Facultad de ingenieria en ciencias de la tierra



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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERIA EN CIENCIAS DE LA TIERRA

“Los Geosintéticos Aplicados a Obras de Pavimento Flexible”



INFORME DE PROYECTO DE GRADUACIÓN

Previa a la Obtención del Título de:



INGENIEROS CIVILES

Presentado por

Javier Armando Campaña Minchong

Wilson Andrés Mata Pillajo

Xavier Vicente Mendoza Cedeño


Guayaquil - Ecuador

2011 


Agradecimiento

Agradecidos y contentos nos sentimos, principalmente con DIOS TODO PODEROSO, que nos permitió llegar a la cúspide más grande y deseada por todos nosotros la cual es finalizar nuestra carrera profesional.


A nuestros queridos docentes, de manera especial a los INGENIEROS EDUARDO SANTOS, GASTON PROAÑO, PAUL CARRION, JULIO GARCIA, IGNACIO GOMEZ DE LA TORRE quienes con sus conocimientos sabiamente llegaron hasta nosotros.
De todos corazón GRACIAS A ELLOS POR SU PACIENCIA Y DEDICACION.

Dedicatoria

A mi padre, a mi madre, a mi hermano y a mis amigos, quienes con sus sabios consejos me supieron ayudar en todo momento a llegar a la meta más grande de mi vida que es finalizar mi carrera profesional de la mejor manera posible.

Wilson Andrés Mata Pillajo.


A mi madre, Sonia Minchong Díaz, a mi padre, a mis hermanos, a mis abuelitas, quienes siempre están apoyándome en todos los momentos de mi vida.

Javier Campaña Minchong.


A mis padres, porque creyeron en mí y porque me sacaron adelante, dándome ejemplos dignos de superación y entrega, porque en gran parte gracias a ustedes, hoy puedo ver alcanzada mi meta
Xavier Mendoza Cedeño.


TRIBUNAL DE GRADUACIÓN



_____________________

Ing. Eduardo Santos B.

DIRECTOR DEL PROYECTO

SUD-DECANO DE LA FICT.



_____________________

Ing. Paul Carrión.

DECANO DE LA FICT.

____________________ ____________________

Ing. Francisco Andrade S. Ing. Fabiola Cornejo Z.

DECANO DE LA FIMCP DIRECTOR DE TESIS

PRESIDENTE ECTOR DE TESIS

__________________

Ing. Ignacio Gomez de la Torre.

VOCAL


INDICE

Introducción

Objetivos:

