MTODO PARA LA DETERMINACIN DE LA RESISTENCIA AL RASGADO TRAPEZOIDAL DE GEOTEXTILES

I.N.V. E 903 07

1 . OBJETO

1.1 Esta norma describe el procedimiento para la determinacin de la resistencia al rasgado trapezoidal de geotextiles. Este mtodo corresponde a una propiedad ndice y no ofrece la informacin suficiente para considerarse un criterio de diseo en todas las aplicaciones de geotextiles.

1.2 Los resultados se deben expresar en unidades de Sistema Internacional.

1.3 Esta norma puede involucrar materiales, maniobras y equipos peligrosos, sin embargo no

implica referirse a todos los problemas de seguridad asociados con su empleo. Es responsabilidad del usuario constatar antes de su utilizacin, las prcticas y las condiciones tanto de seguridad como de sanidad, as como determinar su aplicacin.

2. RESUMEN DEL MTODO

Este mtodo de ensayo es un ndice 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 mtodo trapezoidal.

3. DEFINICIONES

3.1 Atmsfera para ensayo de Geotextiles Aire que se mantiene a una humedad relativa 65 5% y a una temperatura de 21 2 C.

3.2 Geotextil Cualquier textil permeable utilizado en fundacin, suelo, roca o tierra, o

cualquier otro material relacionado con la ingeniera geotcnica, que forma parte integral de un proyecto, estructura o sistema elaborado por el hombre.

3.3 Resistencia al rasgado Fuerza requerida para iniciar o continuar un rasgado en una

tela bajo condiciones especficas. Este mtodo de ensayo utiliza el valor mximo de la fuerza de rasgado como la resistencia al rasgado.

3.4 Direccin transversal de la mquina (trama) Direccin en el plano de la tela,

perpendicular a la direccin de fabricacin de la misma.

3.5 Direccin de la mquina (urdimbre) Direccin en el plano de la tela paralelo a la direccin de fabricacin de la misma.

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3.6 Propiedad ndice Evaluacin indirecta de cmo ser el desempeo de un geosinttico

una vez se encuentre instalado. Es un ndice del comportamiento y se establece en condiciones inconfinadas. No reproduce las condiciones de trabajo, slo permite evaluar productos entre s y establecer especificaciones de proyectos.

4 . USO Y SIGNIFICADO

4.1 El mtodo para determinar la resistencia al rasgado trapezoidal de los geotextiles es un ensayo que produce una tensin a lo largo de una trayectoria razonablemente definida, de tal forma que el rasgado se propague en direccin del ancho del espcimen.

La resistencia al rasgado trapezoidal de geotextiles tejidos es determinada bsicamente por las propiedades de las cintas o elementos que los constituyen, los cuales estn sujetos por las mordazas. En geotextiles no tejidos, debido a que las fibras estn dispuestas de una forma ms o menos aleatoria y son capaces de reorientarse en direccin a la carga aplicada, la mxima resistencia al rasgado trapezoidal de la nueva reorientacin se logra cuando se desarrolla una tensin mayor que la requerida para romper una o ms fibras simultneamente.

4.2 El mtodo de rasgado trapezoidal es til para determinar la resistencia relativa de

diversos geotextiles o en diferentes direcciones de un mismo geotextil.

4.3 El procedimiento que se sigue por este mtodo puede ser usado como parte de los ensayos para aceptar despachos comerciales, pero teniendo precaucin que la informacin de la precisin entre laboratorios puede presentar dispersiones. Se recomienda hacer ensayos comparativos como se indica a continuacin.

En el caso de establecer una discusin por la diferencia entre valores reportados cuando se utilice la metodologa de este ensayo (ASTM D 4533) para la aceptacin de un despacho comercial, el comprador y el productor debern practicar ensayos comparativos que permitan establecer la dispersin estadstica entre los laboratorios, para lo cual se recomienda aplicar criterios estadsticos consistentes. Como mnimo, las dos partes debern tomar un grupo de especimenes o probetas para ensayo lo ms homogneos posible y que provengan del lote en cuestin. Los especimenes son asignados aleatoriamente en nmeros iguales para cada laboratorio para ser ensayados. Los promedios de los resultados obtenidos de los laboratorios deben ser comparados usando la distribucin t - Student y el aceptable nivel de probabilidad elegidos por las partes antes de realizarse los ensayos. Si se encuentra una desviacin, su causa debe ser encontrada y corregida, o el comprador y el productor deben estar de acuerdo para interpretar los resultados de ensayos futuros a la luz de la desviacin conocida.

4.4 Muchos geotextiles pueden ser ensayados por este mtodo. Algunas modificaciones en

las tcnicas de fijacin en las mordazas pueden ser necesarias dependiendo de la estructura del geotextil. Adaptaciones especiales podrn ser requeridas para geotextiles ms resistentes, o elaborados a partir de fibra de vidrio, para prevenir que se resbalen o

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se daen por la presin entre las mordazas. Estas adaptaciones pueden incluir revestimientos con cartn para acolchonar el geotextil dentro de la mordaza.

