedades que poseen ciertos geotextiles, mejorando sus propiedades mecánicas y disminuyendo el nivel de cargas sobre el terreno porque realiza un trabajo de homogeneizar las cargas sobre una superficie extensa.

Consideramos dos tipos de refuerzos:• Refuerzo en la tracción, eliminando las fuerzas de vuelco. Por ej.: en muros de

contención, por intercalación del geotextil hacia el interior del muro. • Estabilización del suelo mediante confinamiento de partículas evacuando por

supresión el agua contenida.

En esta función de Refuerzo deben tenerse en cuenta los siguientes parámetros:

• Curva de deformación. • Resistencia mecánica a la tracción, punzonamiento y desgarro. • Fluencia, fatiga y fricción contra el terreno.

PROTECCIÓN

La función de Protección permite que el sistema geotécnico no se deteriore. El geotextil actúa protegiendo geomembranas impermeables; de modo que impide que se produzcan daños mecánicos de abrasión o punzonamiento.

En esta función de Protección deben tenerse en cuenta los siguientes parámetros:

• Resistencia al punzonamiento. • Perforación dinámica por caída libre de cono. • Espesor (efecto colchón para protección de la geomembrana).

CARACTERÍSTICAS GENERALES:- Alta resistencia a la tensión.- Poco filtrantes y drenantes respecto a los

Punzonados por agujas.- Bajo costo comparado con los NT Punzonados

por agujas.

GEOTEXTILES TEJIDOS

Las fibras se orientan perpendicularmente en dos direcciones (trama y urdimbre).

GEOTEXTILES TEJIDOS Proceso de fabricación:

Proceso de fabricación.

GEOTEXTILES TEJIDOS

DISTRIBUCIÓN DE FIBRAS ALEATORIAMENTE

Características generales:- Muy filtrantes.- Muy drenantes.

GEOTEXTILES NO TEJIDOS

Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.

• Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.

GEOTEXTILESNo Tejidos

GEOTEXTILESNo TejidosGEOTEXTILES NO TEJIDOS

NORMAS SOBRE GEOTEXTILES

Las normas existentes son métodos de ensayo para establecer valores de cada una de las propiedades que poseen los geotextiles.

Propiedades físicasPropiedades mecánicasPropiedades hidráulicas

PROPIEDADES DE LOS GEOTEXTILES

Masa por unidad de área [gr./m2]Espesor [ mm ]

PROPIEDADES FÍSICAS:

Resistencia a la tensión (Met. Grab) [ N ]Elongación [ % ] Resistencia a la tensión (Met. T.A) [k N/m ] Elongación [ % ]Resistencia al estallido (Mullen) [ psi ]Resistencia al punzonamiento [ N ]

PROPIEDADES MECÁNICAS:

Tamaño de abertura aparente (AOS) [ mm ]Permitividad [ seg.-1 ]Tasa de flujo [l/min/m2]Permeabilidad [cm/seg]

PROPIEDADES HIDRÁULICAS:

Resistencia a la tensión ASTM D-4632 (Método Grab)

Se determina la carga de rotura y la elongación mediante el estiramiento ejercido por dos mordazas que sujetan al espécimen en sus dos extremos y que se mueven en sentido opuesto.

Importancia: Determina una resistencia a la tensión y su valor es representativo en el control de calidad.

Resistencia a la tensión Método Grab

Mordaza

Geotextil

200 mm

100 mm

Resistencia a la tensión Método Grab

Mordaza

Resistencia a la tensión ASTM D-4632 (Método de la tira ancha)

A diferencia del método Grab, éste utiliza un ancho de espécimen y una longitud entre mordazas mayor, ayudando a reducir el efecto de adelgazamiento del espécimen.

Importancia: Produce resultados más acordes con el comportamiento del geotextil en el campo.

RESISTENCIA A LA TENSÍONMétodo de la Tira Ancha

Geotextil

Mordaza

200 mm

100 mm

RESISTENCIA A LA TENSÍONMétodo de la Tira Ancha

Resistencia al punzonamiento ASTM D-4833

• Evalúa la resistencia del geotextil a ser penetrado por un objeto punzonante.

