Facultad de ingenieria en ciencias de la tierra



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1.2.3.1 Características de lasGeoredes
Resistencia a la tensión: Absorbe los esfuerzos producidos en la estructura que es sometida a carga.
Transmisividad: La transmisividad típica de una geored puede variar desde 0.5 hasta 16.5 g/ft/min dependiendo de las características de la estructura tridimensional y de si se encuentra combinada o no con un geotextil.

Figura 1.7 Geored
Laestructuraderedesresultantetieneampliasaberturaslocual mejora su interacción con el suelo o con los agregados. Las georedesreduceneldesplazamientolateralymejoranlaestabilidad total del terrapléndetierra.
11* http://www.google.com.ec/search?hl=es&q=geored&gs_sm=e&gs_upl=1080l2177l0l2834l6l6l0l0l0l0l403l1413l3-3.1l4l0&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf.osb&biw=1366&bih=644&wrapid=tlif132145096151010&um=1&ie=UTF-8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi

Son materiales textiles sintéticos permeables. Sus propiedades HidráulicasyMecánicashanpermitidosuimplementaciónenlos proyectosdeconstrucciónymecánicadesuelos.Lamateriaprima son los Polímeros los cuales, debido a su comportamiento no biodegradable,facilitansuaplicaciónensuelosyaquesoportanlas sustanciasquesepuedenencontrarenestos.Lospolímerosmás utilizados para la fabricación de geosintéticos son Poliolefinas (Polipropileno y Polietileno) y Poliéster.


Sonempleadasparaobrasdecontroldeerosión,refuerzodesuelos, filtraciónyseparaciónentrecapasdemateriales.Secolocansobre taludes, sobre zonas erosionadas para revegetar, para proteger capasderellenodesuelosembradoysonfabricadasconresinasde polietilenodealtadensidad.

Figura 1.8 Terreno reforzado conGeored

12* http://www.google.com.ec/search?hl=es&q=geored&gs_sm=e&gs_upl=1080l2177l0l2834l6l6l0l0l0l0l403l1413l3-3.1l4l0&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf.osb&biw=1366&bih=644&wrapid=tlif132145096151010&um=1&ie=UTF-8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi


Confieren estabilidad a los terrenos y proporcionan protección frentea desprendimientos superficiales.
Se ha ampliado mucho su utilización como soporte de hidrosiembras ya que contribuyen al control de la erosión superficial del terreno.
Lasgeoredesestánestabilizadascontratamientoanti-UVyson resistentesa álcalis y ácidosque se encuentranen los suelos, aglomerados asfálticos,hormigones.


1.2.3.2. Funciones de las Georedes
Son geosintéticosmonofuncionales, diseñados específicamente como sistemas de drenaje. Su principal uso es bajo barreras de impermeabilización primarias, para la conducción de fugas a los sistemas de detección y colección de las mismas.
1.2.3.3. Tipos de Georedes
• Georedes biaxiales consistentes de costillas sólidas extruidas: es el tipo más común de geored.
• Georedes biaxiales consistentes de costillas extruidas espumadas: las que resultan en espesores totales mayores y por lo tanto mayor tasa de flujo.
• Georedestriaxiales consistentes de costillas sólidasextruidas: lo que permite un elevado flujo preferencial y la capacidad de soportar elevados esfuerzos normales.

1.2.3.4. Aplicaciones de las Georedes


  • Drenaje de agua

  • Detrás de muros de contención

  • Infiltración en taludes de rocas o taludes de suelos

  • En plataformas

  • Bajo los cimientos de edificios

  • En cabezales de relleno y cerramientos

  • Manto de drenaje debajo de un relleno de sobrecarga

  • En suelos susceptibles a heladas


1.2.4 Geomembranas

LasGeomembranas se definencomo un recubrimientoo barrera de muy baja permeabilidad usada concualquiertipo de material relacionadoy aplicadoalaingeniería geotécnica paracontrolarla migración de fluidos.LasGeomembranasson fabricadasa partir de hojas relativamente delgadas de polímeroscomoel HDPEy el PVCloscuales permiten efectuar uniones entreláminas por medio de fusión térmica oquímica sinalterarlas propiedades del material.


Figura 1.9 Geomembranas.

