POR QUÉ DESARROLLAR UNA ESTRUCTURA EN SUELO REFORZADO?

Transcripción

1 POR QUÉ DESARROLLAR UNA ESTRUCTURA EN SUELO REFORZADO?

2 POR QUÉ DESARROLLAR UNA ESTRUCTURA EN SUELO REFORZADO? Las soluciones de ingeniería para la construcción de terraplenes y estructuras de contención han evolucionado, respondiendo a la complejidad de los proyectos y posibilidades que ofrecen los nuevos materiales disponibles. Factores como la reducción de recursos naturales, las regulaciones ambientales y presupuestos limitados para la construcción de estas obras, entre otros, han llevado a la implementación de nuevas soluciones de ingeniería como los muros de contención y los taludes de alta pendiente en suelo reforzado.

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4 TABLA DE CONTENIDOS Qué es suelo reforzado? 5 Beneficios de desarrollar una estructura en suelo reforzado con geosintéticos 6 Tipos y aplicaciones de estructuras en suelo reforzado con geosintéticos 9 Recomendaciones para escoger los geosintéticos de refuerzo 11 Beneficios de desarrollar una estructura en suelo reforzado con Geomallas Fortgrid UX 15 Beneficios de desarrollar una estructura en suelo reforzado con Geotextiles Fortex 17

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6 QUÉ ES SUELO REFORZADO? De acuerdo con Berg et al 2009, es una masa de suelo a la cual se le han incluido elementos de refuerzo como laminas, tiras o capas, dentro de los cuales se consideran las geomallas y los geotextiles con el propósito de aumentar su resistencia al corte, tal como se aprecia en la figura 1. De esta manera la resistencia del conjunto queda condicionada por los siguientes componentes: Resistencia del suelo de conformación Resistencia de los elementos de refuerzo (geomallas y/o geotextiles) Resistencia asociada a la interacción entre ambos materiales Figura 1. Detalle típico de un muro de contención en suelo reforzado con geomallas 5

7 6 BENEFICIOS DE DESARROLLAR UNA ESTRUCTURA EN SUELO REFORZADO CON GEOSINTÉTICOS

8 Las estructuras en suelo reforzado con geosintéticos remplazan a la mayoría de muros de contención en concreto, reconforman taludes deslizados con la pendiente natural. Tienen múltiples beneficios medioambientales y ofrecen ventajas para la obra entre los que se destacan: Menor ocupación de áreas (reducción del derecho de vía) y menor volumen de suelo de construcción al poder conformar taludes con pendientes altas o completamente verticales. Facilidad en el proceso constructivo: se utiliza equipo de movimiento de tierras y suelo clasificado del lugar. Los muros de contención en suelo reforzado toleran mayores asentamientos diferenciales; comparado con muros de concreto, manteniendo su condición de servicio. Las estructuras de contención construidas en concreto, por su alta rigidez, requieren en algunos casos cimentaciones profundas, lo cual incrementa el costo y genera una mayor complejidad en los procesos constructivos. Mejor desempeño ante eventos sísmicos, gracias a que su rigidez es similar a la del suelo de fundación, de manera que las ondas sísmicas no afectan la estructura, en comparación con el impacto de estas sobre estructuras rígidas de concreto. 7

9 8 La ejecución de estructuras en suelo reforzado con geosintéticos es más económica en comparación con los muros de contención en concreto. En la figura 2 se presenta un comparativo de costos en pesos. Comparación de costos Muro SME vs. Muros en concreto (Solo materiales) Costos de la estructura por metro lineal (Miles de pesos colombianos) Altura de la estructura (m) Muros en concreto reforzado Figura 2. Detalle típico de un muro de contención en suelo reforzado con geomallas

10 TIPOS Y APLICACIONES DE ESTRUCTURAS EN SUELO REFORZADO CON GEOSINTÉTICOS Aplicaciones: Las estructuras en suelo reforzado se utilizan en la construcción de infraestructura vial y otros, con al menos uno de los siguientes propósitos: Muros de contención de corona o pata de terraplén. Muros de contención para confinamiento de terraplenes de aproximación a puentes. Muros de contención para rampas o intercambiadores a desnivel. Reemplazo de estructuras de concreto. Ampliación de banca. Reconformación de taludes deslizados con la pendiente natural. 9

11 10 Muros en suelo reforzado (inclinación en la cara >70º). Taludes de alta pendiente (inclinaciones de la cara <70º). Terraplenes de aproximación a puentes. Terraplenes viales.