  • Objetivos generales

  • Objetivos específicos

Justificación

Capítulo 1:Los Geosintéticos Aplicados a Obras de Pavimento Flexible

1.1 Aspectos generales

1.2 Clasificación de los geosintéticos

1.2.1 Geotextiles

1.2.1.1 Características de los Geotextiles

1.2.1.2 Funciones de los Geotextiles

1.2.1.3 Tipos de Geotextiles

1.2.1.4 Aplicaciones de los Geotextiles

1.2.2 Geomallas

1.2.2.1 Características de las Geomallas

1.2.2.2 Funciones de las Geomallas

1.2.2.3 Tipos de Geomallas

1.2.2.4 Aplicaciones de las Geomallas

1.2.3 Georedes

1.2.3.1 Características de las Georedes

1.2.3.2 Funciones de las Georedes

1.2.3.3 Tipos de Georedes

1.2.3.4 Aplicaciones de las Georedes

1.2.4 Geomembranas

1.2.4.1 Características de las Geomembranas

1.2.4.2 Tipos de las Geomembranas

1.2.4.3 Funciones de lasGeomembranas

1.2.4.4 Aplicaciones de las Geomembranas

1.2.5 Geoceldas

1.2.5.1 Características de las Geoceldas

1.2.5.2 Funciones de las Geoceldas

1.2.5.3 Tipos de Geoceldas

1.2.5.4 Aplicaciones de las Geoceldas

1.3 Introducción al uso de los Geosintéticos

1.4 Características de los Geosintéticos empleados en pavimento flexible

1.5 Introducción a las geomallas para pavimentos flexibles

1.5.1 Clasificación

1.5.2 Proceso de fabricación

1.5.3 Funciones y aplicaciones

1.6 Normas, ensayos y especificaciones técnicas de elaboración de Geomallas

Capítulo 2: Pavimentos

2.1 Aspectos generales

2.2 Capas de un pavimento

2.2.1 Superficie de rodamiento

2.2.2 Base

2.2.3 Sub-Base

2.2.3.1 Característica de la Sub-Base

2.2.4 Sub-rasante

2.3 Tipos de pavimento

2.3.1 Pavimento rígido

2.3.2 Pavimento Flexible

2.3.2.1 Capas de un pavimento flexible

2.3.2.2 Duración de un pavimento flexible

2.3.2.3 Finalidad de un pavimento flexible

2.3.2.4 Ventajas y desventajas de un Pavimento Flexible

2.3.3 Pavimento articulado o de adoquines



Capítulo 3: Refuerzo en carreteras con Geomallas Biaxiales

3.1 Introducción

3.2 Mecanismo de refuerzo generados por Geomallas

3.2.1 Confinamiento lateral de la base o sub-base

3.2.2 Mejoramiento de la capacidad portante

3.2.3 Membrana tensionada

3.3 Ensayo de estructura reforzada con geomalla biaxial coextruida

3.4 GeomallaTenax

3.5 Geomalla Tensar

3.5.1 Características principales de la geomalla tensar

3.5.2 Diseño para mejorar la sub-rasante

3.5.3 Diseño para mejorar la base

3.6.- Metodo AASHTO para Diseño Pavimentos Flexibles

3.6.1 Desviación estándar

3.6.2 Número estructural indicativo del espesor total requerido de

Pavimento (SN)

3.6.3 Coeficientes estructurales

3.6.4 Coeficientes de drenaje (mi)

3.6.5 Diferencia entre el índice de servicialidad inicial, po, y el índice

De servicialidad terminal de diseño, pt (PSI)

3.6.6 Módulo de resilencia, en PSI, del material de sub-rasante (MR)
3.7 Método AASHTO para diseño de pavimentos flexibles reforzado con geomallascoextruídas

Capítulo 4:Análisiscomparativo decostosdeambosdiseños

4.1 Costodepavimentoflexiblesingeomalla

4.2 Costodepavimento flexibleutilizandogeomalla

5:Análisis

6:Conclusiones

7:Recomendaciones

8:Bibliografía

Introducción
Envarioscasoslosgeosintéticoshansidounadelassoluciones másexitosa,enciertoscasosperolafaltadeconocimientoydeuna mejormetodologíadediseñoquepermitadefinirlosrequerimientos deestosmateriales deacuerdo alascondiciones particulares quese necesiteparalosdiferentesproyectos,nosehapermitidoquelos beneficios de estatecnologíaseanaprovechadosen sutotal magnitud.

Laaplicacióneficazdelosgeosintéticos,promuevesuscapacidades y formulas de diseño preliminares que permitan definir requerimientostécnicosquesenecesitedeacuerdoaltipodeobra. Comoresultadodetodoesteproceso,semuestraalaIngeniería ciertasmetodologíasdediseño paraseparaciónyestabilizaciónde vías de acceso, refuerzo en vías con geotextiles y geomallas, pavimentaciónyrepavimentación,sistemasdesubdrenaje,refuerzo en muros de contención, refuerzo de taludes, refuerzo de terraplenes sobre suelos blandos.


Enelpresentetrabajosepretendedemostrardeunaformatécnica, quetantopodemosdistribuirlosrecursosalahoradeconstruir unacarretera,enestecasoconelusodegeomallas.Estetrabajose centraenladescripcióndelametodologíadediseñodepermitir usandoelgeosintéticollamadoGEOMALLA,procedimientoquepor añoshasidotecnificadoynormalizadoparasuutilizaciónincluso, ensuelosycondicionesclimáticastandifícilescomolosquetiene nuestropaís Ecuadorenlascuatro regiones.
Objetivos
ObjetivosGenerales.
Presentar una metodología innovadora paradiseñarunpavimento flexible utilizandogeomallasy demostrarsus ventajaseconómicas y deoptimizaciónderecursos.
Hacer una descripción deloselementos queintegran unpavimento flexibleyunmétodode diseño.

ObjetivosEspecíficos.


Establecercomo alternativa principalelemento delos diseños depavimento la geomalla.
Describir, analizar y evaluar los materiales utilizados en la construcción delpavimento flexible.

Justificación
Conelusodepavimentosflexiblesutilizandogeomallassepretende solucionarlascomplicacionesqueresultandeconstruircarreteras sobresub-rasantesdemalacalidadyaquellosproblemasquenos daría elnodisponer de material adecuado en las canteras proponiendoelusodelasgeomallasconespesoresmenoresque brinden igual capacidad estructural y económicamente más factible.
Capítulo1
Los GeosintéticosAplicados a Obras de Pavimento Flexible
1.1 AspectosGenerales
GEOSINTÉTICOesunproductoenelque,porlomenosunodesus componentes es a base de polímero sintético o natural, y se presenta en forma de filtro, manto, lámina o estructura tridimensional, usada en contacto con el suelo o con otros materialesdentrodel campo delageotecnia o dela ingeniería civil.
Existen varios campos de aplicación de los geosintéticosen el ámbito dela construccióndeobrascivilesy laedificacióncomo son:

Obras Civiles.