13*http://www.google.com.ec/search?q=geomembrana&hl=es&sa=N&biw=1366&bih=644&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&ei=5L7DTr_UKYfDgAfH4uj5Dg&ved=0CF4QsAQ

Sonlaminaspoliméricasimpermeablesfabricadosenclorurode polivinilo (PVC), polietileno de alta o baja densidad. Son recubrimientossintéticosimpermeablesafluidosypartículascuya función es la de revestir canales, lagunas, depósitos de agua, controlarlaerosión,etc.


La Geomembrana cumple la función principal de impermeabilizaciónenobras civiles,geotécnicas yambientales.


1.2.4.1 Características de las Geomembranas

  • Alta durabilidad

  • Resistentes a la mayoría de los líquidos peligrosos

  • Alta resistencia química

  • Resistentes a la radiación ultra violeta (U .V.)

  • Económicas


1.2.4.2 TiposdeGeomembranas
GEOMEMBRANASPVC (Cloruro de Polivinillo):

Las membranas de PVC son fabricadas con características técnicas especiales, como por ejemplo de alta flexibilidadpara el recubrimiento de túneles; membranas texturizadas para desarrollar más fricción con el suelo cuando lostaludes a recubrir tienen pendientes importantes; membranas con aditivos especiales para retardar la combustión enaplicaciones donde se requiera materiales de construcción con flamabilidad controlada.Estos productos tambiénpueden incluir una superficie de color blanco u otro diferente, y otras características especiales como una superficieconductiva para ser ensayada mediante una prueba de chispa, permitiendo la ejecución de ensayos no destructivossobre toda la superficie de la lámina después de su instalación.


Las membranas de PVC son películas flexibles e impermeables que se fabrican bajo dos procesos cada uno concapacidad de brindar soluciones de recubrimientos en obras de ingeniería, con refuerzo textil o sin refuerzo, se hanutilizado en obras como recubrimiento de, piscinas, tanques y aquatanques, para almacenamiento de líquidos ,cubiertas o terrazas o en obras subterráneas tales como túneles .
GEOMEMBRANAS HDPE (Polietileno de Alta Densidad): LáminasImpermeablesqueporsucomposiciónycaracterísticas mecánicasyfísicaspresentanmayordurabilidadyresistencia,al serfabricada paracontrarrestarlos rayos ultravioletas.



Figura 1.10Impermeabilización de talud de cortecongeomembrana


1.2.4.3 Función de las Geomembranas
La función primaria de una geomembrana es como barrera hidráulica, es decir, para impermeabilizar.  
1.2.4.4Aplicaciones de las Geomembranas
- Manejo de desechossólidos

- Rellenos sanitarios

- Lagunas de oxidación

- Minería-Riego

- Reservorios

- Acuacultura

- Agricultura

- Proyectos hidráulicos

- Canales de conducción

- Almacenamiento

- Lagunas detratamiento de desechos de crudo
14* http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_3_geomembranas.html

1.2.5 Geoceldas
Sonsistemastridimensionalesdeconfinamientocelularfabricados enpanelesdepolietilenoopolipropileno.Porsualtaresistencia sirvenparael confinamiento de cargas.


Figura 1.11Geoceldas.

1.2.5.1Característica de lasGeoceldas
Permeabilidad: Esta facilitala absorción del agua durante las precipitaciones de lluvia por lo que disminuye el escurrimiento y consecuentemente la erosión.
Resistencia al agrietamiento: Su confinamiento celular permite alcanzar gran resistencia a los cambios climáticos ambientales evitando las fisuras
1.2.5.2 Funcionesde lasGeoceldas


  • Confinamiento celular




  • Soporte de cargas (Refuerzo de suelos).

15*http://www.fieldliningservices.com/index.php?option=com_content&task=blogcategory&id=3&Itemid=35





  • Control de erosiones superficiales.

  • Revestimiento de canales.

  • Estructuras de contención o tierra armada.

  • Paisajismo.


1.2.5.3TiposdeGeoceldas
Geoceldas conparedes texturizadas:

Paralogrargran interacción friccional entrelas paredes yel relleno.


Geoceldas conparedesperforadas:

Paracrearceldas permeables,estables y congran interacción friccional.



