GEOSINTETICOS PROYECTO PARAEL DESARROLLO DE CAPACIDADES DE LA DIRECCIÓN DE ADAPTACIÓNAL CAMBIO CLIMÁTICO Y GESTIÓN ESTRATÉGICA DELRIESGO PARAEL REFORZAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURAPÚBLICA EN EL SALVADOR Diciembre 4, 2014 CONTRAMEDIDAS PARA DESASTRES POR AMENAZAS GEOLÓGICAS UTILIZANDO GEOSINTÉTICOS. EXPOSITOR: ING. DOUGLAS RENÉ SIBRIÁN ASISTENTE TÉCNICO DEL EQUIPO DE COOPERACIÓN TÉCNICA DE JICA PROYECTO GENSAI
1. INTRODUCCIÓN Los estragos de la tormenta 12E en Octubre de 2011 entre otras han demostrado en El Salvador una vez más la alta susceptibilidad de los suelos en Centro América a sufrir erosión, deslizamientos y derrumbes inducidos por las precipitaciones, como se muestra en la figura de la siguiente lámina La experiencia ha demostrado que la mayoría de los desastres en suelos constituidos por cenizas volcánicas jóvenes (tierra blanca) comúnmente son causados por la precipitación intensa de un día, aunque se reconoce que cada campo de riesgo para la infraestructura, se trate de puentes, taludes o inundaciones tienen un índice de precipitación diferente en relación a la ocurrencia de desastres. Se es consciente también de la realidad histórica experimentada en relación a la ocurrencia de desastres por amenazas geológicas desencadenadas por eventos sísmicos, tales como los terremotos de enero y febrero del año 2001.
EJEMPLO DE ZONIFICACIÓN POR PERÍODO DE RETORNO DE LAS LLUVIAS DE 2 DÍAS OCURRIDAS DURANTE LA TORMENTA EXTREMA 12E Y SU RELACIÓN CON LOS DESASTRES OCURRIDOS EN TALUDES (ANALISIS: 2002-2011) Ubicaciones de desastre de talud (punto gris) por Depresión Tropical 12E en Octubre 2011
Ante los escenarios considerados es sumamente importante establecer contramedidas para restaurar temporal o definitivamente la infraestructura dañada en el menor plazo posible y también para el reforzamiento de la misma en el sentido de disminuir el riesgo de que este tipo de desastres ocurran Luego de muchos años de investigación y prueba, diferentes tecnologías aplicables para contramedidas se han establecido, entre estas cabe destacar como un logro propio del siglo XX el uso de geosinteticos para la industria de la construcción Los geosinteticos en los últimos años han cobrado preponderancia especialmente por ser amigables con el medio ambiente y sobre todo por ser de rápida y sencilla instalación.
2. OBJETIVOS ALCANZABLES USANDO GEOSINTETICOS EN CONTRAMEDIDAS PARA AMENAZAS GEOLOGICAS Prevenir la erosión causada por las lluvias o por la acción del viento Detener el deterioro en la superficie de taludes que ya tienen problemas de erosión y sedimentación Contribuir a prevenir deslizamientos en taludes con riesgo a fallar Contribuir a estabilizar masas ya deslizadas en taludes Evitar la pérdida de suelo fino y las consecuentes fallas por la aparición de cárcavas y la colmatación de filtros en obras de drenaje Separar diferentes materiales aprovechando las propiedades impermeables de los geosinteticos Mejorar la capacidad auto-portante del suelo y lograr de ese modo la estabilidad de los suelos en todo tipo de obras de construcción (carreteras, taludes, puentes, etc.)
Figuras con Ejemplos de uso de geosinteticos en taludes
3. CONDICIONES APLICABLES Se ha probado su uso en casi todo tipo de problemas que se presentan en situaciones relacionadas con estabilizar superficial o internamente los suelos Con frecuencia los geosinteticos desempeñan un rol complementario al combinar su uso con otros materiales Por ejemplo es aplicable el uso de suelo estabilizado usando geomallas (conocidos como muros de tierra armada) cuando se necesite restaurar en un menor plazo la conectividad vial interrumpida por un evento de deslizamiento de taludes en una carretera. En principio, y de acuerdo al grado de complejidad particular de cada caso, es necesario conocer las condiciones físicas del talud así como los factores medioambientales del lugar La elección de los geosinteticos para proveer soluciones debe ser el resultado de un adecuado diseño
4. MATERIALES GEOSINTETICOS DISPONIBLES EN EL MERCADO PARA SU USO EN CONTRAMEDIDAS Geomallas Geotextiles Geocompuestos Geomembranas Geobentoníticos Geosinteticos combinados con fibras orgánicas, Otros
5. CONSIDERACIONES BASICAS DE DISEÑO E INSTALACIÓN Criterio 1: FUNCIÓN REQUERIDA en conjunto con el suelo Criterio 2: Elección del TIPO DE MATERIAL correspondiente a la función requerida Criterio 3: SELECCIÓN del material existente en el mercado que cumpla con las especificaciones técnicas para geosintéticos (valores típicos y valores MARV*) *Valores relacionados con la variabilidad de las propiedades de los geosinteticos por el proceso de fabricación: Valor típico: Es el promedio historico de los resultados de un ensayo efectuado a un geosintético Valor MARV: Valor mínimo promedio por rollo y se obtiene al restar 2 veces la desviación estandar al valor promedio lo que asegura una confiabilidad del 97.5% en el cumplimiento de una especificación, es una base estadística reconocida por AASHTO, ASTM y otros