12 RECOMENDACIONES PARA ESCOGER LOS GEOSINTÉTICOS DE REFUERZO A continuación encontrará una serie de aspectos decisivos que le ayudarán a elegir el geosintético de refuerzo indicado, ya sea para la ejecución de terraplenes o muros de contención. Adecuada transferencia del esfuerzo Las geomallas hacen un traslado de su capacidad mecánica al suelo por el efecto de restricción al desplazamiento lateral en tanto que los geotextiles lo hacen por fricción, lo cual se explica a continuación: 11

13 12 Transferencia de esfuerzo por resistencia pasiva (geomallas): Este mecanismo ocurre debido al confinamiento lateral que ejercen los ribs o costillas de la geomalla cuando las partículas de agregado se alojan en las aberturas. Este entrabamiento hace que al ocurrir un desplazamiento cortante relativo, los elementos de la geomalla alineados en sentido transversal a la dirección del desplazamiento entren en contacto con el agregado impidiendo su desplazamiento, tal como se aprecia en la figura 3. Geosintético de refuerzo (geomalla) Figura 3 Transferencia de esfuerzo por fricción (geotextiles): Partiendo de que la masa de suelo ejerce una sobrecarga normal al plano del geotextil, al ocurrir un desplazamiento cortante relativo entre el geotextil y el suelo, se generan fuerzas de fricción en toda la superficie que se oponen al arrancamiento del geotextil del interior de la masa de suelo, tal como se aprecia en la figura 4. Figura 4

14 La eficiencia en la interacciónse establece a través del coeficiente de interacción Ci que es particular a cada material y se determina en el ensayo de resistencia al arrancamiento o Pull Out ASTM D 6706, en el que efectivamente se establece que las geomallas en general ofrecen mayor eficiencia frente a los y que cada producto ofrece un valor de Ci característico. Módulo de deformación: Se trata de obtener la mayor resistencia a la menor deformación. La relación entre la resistencia a la tensión y la deformación es característica para cada polímero y material. En general a mayor proporción, mejor es la capacidad de refuerzo y el control de deformaciones. El poliéster de alta tenacidad es el polímero que mejor comportamiento ofrece, tal como se aprecia en la figura 5. Comportamiento típico de resistencia a la tensión en geosintéticos Resistencia a la tensión (kg/cm²) PET PP HDPE Deformación unitaria (%) PET: Poliéster de alta tenacidad, PP: polipropileno, HDPE: polietileno de alta densidad. Figura 5. Relación Resistencia a la tensión Deformación. (Tomado de Typical properties of fibers. Batson. Designing with geosyntetics R.M Koerner). 13

15 14 Resistencia disponible: La resistencia disponible indica cuál es la capacidad real del geosintético descontando la incidencia de factores como el daño de instalación, durabilidad y creep. De acuerdo con Berg et al 2008, el comportamiento en creep es típico para cada tipo de polímero, estableciéndose un rango de factor de reducción por creep para cada uno, como se muestra en la tabla de la figura 13. Polymer Type Creep Reduction Factors Polyester (PET) 2.5 to 1.6 Polypropylene (PP) 5 to 4.0 High Density Polyethylene (HDPE) 5 to 2.6 Figura 13. Rangos típicos de factor de reducción por creep FRCR en función del tipo de polímero¹ ¹ Tomado de FHWA NHI Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes c

16 BENEFICIOS DE DESARROLLAR UNA ESTRUCTURA EN SUELO REFORZADO CON GEOMALLAS FORTGRID UX Las geomallas FORTGRID UX están desarrolladas para interactuar con suelos y agregados pét reos bajo normas y especificaciones de construcciónde materiales que generan los siguientes beneficios: Proporcionan alta resistencia a la tensión y alto módulo de deformación que garantizan la condición de estabilidad de la estructura y las deformaciones tanto a corto como a largo plazo. Alta interacción suelo geosintético; el tamaño de sus aberturas permite un eficiente entrabamiento de las partículas de suelo, otorgando una pronta y eficiente respuesta mecánica ante las solicitaciones de carga y por lo tanto, bajas deformaciones frente a soluciones con otro tipo de geomallas o geotextiles. Su recubrimiento con copolímero proporciona mayor rigidez dimensional a la vez que la protege contra daños de instalación. Ofrecen mayor resistencia disponible a largo plazo frente a geomallas de polietileno de alta densidad que permite reducir la cantidad de materiales a utilizar y garantizar la condición de estabilidad (factor de seguridad) de las estructuras. 15

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18 BENEFICIOS DE DESARROLLAR UNA ESTRUCTURA EN SUELO REFORZADO CON GEOTEXTILES FORTEX Los Geotextiles FORTEX se caracterizan por presentar alto desempeño mecánico e hidráulico. Son fabricados en poliéster y gracias a su técnica de producción de inserción de trama, tienen respuesta rápida en tensión ante las deformaciones del suelo y estabilidad en el desempeño hidráulico, lo cual les confiere los siguientes beneficios: Ofrecen alto módulo de deformación, evitando la excesiva deformación del suelo (estructura). Baja fluencia que garantiza menores deformaciones frente a soluciones con geotextiles de polipropileno. Estabilidad en el desempeño hidráulico. Su estructura de inserción de trama mantiene la permeabilidad en cualquier nivel de tensión o confinamiento. Ofrecen mayor resistencia disponible a largo plazo frente a geotextiles de polipropileno, que permite reducir la cantidad de materiales a utilizar y garantizar la condición de estabilidad (factor de seguridad) de las estructuras. 17

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