1.2.5.4Aplicacionesde las geoceldas
- Caminosdeacceso

- Parqueaderos

- Estabilizaciónde carreteras sobresubrasantesmuyblanda

- Vías férreas paraconfinamiento delbalastro

- Fundación de edificios,malecones,puentes yestribos

- Conducción detuberíasensuelosmuy blandos

- Muros de contención

- Ampliaciones de vías

- Controlde erosión

- Canales

- Estabilidad de Taludes


Figura 1.12 Ejemplodeconfinamiento usando geoceldas

1.3 Introducciónal uso de Geosintéticos

Una delas grandes inquietudes quelos arquitectos diseñadoresde edificios ylos constructoresdebenresolveral iniciodelos proyectos está ligada al tamaño deloselementos estructuralesa utilizar.

16*http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_4_geoceldas.html

Esto tiene incidencia tanto en el proyecto arquitectónico (espacios

arquitectónicos afectados,altura del edificio, etc.)Como enla evaluación de costos preliminarque determina la viabilidad del proyecto ante unestudio deprefactibilidad.

Existenmuchosmecanismos paradeterminarpreliminarmentelas dimensiones delos elementosestructuralesdeunaedificación.Este artículo se centrará enel casodepórticosdeconcreto reforzado y aceroenedificiosdepequeña y mediana altura yconluces que en general no deben superarlos8.0 o9.0 metros.


Evidentemente enel casodegrandes luces oedificios enaltura oen general de estructuras cuya configuracióno usodifieradelas edificaciones normales no podránaplicarselos criterios que aquí se enuncian.
La ubicacióntemporaldelos primeros intentosdela humanidad porreforzarlos sueloses más que imposible.

Sinembargo, sepuedeconsiderar razonablesuponerquedichos intentos correspondieronaluso de troncos de árboles, arbustos y elementos afines.Pesea quesuefectividad parece obedecer más a la aplicación degrandes masas de material que a la verdadera funcionalidadde los mismos,seles puede considerarcomo acertadopuestoque,enalgunos delos casos,suefecto

estabilizador seprolongabaporel tiempo suficiente parahacerdela soluciónutilizadauna costumbre.
Estasestructurassemisintéticas,constituidasdemateriales naturalesutilizados como cuerposextraños para mejorarunmedio natural,no siemprefueronexitosas.
Dehecho,enocasiones desmejoraban las condiciones iniciales del suelo haciendo compleja la reinstalacióndel materialderefuerzo.

Fue así como la falta dematerial suficiente para resistirlas cargas a las que la vía eraexpuesta,la “filtración” del suelo de pobres condiciones a través de la estructura de estabilizacióny la degradación del material natural utilizado como estabilizante(hecho que en ocasionesconstituía la reaparición del estado deinestabilidad inicial),se convirtieron en ejemplos comunes dela vulnerabilidad del uso de estos materiales.


Elconceptodereforzarsuelos hapermanecido vigenteantelas crecientes necesidadesdela humanidad,tanto que en1926 sedio elprimerintento deusodefibras sintéticasenel refuerzodeuna estructuradepavimentación.

Elpropulsorde dichoexperimentofue el Departamento deVías de Carolina del SurenEstados Unidos (Koerner,1997).Elensayo consistióendisponeruna gruesa capadealgodónsobrela capa de base delpavimento flexible paraluego verterasfaltocalientesobre la fibra yprotegerlo conuna delgada capa dearena.Los resultados delexperimento fueronpublicadosen 1935, mostrandouna reducción delas fallas localizadas yel agrietamientoenlaestructuray buenas condiciones deservicio antes dequela fibra se

deterioraracompletamente.

Este proyecto demostró la relevancia de usar cuerpos ajenos al material,quecumplan las funciones demejoramiento del material natural propias delas fibras sintéticas queconocemos hoyendía.


El desempeño generaldelos geosintéticospermiteproveer solucioneseficientes a la ingenieríaendiversasescalas. Su amplio uso seha alcanzado gracias a las ventajas comparativas frentea otros métodosde mejoramientode condiciones in-situ dentrodelas cuales se destacan:a) unmejordesempeño dela funciónespecífica: por suestricto control decalidad y desarrollo tecnológicoestán calificadosenel cumplimiento defuncionesespecíficas y b) economíaensuuso:ya seapor menorinversióninicial o por prolongación dela vidaútil delaestructura.
La incursióny posicionamiento delmercado delos geosintéticosen Ecuador(empresas comoPivaltec)sugierelaposibilidad deinnovar enlas metodologías tradicionales de diseño y construcción de obras depavimentación.