Obras Hidráulicas.

SistemasdeControl deErosión.

Aplicaciones Medioambientales.
Lafabricacióndelosgeosintéticoscomprendeprocedimientosde extrusión, tecnología textil o sino una combinación de los 2 procesos mencionadosesdecir:TEXTILY PLÁSTICA.
LosGEOSINTÉTICOSsederivandefibrasartificiales,compuestos básicos de polímeros como:
Polipropileno

Poliéster

Poliamida

Polietileno


Siendolas2primeraslasdemayorutilizaciónenelprocesodela

CONSTRUCCIÓN.


1.2 Clasificaciónde losGeosintéticos
Lostipos degeosintéticos más comunes utilizados enelcampo dela

INGENIERÍAsonlos:


Geotextiles

Geomallas

Geomembranas

Georedes



1.2.1 Geotextiles

Los GEOTEXTILESsontelaspermeables no biodegradablesque pueden emplearse como filtros en sustitución de agregados graduados, como estabilizadores de suelos blandos y como elementos para sustituir la erosión de suelos y el acarreo de azolves.




Figura 1.1 Geotextil.


Sedefinencomo“unmaterialtextilplano,permeablepolimérico

(Sintéticoonatural)quepuedeserNoTejido,Tejidootricotadoy



1 * http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_1_geotextiles.html
queseutilizaencontactoconelsuelo(tierra,piedras,etc.)uotros

materialeseningeniería civil para aplicaciones geotécnicas”.



1.2.1.1Característicasdegeotextiles

Resistenciaalatensión:Elgeotextilpuede absorberesfuerzos producidosenestructuras sometidas a carga

Elongación:Permiteunacoplamiento enterrenos irregulares, manteniendo su resistencia bajo deformaciones iniciales.

ResistenciaQuímica:Debido a su fabricaciónen polipropileno,los geotextilesresisten ácidos, álcalis,insectos,etc.







ResistenciaaTemperatura:Elpolipropilenoes resistentea altas temperaturas.

Permeabilidady Capacidad defiltración:Porsuporometría,los geotextilespermitenelpaso del agua yretienen losmateriales finos.
1.2.1.2Funcionesdelosgeotextiles

Separación:Impidelacontaminación delos agregadosseleccionadosenel suelo natural.

2 * http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_1_geotextiles.html







Refuerzos:Todo suelo tiene unabaja resistencia a latensión.El geotextil absorbe losesfuerzos detensiónque el suelo no posee

Filtración: Permite elpaso de agua impidiendo quelos finos traspasenel geotextil.

3 * http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_1_geotextiles.html
1.2.1.2Funcionesdelosgeotextiles

Separación:Impidelacontaminación delos agregados seleccionadosenel suelo natural.






Refuerzos:Todo suelo tiene unabaja resistencia a latensión.El geotextil absorbe losesfuerzos detensiónque el suelo no posee

Filtración: Permite elpaso de agua impidiendo quelos finos traspasenel geotextil.

4*http://www.constructionsystems.basf-cc.es/ES/productos-sistemas/catalogos/Documents/geotextiles.pdf



Drenaje Planar: Drenael aguaenelplanodel geotextil,evitandoeldesarrollodela presión de porosen la masa del suelo.
BarreraImpermeable: Los geotextilesno tejidos,al impregnarse con asfalto,elastómeros uotro tipode mezclas poliméricas, creanuna barrera impermeablecontra líquidos.



Protección:Gracias alespesory a la masa delos geotextilestejidos, estos absorben los esfuerzos inducidos porobjetos angulosos o

5*http://www.constructionsystems.basf-cc.es/ES/productos-sistemas/catalogos/Documents/geotextiles.pdf

punzantes,protegiendo materialeslaminares como esel caso delas geomembranas.


1.2.1.3Tipos de Geotextiles

Geotextiltejido:Impidela contaminacióndelos agregados seleccionados,enel suelo natural.

Geotextilnotejido:Generalmente estos son tejidos quetienenaltas fuerzas a la tensión,alto módulo ybajaelongación.



Figura1.2 Geotextiltejido. .