• Importancia: La mayor probabilidad de romperse por el punzonado de una roca es durante la instalación en obras tales como subdrenes laterales o trincheras de drenaje.

Resistencia al punzonamiento

punzón

Geotextil

Resistencia al rasgado ASTM D-4533 trapezoidal

Es la fuerza requerida para empezar o continuar un rasgado en el geotextil, una vez iniciado.

Importancia: Una vez que un geotextil ha sido punzonado, una fuerza continua puede propagar el rasgado.

Resistencia al rasgado trapezoidal

Mordaza

GeotextilLínea de mordaza

Geotextil 75 mm

150 mm

Resistencia al rasgado trapezoidal

Resistencia al estallido ASTM D-3786(Mullen Burst)

Es la habilidad de un geotextil para resistir la rotura originada por una presión aplicada sobre el plano de la tela.

Importancia: Mide un índice de resistencia a la tensión de una forma multidireccional.

Resistencia al estallido

punzón

Geotextil

Tamaño de abertura aparenteASTM D-4632

Determina el tamaño de abertura aparente de un geotextil mediante el tamizado de esferas de vidrio de un tamaño determinado a través de él.

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

Tamaño de abertura aparente

Geotextil

Permitividad ASTM D-4491 Tasa de flujo

Mide el flujo de agua en la dirección normal a través del geotextil.

Importancia: Entre mayor sea la permitividad, es más fácil para el agua atravesar el geotextil.

Permeabilidad mediante permitividad

Espesor ASTM D-5199

• Mide el espesor de un geotextil bajo una carga de 2 kPa durante un minuto.

• Importancia: El espesor es proporcional a la habilidad del geotextil para absorber impactos, así como también es proporcional a su habilidad de transportar agua a lo largo del mismo.

Espesor

Retención de asfalto Task Force 25Método 8

Mide la cantidad de asfalto que puede albergar un geotextil mediante la saturación del mismo.

Importancia: Evita posibles planos de deslizamientos debido a una mala adhesión (poca liga), o posibles exudaciones debida a una cantidad excesiva de ligante.

Retención de Asfalto

METODOLOGIAS DE DISEÑOMETODOLOGIAS DE DISEÑO

• DISEÑO POR EXPERIENCIA.• DISEÑO POR ESPECIFICACIONES. • DISEÑO POR FUNCION.

DISEÑO POR ESPECIFICACIONESDISEÑO POR ESPECIFICACIONES

• Valores mínimos o máximos de propiedades para Geotextiles, establecidos por códigos o regulaciones a ser usados en las obras.

• Reflejan el conocimiento y experiencia documentada para establecer o modificar los valores usados según necesidades o deseos del contratante.

• Generalmente “sobre diseñados”

AASHTO M288

TASK FORCE 25

DISEÑO POR ESPECIFICACIONESDISEÑO POR ESPECIFICACIONES

Norma para la

Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en VíasDESIGNACION AASHTO M288-96

TABLA 1 Requerimientos para las Propiedades de Resistencia de los Geotextiles Clase de Geotextil

Clase 1 Clase 2 Clase 3

Método de Ensayo

Unidades Elongación < 50%

Elongación > 50%

Elongación < 50%

Elongación > 50%

Elongación < 50%

Elongación > 50%

Resistencia Grab ASTM D 4632

N 1400 900 1100 700 800 500

Resistencia de la Costura

ASTM D 4632

N 1260 810 990 630 720 450

Resistencia al Rasgado ASTM D 4533

N 500 350 400 250 300 180

Resistencia al Punzado ASTM D 4833

N 500 350 400 250 300 180

Resistencia al Estallido ASTM D 3786

kPa 3500 1700 2700 1300 2100 950

Permitividad ASTM D 4991

Tamaño de Apertura Aparente

ASTM D 4751

Estabilidad Ultravioleta ASTM D 4355

Los valores mínimos de las propiedades para la Permitividad, TAA y Estabilidad UV están basados en la aplicación para el geotextil. Refiérase a la Tabla 2 para el drenaje subsuperficial, la

Tabla 3 para la Separación, la Tabla 4 para la Estabilización y la Tabla 5 para el Control de Erosión Permanente.

