Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Pavimentos construidos sobre suelos de baja capacidad de
soporte, reforzado en la base por un geosintético con
resistencia a la tracción para garantizar la estabilidad de la
estructura y minimizar asentamientos diferenciales.
REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO
Productos GEOSINTÉTICOS
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO
Productos GEOSINTÉTICOS
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO
¿Por que utilizar?
Para minimizar deformaciones. En el pavimento proveniente de la subrasante;
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO
¿Por que utilizar?
Para evitar contaminación y consecuente pérdida de la capacidad de soporte;
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO
¿Por que utilizar?
Disminuyendo las deformaciones en la subrasante se reducela posibilidad del surgimiento de fisuras en el pavimento;
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO
¿Por que utilizar?
Permite reducir el espesor de la camada granularen hasta 40%.
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Entre la base granular y subrasantes con CBR = 4% hasta 8% vamos a proponer el geotextil tejido MacTex®.
Además de actuar como separador también
proporciona refuerzo.
Solución sugerida!
Para evitar la contaminación entre camadas
REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Solución sugerida!
Para refuerzo de pavimentos apoyados sobre subrasantes < 4%
REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Solución sugerida!
Para evitar la contaminación entre camadas
Para refuerzo de pavimentos apoyados sobre subrasantes < 4%
REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
INSTALACIÓN
APLICAR EL GEOSINTÉTICO SOBRE LA SUPERFICIE
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
INSTALACIÓN
COMPACTAR LA CAMADA DE AGREGADOS
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
1. La utilización de geosintéticos como elementos para la estabilización de estructuras viales fue introducida en los años ’70. Desde entonces muchos investigadores, profesores, ingenieros y fabricantes tentaron encontrar, sin éxito, una metodología general para el dimensionamiento de esos tipos de estructuras.
Existen por otro lado, varios métodos de dimensionamiento para carreteras no pavimentadas. Entre ellos los más conocidos son:
INTRODUCCIÓN
Giroud & Noiray, 1981 - “TENSIONED MEMBRANE EFFECT”
(Efecto de la membrana traccionada) y Houlsby & Jewel, 1990
“LATERAL RESTRAINT EFFECT” (Efecto de restricción lateral)
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
2. Inicialmente es necesario diferenciar las carreteras no pavimentadas de las pavimentadas.
Para ambas situaciones, la condición no pavimentada será siempre la hipótesis inicial.
TRC-Grid
Subgrade
Granular fill
Interaction area
TRC-Grid
ßf
ßa
R
R'
R''Pu
Pe,s
Py
Pf
Fw
2.1 No pavimentada 2.2 Pavimentada
METODOLOGÍA
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
2.1 No pavimentadas
La metodología para carreteras no pavimentadas puede ser desarrollada según las dos teorías del “Efecto Membrana” o de la “Restricción Lateral”.
Ambas teorías están fundadas en la transmisión de los esfuerzos al geosintético a través de la interacción suelo/geosintético que puede variar, según el tipo de geosintético, entre 0,80 y 1,0 (resultados obtenidos en ensayos de pull-out) .
Obs.: El mayor valor que se puede utilizar como coeficiente de interacción es 1.0.
METODOLOGÍA
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
2.1.1 El Efecto Membrana
El dato más importante para la utilización del método “Efecto Membrana” es la profundidad aceptable del asentamiento en la carretera no pavimentada.
La interacción entre la sub-base/base (camada granular) y la geogrilla geogrilla fuera de la zona de deformación crea esfuerzos de tracción, produciendo así el “Efecto Membrana” .
METODOLOGÍA
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Giroud & Noiray (1981)Giroud & Noiray (1981)
TRC-Grid
Subgrade
Granular fill
Interaction area
El Efecto Membrana
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
2.1.2 Restricción Lateral
La “Restricción Lateral” es una teoría cuyo valor y confiabilidad fueron comprovados en obras y en pruebas de laboratório.
La presión es distribuida a través de la camada granular hasta alcanzar el geosintético. Debido a la interacción entre la camada granular y la geogrilla, la componente horizontal de las tensiones se transfiere del material granular a la geogrilla. Usando su capacidad portante total, esta transmite a su vez solamente las tensiones verticales a la subrasante.
METODOLOGÍA
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Restricción Lateral
Houlsby & Jewel (1990)
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
2.1.3 ¿Efecto Membrana o Restricción Lateral?
Teóricamente esto depende de la capacidad de soporte de la sub-base. Si la presión aplicada no causa asentamiento en la sub-base, es utilizada la teoría de “Restricción Lateral”. En caso contrário es más apropriado utilizar la teoría del “Efecto Membrana”.