Figura 1.3 Geotextil no tejido

6* http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_1_geotextiles.html



1.2.1.4 Aplicaciones de geotextiles
Elusodecadauno de ellosdependedela funciónquedebe desempeñarel Geotextil,encontacto conel suelo yeltipo de obra a ejecutarse.Las principales aplicaciones son:
 Subdrenajes

 Estabilizaciónde taludes yladeras

 Protecciones de membranas

 Repavimentaciones

 Estabilizaciónde suelos comorefuerzos para:

 Caminos

 Vías férreas

 Contruccioneshidráulicas

 Drenajes verticales

 Camposdeportivos

 Terraplenes

 Túneles

Rellenos sanitarios

 Gaviones

 Muelles

 Presas


 Diques

 Canales




Figura 1.4 Control decalidad degeotextiles

1.2.2 Geomallas
LasGEOMALLASsonestructuras bidimensionales elaboradasa base de polímeros,que estánconformadasporuna red regularde

Costillas conectadas de forma integrada por extrusión, con aberturasdesuficientetamañoparapermitirlatrabazónconlas partículas del suelo derelleno o suelo circundante.La principal

función delas geomallases indiscutiblemente el refuerzo.

7*http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_1_geotextiles.html


Figura 1.5 Geomalla.



1.2.2.1 Características de la Geomalla

  • Resistencia a la Tracción: dependen de la geometría y sobrecargas previstas en la estructura.




  • Resistencia a largo Plazo: contempla los diferentes factores reductores debidos a la fluencia del material, ambientales y de instalación.







  • Permeabilidad : capacidad de flujo de agua

1.2.2.2Funcionesde lasGeomallas
Seusancomorefuerzodesuelosypararealizarestabilizaciones superficiales.
8*http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_2_geomallas.html


Figura 1.6 Refuerzo superficial congeomalla

1.2.2.3Tipos deGeomallas
Dentro de esta clasificación encontramos a la Geomalla Orientada o Coextruida, la cual presenta 2 tipos que son:

  • Uniaxiales

  • Biaxiales

Ambas fabricadas de polietileno de alta densidad o polipropileno.


  • GeomallasUniaxiales

Son Geomallas específicamente diseñada para proyectos de refuerzo de suelos donde se desea fuerza en un solo eje.
Estas Geomallas son diseñadas para ser mecánica y químicamente estables en ambientes de suelos agresivos y no son atacadas por soluciones acuosas salobres, ácidos, álcalis y no son susceptibles a la hidrólisis, ruptura por estrés causada por ataque del medio ambiente ó ataques de microorganismos. Además de lo anterior éstas Geomallas cuentan con un añadido mínimo de 2% de negro de humo como protección para evitar la degradación por rayos U.V.
Las Geomallasuniaxiales se aplican en situaciones donde la dirección de los esfuerzos principales mayores es conocida.
9*http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_2_geomallas.html
c:\users\xtratech\desktop\planillas bosques\uniaxial 3.jpg


  • Geomallas Biaxiales:

Es una malla para base de caminos y estabilizaciónde suelos.
La Geomalla Biaxial ofrece una alta estabilidad a la tensión, excelente resistencia al daño en el proceso de construcción y a la exposición al medio ambiente.
La geometría de la Geomalla Biaxial permite una trabazón mecánica positiva muy fuerte.
Con el empleo de esta malla se pueden obtener ahorros significativos en la cantidad de material necesario para estabilizar un suelo.
Las geomallas biaxiales se aplican en situaciones donde los esfuerzos movilizados son esencialmente al azar.
c:\users\xtratech\desktop\planillas bosques\biaxial.jpg

10* http://www.evi.com.mx/evicom/prod_geomalla.html



1.2.2.4Aplicacionesde lasGeomallas

- Taludes

- Gaviones

- Obras marinas

- Muros

- Terraplenes yotros


La Geomalla encombinaciónconGeotextiles yGeomembranasse usan como:
- Estabilizaciónde suelos como refuerzo

- Reforestacióneinstalaciones agrícolas

- Rellenos sanitarios
Estos geosintéticos han logrado gran aceptación por cuanto reemplazanalaempalizada,sistematradicionalqueseusabaenla construccióndevíasdeaccesoparalaexploracióndepetróleoen nuestro Oriente Ecuatoriano, lo que significaba la tala indiscriminada de árboles, creando la deforestación en áreas protegidas.


1.2.3 Georedes
La GEOREDes una estructura de polímero manufacturada en formadelienzo,queconsistedeunsistemaregulardecostillas sobrepuestas y conectadas íntegramente, cuyas aberturas son generalmente más grandes que los elementos que la forman.

Estas son utilizadas en aplicacionesde ingenieríageotécnica,ambiental, hidráulica y detransporte.

Son materiales de una o varias capas que se obtienen generalmente por extrusión o punzonadodel polietileno de alta densidadodelpolipropileno,otambiéntejiendooentrelazandoy cubriendo fibrasdepoliésterdealta resistencia.

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