Elpaís tienela responsabilidad de estudiar,analizary cuestionarel uso óptimode estos materiales dentro del contexto regional, conel findemotivarsu uso responsable y eficientey satisfacerla necesidad de contarconuna infraestructuravial que sea segura y dealta calidad.



1.4 Características delosGeosintéticosempleados en pavimento flexible

Paraanalizarycomprenderlaevoluciónenelmercadonacionale internacional de estos materiales, es necesario estudiar su naturaleza,funcionalidadyventajasdentrodeldesarrollodeun proyecto de pavimentación.


Losprincipalesgeosintéticosempleadosenestetipodeproyectos sonlos geotextiles, las geomallas, los geobloques ylos geodrenes.
Enlaliteraturaexisteunagrancantidaddebibliografíasobreel uso, las experiencias, las ventajas y las desventajas de los materialesgeosintéticosenproyectosgeotécnicos(Koerner,1997; PAVCO, 2002; Tensar, 2002; DaSilva, 1994; FAO, 2001, entre otros). En términos generales, se puede afirmar que estos materialeshanrevolucionadoeldiseñoyconstruccióndeobras civilesalrededordelmundo.Suimportanciaradicaenqueson eficientesenlasoluciónenproblemastradicionalesqueinvolucran suelosnaturalescondificultades(bajacapacidadportante,agua libre,contaminacióndesuelosgranularesconsuelosfinosdebaja calidad,etc.).
La siguiente tabla resume las principales aplicaciones de los geotextiles,lasgeomallas,losgeobloquesylosgeodrenesdentrode proyectosdepavimentación.
MATERIAL FUNCIONES

· Impedir contaminación entre capas de la estructura por el efecto de lascargas dinámicas y el arrastre del agua.



Geotextiles

Geomallas

· Resistir los esfuerzos de tensión del material,

disminuyendo los espesores de diseño y los volúmenes de movimiento de tierras.


· Evitar el taponamiento por colmatación de estructuras de drenaje.
· Evitar la aparición de grietas por reflexión en la capa de rodadura al actuar como una interfase de separación entre la capa de rodadura nueva y la capa antigua fisurada.

· Reducir el espesor de las capas estructurales del pavimento o mejorar las especificaciones de las mismas.


· Reducir la formación de huellas y fallas por esfuerzo cortante y asentamientos diferenciales en el pavimento.


· Conferir mayor durabilidad de la estructura de pavimento.
· Mejorar la capacidad portante, resistencia a movimientos y deformaciones laterales de la estructura de pavimento.
· Evitar la aparición de grietas por reflexión al absorber esfuerzos cortantes y tensiones causadas por efecto de las cargas actuantes sobre el área de influencia de las fisuras del pavimentoanterior.

· Lograr independencia térmica entre la estructura del

pavimento y el medio ambiente.




Propiedades de los geosintéticos empleados en Pavimentos Flexibles
Geotextiles:

Son diversas las propiedades que se le asignan a los geotextiles; entre las más importantes están: La capacidad de resistencia y de permeabilidad. De forma secundaria la porosidad, rugosidad y durabilidad.


RESISTENCIA: Es una propiedad muy importante, por ser el geotextil el encargado de soportar o absorber los esfuerzos originados desde su instalación hasta que el material comience a cumplir la función a la cual se ha destinado. Es un factor determinante para la selección del tipo de geotextil, ya que es importante garantizar la resistencia del elemento ante cualquier circunstancia. La resistencia es obtenida en el proceso de fabricación variando su magnitud en cada tipo de geotextil. Los geotextiles pueden tener la propiedad de transmitir y conducir un flujo a través y entre su plano por lo que pueden ocurrir dos tipos de flujo: normal

yplanar.El flujo normal propiedad de todos los geotextiles, es el que se origina cuando la corriente atraviesa perpendicularmente la tela, es decir el sintético actúa como filtro.

