PRESENTACION 1
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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.
HISTORIA DE LOS GEOTEXTILES
• 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.
HISTORIA DE LOS GEOTEXTILES
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
Proceso de fabricación.
GEOTEXTILES TEJIDOS
Proceso de fabricación.
GEOTEXTILES TEJIDOS
Proceso de fabricación.
GEOTEXTILES TEJIDOS
Proceso de fabricación.
GEOTEXTILES TEJIDOS
GEOTEXTILES TEJIDOS
DISTRIBUCIÓN DE FIBRAS ALEATORIAMENTE
Características generales:- Muy filtrantes.- Muy drenantes.
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
• Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
Proceso de fabricación del geotextil punzonado por agujas.
GEOTEXTILES NO TEJIDOS
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
25 mm
75 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 A LA TENSÍONMétodo de la Tira Ancha
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 punzonamiento
Geotextil
Resistencia al punzonamiento
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
15 mm
Resistencia al rasgado trapezoidal
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
Resistencia al estallido
Geotextil
Resistencia al estallido
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
Tamaño de abertura aparente
Geotextil
Tamaño de abertura aparente
Geotextil
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
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
Retención de Asfalto
Retención de Asfalto
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
s-1
Tamaño de Apertura Aparente
ASTM D 4751
mm
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
Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en VíasDESIGNACION AASHTO M288-96
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
Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en VíasDESIGNACION AASHTO M288-96
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
Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en VíasDESIGNACION AASHTO M288-96
TABLA 4. Requerimientos para las Propiedades del Geotextil en Estabilización
Métodos de Ensayo Unidades Requerimientos
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
Especificación de Geotextiles para Aplicaciones en VíasDESIGNACION AASHTO M288-96
TABLA 7. Requerimientos para las Propiedades del Geotextil en Pavimentación
Métodos de Ensayo Unidades Requerimientos
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
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