Una práctica común es definir el espesor de la camada granular con la teoría del “Efecto Membrana” utilizando las ecuaciones de Giroud & Noiray (definindo una estructura sin pavimento) y posteriormente, para el diseño de carreteras pavimentadas, utilizar las teorías de “Restricción Lateral” utilizando las teorias de Houlsby & Jewel.
METODOLOGÍA
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
2.2 Carreteras Pavimentadas
El propósito de la utilización de los geosintéticos en carreteras pavimentadas es prevenir las fisuras a través de la minimización de los asentamientos diferenciales.
Basados en los análisis con elementos finitos realizadas por varios centros de investigación, en este caso la Universidad de Tecnología de Delft (Holanda) para carreteras pavimentadas (con la utilización de geosintéticos), fue posible determinar la reducción del espesor de la base y la ampliación de la vida útil del pavimento, para varias combinaciones de CBR.
Con base en las características de los materiales utilizados en las investigaciones se propone para el diseño de carreteras pavimentadas una metodología que, como ya mencionado, toma como base una carretera no pavimentada.
METODOLOGÍA
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Diseño de carreteras reforzadas
• Carreteras provisionales y/o no pavimentadas, definición del espesor de la camada granular
Giroud & Noiray (1981)
• Carreteras Pavimentadas, chequeo del paquete estructural considerando la presencia del
pavimento
Houlsby & Jewell (1990), Vesic (1975),
De Groot (1986)
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
• Datos:Datos:– r = profundidad aceptable del asentamiento (m)r = profundidad aceptable del asentamiento (m)– Nu = número de pasajes de ejes durante la vida de la estructuraNu = número de pasajes de ejes durante la vida de la estructura– F = máx. carga del eje (kN)F = máx. carga del eje (kN)– CBR = resistencia de la Subrasante no drenada (kPa)CBR = resistencia de la Subrasante no drenada (kPa) f,bcf,bcángulo de distribución de cargas en la base no compactada (°)ángulo de distribución de cargas en la base no compactada (°)
– GeoGrid tipo = 20, 30 o 40GeoGrid tipo = 20, 30 o 40
• Resultados:Resultados:– Du = espesor de la camada de agregados (base) sin refuerzo (m)Du = espesor de la camada de agregados (base) sin refuerzo (m)– Dr = espesor de la camada de agregados (base) con refuerzo (m)Dr = espesor de la camada de agregados (base) con refuerzo (m) D = reducción (ahorro) de la camada de agregados (m)D = reducción (ahorro) de la camada de agregados (m)
Carreteras provisionales y/o no pavimentadas
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Ejemplo:Ejemplo:
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
CBR (%)
Du
and D
N = 10,000
N = 1,000
N = 100
N = 10
Du
D
TRC-Grid 30
Dr
D
Du
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
TRC-Grid
ß f
ßa
R
R'
R''
Camada granular
Asfalto
SubrasantePu
Pe,s
Py
Pe,f
Fw
Dr
Paso 1: Calcular Dr para la situación sin pavimentoPaso 1: Calcular Dr para la situación sin pavimentoPaso 2: Chequear la capacidad de soporte de la camada Paso 2: Chequear la capacidad de soporte de la camada
granular (1) y de la subrasante (2) para la situación granular (1) y de la subrasante (2) para la situación pavimentada.pavimentada.
(1)
(2)
Carreteras pavimentadas
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
• Datos:– Dr = espesor con refuerzo (m) (Giroud & Noiray)– Np = número de pasajes de ejes durante la vida de la estructura – Da = espesor de la camada de asfalto (m) a = peso específico del asfalto (kN/m3) f = peso específico del material granular (kN/m3) aángulo de distribución de las cargas en el asfalto (°) f ángulo de distribución de las cargas en el material granular
(°) ’ángulo de fricción del material granular (°)– CBR = resistencia de la Subrasante no drenada (%)– Nc = factor de capacidad de soporte de la Subrasante
Carreteras pavimentadas
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Descripción del proyecto:Descripción del proyecto:Diseño de carretera pavimentada sobre sueloDiseño de carretera pavimentada sobre sueloblando con vida util de 20 años.blando con vida util de 20 años.
Procedimientos de diseño:1. Proyecto de carreteras no pavimentadas
para servicio durante la construcción2. Chequeo de la estabilidad de la camada
granular y de la subrasante para la situación pavimentada durante la Vida útil de la carretera.