4.5 Este mtodo de ensayo es aplicable para especimenes hmedos o secos. Pueden ser

usados dispositivos de extensin constante (Constant Rate of Extension, CRE), o dispositivos CRT (Constant Rate of Transverse), aun as, puede no haber una correlacin entre s. Consecuentemente estos dos tipos de aparatos medidores no se pueden intercambiar entre s. En caso de controversia las mquinas del tipo CRE prevalecen.

5. EQUIPO

5.1 Mquina de ensayo de traccin La mquina de ensayo debe estar dotada de un dispositivo para medir longitudes de alargamiento de las probetas, debe garantizar que la velocidad de separacin 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.

5.2 Mordazas Deben tener superficies de agarre paralelas, planas y capaces

de prevenir el deslizamiento del espcimen durante el ensayo. Las dimensiones de cada mordaza deben ser 50.8 mm por 76.2 mm (como mnimo), con la dimensin ms larga perpendicular a la direccin de aplicacin de la carga.

5.3 Molde trapezoidal Este molde es opcional y se utiliza para marcar el

espcimen. Las dimensiones del molde se muestran en la Figura 1.

Figura 1. Esquema del molde trapezoidal

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6. MUESTREO Y SELECCIN

6.1 Divisin en lotes y muestras de lotes Se divide el material en lotes y se toma una muestra del lote de acuerdo con lo especificado en la norma INV E 908 (ASTM D4354). Los rollos de geotextil son la principal unidad de muestreo.

6.2 Muestra de laboratorio Para la muestra de laboratorio, de cada rollo seleccionado

como muestreo de lote se deben descartar las dos primeras vueltas y cortar un metro lineal por el ancho del rollo. La muestra correspondiente debe estar limpia y seca y debidamente empacada.

6.3 Nmero de especimenes

6.3.1 Estimativo no confiable de v Cuando no existe un estimativo confiable de v, para el

laboratorio del usuario, se especifica el nmero fijo de 10 especimenes para los ensayos en la direccin de la mquina y 10 para los ensayos en la direccin transversal de la misma. El nmero de especimenes se calcula utilizando v = 9.5% del promedio, tanto en la direccin de la mquina como en la direccin transversal de la misma. Estos valores de v son un poco mayores que aquellos utilizados generalmente en la prctica. Cuando se encuentra un estimativo confiable de v para el laboratorio del usuario, la ecuacin (1) requerir un nmero menor de especimenes que el establecido.

6.3.2 Estimativo confiable de v Cuando existe un estimativo confiable de v, basado en un

amplio historial de registros para materiales similares, ensayados en el laboratorio del usuario, se calcula el nmero necesario de especimenes utilizando la ecuacin (1):

2

=

Avt

n (1)

donde:

n = nmero de especimenes de ensayo (redondeando por exceso a un nmero entero), v = estimativo confiable del coeficiente de variacin para observaciones individuales

sobre materiales similares en el laboratorio del usuario, en condiciones de precisin de un solo operario (%),

t = valor del mtodo t student para lmites unilaterales, un nivel del 95% de

probabilidad y los grados de libertad asociados con el clculo de v (Ver Tabla 1), y A = 5.0% del promedio, valor permitido de la variacin.

7 . PREPARACIN DE LOS ESPECIMENES

7.1 Se toman muestras a una distancia mnima de 1/20 del ancho a partir del

borde de la tela o a 150 mm, escogiendo el menor. De cada muestra se

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cortan especimenes rectangulares de 76.2 mm por 201.6 mm. Se cortan n especimenes en sentido longitudinal y n especimenes en sentido transversal, como se muestra en las Figuras 2 y 3 respectivamente.

Tabla 1. Valores de la distribucin t Student para los lmites unilaterales, grados de libertad (GL) y probabilidad del 95% (1)

GL Unilaterales GL Unilaterales GL Unilaterales

1 6.314 11 1.796 22 1.717 2 2.920 12 1.782 23 1.711 3 2.353 13 1.771 26 1.706 4 2.123 14 1.761 28 1.701 5 2.015 15 1.753 30 1.697 6 1.943 16 1.746 40 1.684 7 1.895 17 1.740 50 1.676 8 1.860 18 1.734 60 1.671 9 1.833 19 1.729 100 1.660 10 1.812 20 1.725 120 1.658

( 1 ) Los valores de esta tabla se calcularon mediante el uso de la l ibrera de

funciones es tads t icas de la hoja de clculo Excel de Microsof t .

Figura 2. Esquema para toma de Figura 3. Esquema para toma de especimenes en sent ido longitudinal especimenes en sent ido t ransversal

1/20 x 1/20 x

Sentido Transversal (Trama)

1/20 x

Ancho del Rollo (x)

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7.2 Los especimenes que sern usados para determinar la resistencia al rasgado en la direccin de la mquina (urdimbre), sern cortados con su dimensin ms larga paralela a esta direccin.