E1 flujo planar es aquel que se desliza entre el plano estructural, cumpliendo el geotextil en este case una función de drenaje laminar.

En presencia de fuerzas compresivas se ha demostrado en los geotextiles no tejidos por métodos mecánicos que el flujo planar es más afectado que el normal, por el contrario los tejidos y no tejidos unidos térmicamente no son afectados por estas fuerzas.


POROSIDAD: Entenderemos ésta propiedad como el tamaño y distribución de los espacios entre los filamentos que forman un geotextil. La porosidad no es una propiedad invariable entre el grupo de losgeotextiles, sino que depende del tipo de fibra y el proceso de fabricación de los mismos. Los tejidos tienen una distribución y tamaño de poro bastante regular, a diferencia de los no tejidos que presentan aberturas de varias formas y tamaños.
RUGOSIDAD: Es la aspereza que presenta el geotextil en su superficie. Los geotextiles rugosos son convenientemente utilizados para desempeñar funciones de adherencia, refuerzo y toda aplicación que necesite una buena fricción entre la tela y los materiales. Los más utilizados son los tejidos y no tejidos por procesos mecánicos.
DURABILIDAD: Los tejidos sintéticos son altamente resistentes al deterioro progresivo, ocasionado por agentes físicos, químicos y biológicos. Esta propiedad está directamente relacionada con el tipo de material utilizado en la manufactura de la fibra. Los geotextiles, por estar compuestos de polímeros no se descomponen biológicamente y son indigeribles; la degradación físico−química por contacto directo con suelos y químicos, no representa un problema importante. Sin embargo los geotextiles son afectados por los rayos ultravioletas, por lo que, deben protegerse de la excesiva incidencia de los rayos solares durante su almacenamiento y en algunas fases

de la construcción. Una cubierta de betún asfáltico o concreto podría representar una solución para aquellas zonas en que el material estará permanentemente expuesto a la intemperie. Estas condiciones hacen de los geotextiles, un producto altamente durable y confiable.


Geomallas:

Módulo de estabilidad de la abertura

La investigación indica fuertemente que esta propiedad captura eficazmente la interacción compleja del módulo de tracción inicial, la rigidez, el confinamiento y la estabilidad. Las geomallas con mayor estabilidad de abertura tienen mejor desempeño.


Forma de las costillas

Las costillas cuadradas o rectangulares proporcionan mejor interacción con el suelo y la subbase. Los productos con costillas cuadradas y rectangulares tienen mejor desempeño que los que tienen costillas redondeadas.



Espesor de las costillas

Las costillas más gruesas proporcionan mejor interacción con el suelo y la base. Los productos con costillas más gruesas tienen mejor desempeño que los que tienen costillas más angostas.


Tamaño de las aberturas

Las aberturas de las geomallas deben ser lo suficientemente grandes como para permitir que los agregados y el suelo penetren a traves de ellas, pero lo suficientemente pequeñas como para proporcionar una trabazón eficaz. La investigación indica que una abertura de entre 0.9 y 1.5 pulgadas tiene el mejor desempeño con la mayor parte de las combinaciones de agregados y suelo de las bases para carreteras.


Eficiencia de las uniones

La investigación indica que las uniones de las geomallas deben ser lo

suficientemente fuerte como para confinar las partículas de la base eficazmente. Las geomallas con mayor eficiencia de unión tienen mejor desempeño.
Georedes:

Consisten en mallas de polietileno de mediana o alta densidad de entramado romboidal de 5 mm a 10 mm de espesor y aproximadamente 1.0 a 1.5 m de ancho, suministradas en rollos de alrededor de 100 m de longitud.


Pueden estar adheridas a geotextiles por una o ambas caras de modo de impedir tanto la fuga de los finos en la conducción de líquidos, como la colmatación por depositación en el plano de la geored.
Todas las georedes actualmente disponibles están hechas de resina de polietileno.

La densidad varía desde 0.94 hasta 0.96 g/cm3, con el valor más alto para los productos más rígidos. La resina es formulada con un 2.0% a 2.5% de negro de humo y con un 0.25% a 0.75% de aditivos, que sirven como ayudas en el proceso de fabricación y como oxidantes.

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