Ejemplo
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Paso 1Paso 1:: Determinación de la carga de Determinación de la carga de los ejes:los ejes:FFuu = 80 kN = 80 kN
Paso 2Paso 2:: Estimativa del numero de Estimativa del numero de pasadas del ejepasadas del eje100 ejes por dia100 ejes por dia NNuu = 10.000 = 10.000
100 dias100 diasPaso 3Paso 3:: Máx. Grado de deformaciónMáx. Grado de deformación
durante la construcción.durante la construcción. r = 0.15 mr = 0.15 m
Etapa 1: situación no pavimentada
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Paso 5Paso 5:: Ángulo de distribución de lasÁngulo de distribución de lascargas en el material granular (°)cargas en el material granular (°)f,bcf,bc = 26 ° = 26 °
Paso 6Paso 6:: Resistencia del suelo - subrasanteResistencia del suelo - subrasanteCBR = 1.0 %CBR = 1.0 %
Paso 7Paso 7:: Elección del tipo de TRC-GridElección del tipo de TRC-GridTRC-Grid 40TRC-Grid 40
Paso 4Paso 4:: Tipo de material granular:Tipo de material granular:cantos rodadoscantos rodados
Etapa 1: situación no pavimentada
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
CBR (%)
Du
and
D
N = 10,000
N = 1,000
N = 100
N = 10
Du
D
TRC-Grid 40
Dr
DuD
Curva para r = 0.15 m y FCurva para r = 0.15 m y Fuu = 80 kN = 80 kNEtapa 1: situación no pavimentada
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Paso 10Paso 10: Reducción con TRC-Grid: Reducción con TRC-GridDDuu - D - Drr D = 0.29 m (= 39%)D = 0.29 m (= 39%)
Paso 9Paso 9: Espesor de la camada granular: Espesor de la camada granularCBR, TRC-Grid 40DCBR, TRC-Grid 40Drr = 0.44 m(=0.5) = 0.44 m(=0.5)
Etapa 1: situación no pavimentada
Paso 8Paso 8:: Espesor de la camada granular Espesor de la camada granular DDuu = 0.73 m (= 0.8) = 0.73 m (= 0.8)
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Esquema de distribución de las presiones:Esquema de distribución de las presiones:Etapa 2: situación pavimentada
TRC-Grid
ßf,ac
ßa
R
R'
R''
Granular fill
Asphalt
Subgrade
Pu
Pe,s
Py
Pf
Fp
Da= 0.15 m
Dr = 0.5 m
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Paso 11Paso 11:: Determinación de R´ y R´´Determinación de R´ y R´´R´ = R + DR´ = R + Daa . tan . tan aa = 0.35 m = 0.35 m
R´´ = R´ + DR´´ = R´ + Drr . tan . tan f,ac f,ac = 0.74 m= 0.74 m
Paso 12Paso 12:: Presión en la camada granularPresión en la camada granular F Fpp
PPff = = Fp + Fp + aa . D . Daa= 237 kPa= 237 kPa
(R’)² (R’)²
Paso 13Paso 13:: Máx. capacidad de soporte deMáx. capacidad de soporte dela camada granular.la camada granular.PPyy = 0.6 R’. = 0.6 R’.ff.N.NkPakPa (Vesic, 1975)
Etapa 2: situación pavimentada
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Paso 14:Paso 14: Número de pasadas de ruedas Número de pasadas de ruedasNNpp = 10,000,000 = 10,000,000
Paso 15Paso 15:Carga de rueda equivalente:Carga de rueda equivalenteFFee = F = Fp p ( (6.26.2 N Npp) = 1,211 kN) = 1,211 kN(De Groot , 1986)
CHEQUEO 1CHEQUEO 1: Estabilidad de la camada: Estabilidad de la camadagranular:granular: PPy y = 1.4 (mínimo es 1.1)= 1.4 (mínimo es 1.1)
PPff
Etapa 2: situación pavimentada
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
Paso 16Paso 16:Presión equivalente en la:Presión equivalente en lasubrasantesubrasante
FFee
PPe,s e,s = = + + aa . D . Daa + + ff . D . Dff = 717 kPa = 717 kPa
(R”)²(R”)²
Paso 17Paso 17: Máx. capacidad de soporte: Máx. capacidad de soportede la subrasantede la subrasante (Houlsby & Jewell, 1990)
R” ²R” ²PPuu = N = Ncc.CBR.30 .CBR.30 = 2,337 kPa = 2,337 kPa
RR
Etapa 2: situación pavimentada
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
CHEQUEO 2: Estabilidad de la subrasanteCHEQUEO 2: Estabilidad de la subrasantePPuu
= 3.3 (mínimo es 1.5)= 3.3 (mínimo es 1.5)PPe,se,s
DISEÑO FINAL :DISEÑO FINAL :
Mat. Granular (0.5 m)
Subrasante (CBR = 1 %)
Pavimento (0.15 m)
TRC-Grid 40
Etapa 2: situación pavimentada
Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A
1 - Vía de acceso y área de estacionamiento
País : DinamarcaFecha: Agosto 1997Material: TRC-40Cantidad: 4.500m2