Los especimenes que sern usados para determinar la resistencia al rasgado en la direccin transversal (trama), se cortarn con la dimensin ms larga paralela al sentido transversal de la direccin de la mquina. Se debe marcar en cada espcimen un trapecio issceles, usando el molde indicado en la Figura 1. Se hace un corte preliminar de 15 mm de longitud, en la mitad del segmento de 25 mm que se encuentra sobre el borde del geotextil (Ver Figura 1).

7.3 Acondicionamiento Se acondicionan los especimenes hasta que alcancen

la atmsfera para ensayos de geotextiles. Se considera que se ha alcanzado el equilibrio cuando el incremento en masa del espcimen en pesajes sucesivos, a intervalos no menores de 2 horas, no exceda el 0.1% de la masa del espcimen.

7.4 Los especimenes que deban ser ensayados en condiciones hmedas, deben

ser sumergidos en agua que se debe mantener a una temperatura constante de 21 2C. El tiempo de inmersin ser el suficiente para humedecer el espcimen completamente; esto es indicado por un cambio no significativo en resistencia o deformacin, luego de un perodo de inmersin de al menos 2 minutos. Con el fin de obtener un humedecimiento total, puede ser necesario y aconsejable adicionar mximo hasta 0.05% de un agente humectante neutro no inico, al agua.

Nota 1.- Dependiendo de la aplicacin del geotextil y del material con el que est elaborado, se puede hacer el ensayo en condicin hmeda o seca.

8 . PROCEDIMIENTO

8.1 Se ensayan los especimenes acondicionados en atmsfera estndar del ensayo de acuerdo con la Seccin 2.1.

8.2 En caso de realizar el ensayo en condicin hmeda, ste deber hacerse

dentro de los siguientes dos (2) minutos despus de retirar el espcimen del agua.

8.3 Se fija la distancia entre las mordazas al iniciar el ensayo en 25 1 mm y se

fija el intervalo de carga para la mquina de ensayos de tal forma que la carga mxima ocurra entre el 15 y el 85% de la escala total. La velocidad de operacin de la mquina se debe mantener constante en 300 10 mm/min.

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8.4 Asegurar el espcimen de ensayo en la mquina sujetndolo a lo largo de los lados no paralelos del trapecio de tal manera que los bordes de las mordazas estn en lnea con el lado del trapecio de 25 mm de longitud y el corte est en el centro de las mordazas. Se debe dejar el lado ms corto de tal forma que quede tirante y permita que la tela sobrante quede en forma de pliegues.

8.5 Poner en movimiento la mquina y registrar la fuerza de rasgado en un

grfico. La fuerza de rasgado puede alcanzar varios picos, en este c aso se deben presentar los diferentes mximos y mnimos como se muestra en la Figura 4. Registrar la mxima fuerza obtenida en Newtons, tal como se muestra en la Figura 4.

8.6 Si el geotextil se desliza entre las mordazas o si 25% ms del espcimen

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 rea de las mordazas; (3) modificar la superficie de la mordaza. Si una de las modificaciones anteriores es escogida, sta debe ser indicada en el informe. En ningn caso se pueden modificar las dimensiones establecidas.

Figura 4. Curva de fuerza vs elongacin para ens ayo de especimenes individuales (a) Curva mostrando varios mximos, (b) Curva mostrando un solo mximo

8.7 Si el resultado de un ensayo individual se desva 25% ms del promedio de

los resultados del ensayo de una muestra, ste no debe ser tenido en cuenta, y un espcimen adicional debe ser ensayado. Calcular el promedio excluyendo los valores extremos.

9. CLCULOS

Resistencia al rasgado trapezoidal Se calcula la resistencia al rasgado promediando los valores de la resistencia al rasgado obtenidos para los

Extensin

Fuerza

( a )

Fuerza

Extensin ( b )

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especimenes ensayados de cada una de las muestras de laboratorio. Se debe determinar en forma separada para los especimenes en direccin de la mquina (urdimbre) y para los especimenes en direccin transversal a sta (trama).

10. INFORME

El informe de los resultados debe contener los siguientes puntos:

10.1 Indicar que los ensayos se realizaron con base en esta norma. Describir el material o producto muestreado y el mtodo de muestreo empleado.

10.2 Reportar, para cada muestra de laboratorio, los valores obtenidos para los n

especimenes ensayados y su promedio aritmtico de la resistencia al rasgado expresada en Newtons (N).

10.3 Reportar el nmero de especimenes ensayados en cada direccin de cada

una de las muestras de laboratorio. 10.4 Indicar el estado de los especimenes (hmedos o secos). 10.5 Indicar el tipo de mquina de ensayo utilizada (CRE, CRT). 10.6 Indicar la carga mxima que se puede obtener en el intervalo utilizado para

el ensayo. 10.7 Indicar si las mordazas fueron acondicionadas para realizar el ensayo. 10.8 Indicar cualquier modificacin de los especimenes de muestra ya fabricados,

o en el mtodo de ensayo segn se describa. 11. NORMAS DE REFERENCIA

ASTM D 4533 ICONTEC 2003 (C16.113/84)