Norma para la

TABLA 2. Requerimientos para el Geotextil en Drenaje Subsuperficial

Requerimientos

Porcentaje de Suelo que Pasa Tamiz No. 200

Métodos de Ensayo Unidades < 15 15 a 50 > 50

Clase del Geotextil Clase 2 de la Tabla 1 Permitividad ASTM D 4491 s-1 0.5 0.2 0.1 TAA ASTM D 4751 mm 0.43

valores máx. prom.

por rollo

0.25 valores

máx. prom. por rollo

0.22 valores

máx. prom. por rollo

Estabilidad Ultravioleta (Resistencia Mantenida)

ASTM D 4355 % 50% después de 500 horas de exposición

Norma para la

TABLA 3. Requerimientos para las Propiedades del Geotextil en Separación

Métodos de Ensayo Unidades Requerimientos

Clase del Geotextil Clase 2 de la Tabla 1 Permitividad ASTM D 4491 s-1 0.02 TAA ASTM D 4751 mm 0.60 valor máx. prom. por rollo Estabilidad Ultravioleta

ASTM D 4355 % 50% después de 500 horas de exposición (Resistencia Mantenida)

Norma para la

TABLA 4. Requerimientos para las Propiedades del Geotextil en Estabilización

Clase del Geotextil Clase 1 de la Tabla 1 Permitividad ASTM D 4491 s-1 0.05 TAA ASTM D 4751 mm 0.43 valor máx. prom. por rollo Estabilidad Ultravioleta

ASTM D 4355 % 50% después de 500 horas de exposición (Resistencia Mantenida)

Norma para la

TABLA 7. Requerimientos para las Propiedades del Geotextil en Pavimentación

Resistencia Grab ASTM D 4632 N 450Masa por Unidad deArea

ASTM D 3776 g/m2 140

Elongación en Rotura ASTM D 4632 % 50

Retención AsfálticaTexas DOT Item

3099l/m2 Notas 1 y 2

Punto de Fusión ASTM D 276 °C 150

DISEÑO POR FUNCIÓN DISEÑO POR FUNCIÓN

• Determinar la función específica.• Calcular los valores de funciones especificas.• Conocer los valores de las propiedades de los

Geotextiles candidatos. (Indice y Desempeño).• Determinar el factor de seguridad FS (valor

disponible / valor requerido). • Según el FS, establecer las especificaciones para el

proyecto.

VIDEO DE COLOCACIÓN

ALGUNOS EJEMPLOS EN LA COLOCACIÓN DEL GEOTEXTIL

OBJETIVO :Garantizar el Correcto Desempeño del Geotextil en un Proyecto, según su Función Especifica

ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD

• La adecuada instalación asegura el correcto desempeño de un geosintético.

• El aseguramiento de la calidad obedece a un programa metodológico de ingeniería.

• El control de calidad se hace tanto al geosintético como al proceso de instalación.

• Para desarrollar un programa para asegurar la calidad, se requiere un equipo humano idóneo.

ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD

PROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTO

• Conformidad de los materiales que llegan a la obra según requerimientos.

• Comprobación de:- Propiedades Indice (Mecánicas e Hidráulicas)- Integridad Física

• Concepción del Proyecto• Determinación de la Función Principal y de las

Secundarias• Evaluación y Determinación de las Propiedades

Mecánicas e Hidráulicas y Funciones de Desempeño.

• Elaboración de las Especificaciones para Geotextiles incluyendo:

Aprobación y Rechazo, Colocación, Reparaciones,Traslapos o Costuras

ASEGURAMIENTO DEL PROCESO DE DISEÑO

Transporte. AlmacenamientoManipulación en la Instalación

Correcta InstalaciónTraslapos o CosturasActividades Complementarias

(SEGUN EL PROYECTO).

ASEGURAMIENTO EN EL PROCESO CONSTRUCTIVO

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