Caso 1: Función requerida: SEPARACIÓN, estos geosinteticos son usados para evitar que se mezclen suelos de diferente granulometría, tal como finos con gravas o arenas con arcillas, son de uso común en cimentaciones y son útiles también en estabilizaciones de taludes en las que se ha restituido una masa de suelo inestable por un mejor material. Tipo de material: GEOTEXTIL Selección del geotextil: Características a verificar en las hojas técnicas del fabricante: Valores MARV de Densidad nominal, espesor, resistencia al punzonamiento y resistencia a la tracción durante la instalación. Imagen microscópica de un geotextil tejido
Caso 2: Función requerida: FILTRO, estos geosinteticos son usados para dejar pasar el agua a través de ellos y al mismo tiempo impedir el paso de partículas, son de uso común en estabilizaciones de taludes, muros de retención, revestimientos de taludes con materiales permeables entre otros. Tipo de material: GEOTEXTIL, GEOREDES Selección del geotextil: Características a verificar en las hojas técnicas del fabricante: Valores MARV de Permeabilidad normal, abertura de filtración, resistencia al punzonamiento, resistencia a la tracción de instalación. Imagen microscópica de un geotextil no tejido y sección típica de filtro
Caso 3: Función requerida: DRENAJE, estos geosinteticos son usados para drenar una cantidad específica de agua a través de su sección transversal y al mismo tiempo evitar la migración de partículas entre los suelos separados por el geocompuesto, comúnmente son usados para drenar de forma planar el agua infiltrada en masas de suelo estabilizadas con tierra armada. Tipo de material: GEOCOMPUESTO Selección del geocompuesto: Características a verificar en las hojas técnicas del fabricante: Valores MARV de Permeabilidad normal, abertura de filtración, resistencia al punzonamiento, resistencia a la tracción de instalación. Imagen de 2 tipos de Geocompuesto para drenaje
Caso 4: Función requerida: IMPERMEABILIZACIÓN, estos geosinteticos son usados como componentes del sistema de atenuación del flujo de contaminantes al suelo, se colocan por ejemplo revistiendo los taludes de las fosas donde se emplazarán rellenos sanitarios. Tipo de material: GEOMEMBRANAS, GEOBENTONITICA Selección de geomembranas: Características a verificar en las hojas técnicas del fabricante: Valores MARV de Resistencia al punzonamiento, resistencia a la tracción de instalación. Esquema y fotografía de uso de Geomembranas impermeabilizantes
Caso 5: Función requerida: REFUERZO, estos geosinteticos son usados por ejemplo como refuerzos a tensión en muros de tierra armada, estabilización de taludes, cimentaciones. Tipo de material: GEOMALLAS Selección de geomallas: Características a verificar en las hojas técnicas del fabricante: Valores MARV de Resistencia a la tracción de trabajo, resistencia a la tracción de instalación. Imagen de Geomalla tejida y esquema de uso en un muro
Caso 6: Función requerida: REVEGETACIÓN, estos geosinteticos son Geomallas, Georedes, usadas por ejemplo para retener en combinación con anclajes de diverso tipo el suelo de la superficie del talud, evitando la erosión-sedimentación y también contribuyen en acelerar la revegetación. Tipo de material: GEOMALLAS, GEOREDES CON FIBRAS ORGANICAS Selección de geomallas y georedes: Características a verificar en las hojas técnicas del fabricante: Valores MARV de Resistencia a la tracción de trabajo, resistencia a la tracción de instalación. Imagen de Geomalla por extrusión y ejemplo de uso en un talud
6. EJEMPLOS EN DONDE SE HA APLICADO EL USO DE GEOSINTETICOS ANTE DIFERENTES AMENAZAS Ubicación: Aeropuerto Yeager Charleston WV, EE.UU., Talud 1H:1V, H= 73 m Cortesía de Tencate-Mirafi Fotografias de taludes estabilizados y vegetados usando geosinteticos
Ubicación: Aeropuerto Yeager Charleston WV, EE.UU. Ene 19, 2010 Talud 1H:1V, H= 73 m Cortesía de Tencate-Mirafi Fotografias de accidente ocurrido en 2010, la masa estabilizada con geosinteticos funcionó perfectamente
Ubicación: Tanata, ciudad de Kobe, gran terremoto de Kobe 1995 Talud vertical, H= 5 m Fuente: Geosynthetic-Reinforced Soil Structures for Railways in Japan, Fumio Tatsuoka et al, Dec 16, 2013 Fotografia de muro vertical de tierra reforzada usando geosinteticos, 1 semana despues del terremoto
Ubicación: Aeropuerto de Sikkim, región de los Himalayas India Talud de pendiente variable H= 80 m Fuente: Ingenuity in Geotechnical Design using Geosynthetics, J.G. Zomberg Fotografia de el muro de tierra armada mas alto del mundo, soportó durante su construcción un sismo de 6.9 grados
7. CONCLUSIONES Los geosinteticos ahora pueden ser considerados como una tecnología bien establecida como para ser considerados dentro de las opciones de contramedidas para contribuir a resolver diversos problemas de geotecnia La tecnología de geosintéticos debe ser aplicada solo después de realizar un diseño formal, al igual que cualquier otra tecnología alternativa si es mal aplicada conducirá al colapso de las contramedidas aplicadas Los geosintéticos pueden ser combinados con otros materiales tradicionales para lograr mejores desempeños en las contramedidas
MUCHAS GRACIAS! Ing. Douglas René Sibrián Asistente del Equipo de Coop. Técnica de JICA Proyecto GENSAI Correo-e: rene.sibrian@hotmail.com