Refuerzo de taludesLos geotextiles y en general los geosintticos complementan las falencias que presentan los materiales trreos, permitiendo obtener excelentes ventajas tcnicas y econmicas en la construccin de muros en suelo reforzado, taludes reforzados, terraplenes sobre suelos blandos, sistemas de subdrenaje, etc. Los suelos al igual que el concreto, presentan una buena resistencia a la compresin pero son deficientes cuando se trata de asumir esfuerzos de traccin, por tal motivo cuando los suelos son combinados con elementos que sean capaces de absorber esfuerzos de traccin como son los geosintticos es posible obtener estructuras de suelo reforzadas. Los taludes reforzados presentan dos importantes diferencias con respecto a los muros en suelo reforzado: la primera de ellas es la inclinacin del relleno con respecto a la horizontal la cual es inferior a los 70 y la segunda diferencia es el modelo de superficie de falla que se asume para efectos de diseo del refuerzo. El modo de falla de los taludes es de geometra circular segn los modelos de falla de Coulomb, Bishop Circular, Jambu Circular, etc., mientras que el modelo de superficie de falla que se asume cuando se disean muros en suelo reforzado es el modelo de cua de falla Rankine (45 + /2). La utilizacin de geotextiles Tejidos de refuerzo en la construccin de terraplenes ofrece ventajas tcnicas y econmicas, como son la construccin de taludes artificiales con inclinaciones mayores a la del ngulo de reposo, permitiendo as considerables ahorros en volumen de material y menor rea para la construccin. Los resultados de un procedimiento de diseo permiten establecer los espesores de capa y longitudes de geotextil necesarios para garantizar la estabilidad interna de los taludes en terraplenes.

Introduccin

La correcta seleccin e instalacin de un geotextil entre la subrasante y la(s) capa(s) granular(es), evita la contaminacin de las mismas, impidiendo la mezcla de suelos de

diferentes caractersticas y comportamiento mecnico, lo que se traduce en una mejora estructural de todo el sistema. En el caso de las estructuras de Pavimento, donde se coloca suelo granular seleccionado (relleno, subbase, base) sobre suelos finos (subrasante) se presentan dos procesos en forma simultnea: 1. Migracin de suelos finos dentro del suelo granular, disminuyendo su capacidad de drenaje. 2. Intrusin del suelo granular dentro del suelo fino, disminuyendo su capacidad portante (resistencia). El geotextil se traduce en una barrera contra la migracin de partculas entre dos tipos de suelo, facilitando la transmisin de agua. Se requiere entonces un geotextil que retenga las partculas de suelo, evite el lavado de finos por la accin del agua y que cumpla con resistencias necesarias para mantener la continuidad sin que ocurra ninguna falla por tensin, punzonamiento o estallido causados por irregularidades en el suelo de fundacin y en especial durante el proceso de instalacin.

Estabilizacin de subrasantes con geosintticosEn muchas ocasiones es usual encontrar suelos poco competentes para soportar cargas debido al trfico, el refuerzo con geosintticos permite mejorar el desempeo de un pavimento disminuyendo los esfuerzos aplicados sobre la subrasante. Como resultado, se tiene una seccin reforzada que permite una mayor aplicacin de cargas y menores deformaciones que una seccin sin refuerzo. Geosintticos como geomallas biaxiales coextruidas, geotextiles tejidos y Neoweb han sido empleados como herramientas de refuerzo para incrementar la Resistencia de vas (Giroud and Noiray, 1981). Para lograr la estabilizacin de una subrasante se debe determinar correctamente un espesor de material granular apropiado que en conjunto con un geosinttico de refuerzo permitan brindar una plataforma de trabajo estable logrando la estabilizacin mecnica de la subrasante. La estabilizacin mecnica de subrasantes con geosintticos permite reemplazar alternativas tradicionales como el uso de empalizadas, rajn (Sobre tamaos), etc.

Estabilizacin de subrasantes con geotextilesLa funcin de refuerzo de los geotextiles consiste en el complemento y por ende en el mejoramiento de las propiedades mecnicas del suelo. Los geotextiles son materiales con alta resistencia a la tensin y son un buen complemento de aquellos materiales con alta resistencia a la compresin pero con poca resistencia a la tensin, como ocurre generalmente en los suelos finos y granulares. El refuerzo con geotextiles soporta la fuerza de tensin del suelo, disminuyendo la fuerza de corte y aumentando la resistencia al corte del suelo, con el incremento del

esfuerzo normal que acta en las potenciales superficies de corte. En efecto, cuando el suelo se deforma a lo largo de una superficie de ruptura (en cortante), se generan deformaciones a compresin y traccin. El refuerzo comienza a actuar en forma eficiente cuando su inclinacin iguala la direccin en la que se haya desarrollado la deformacin a traccin en el suelo deformado, entonces la deformacin por corte del suelo causa una fuerza de tensin en el geotextil de refuerzo.

El refuerzo con geotextiles permite adems soportar mayores aplicaciones de carga en el suelo y mejorar su capacidad portante, mediante otro mecanismo diferente, que se aplica cuando el refuerzo se ha deformado lo suficiente para actuar como una membrana a tensin. Cuando se aplica una carga en la superficie de la estructura, una parte de los esfuerzos normales de la fibra inferior de esa capa (parte cncava) son soportados por la fuerza de tensin de la membrana de geotextil, reduciendo as los esfuerzos aplicados en el suelo que se encuentra bajo el geotextil (parte convexa del geotextil). Este mecanismo tipo membrana se desarrolla cuando se aplican cargas localizadas y se presentan deformaciones considerables. En el caso particular de las vas, la accin de membrana es muy importante para controlar el ahuellamiento en las vas y para prevenir el colapso de un relleno en un hueco o cavidad que se presente en el suelo de fundacin. Con el uso de un geotextil de refuerzo y un espesor adecuado de material granular es posible estabilizar mecnicamente una subrasante, generando una plataforma de trabajo estable que permita el desarrollo propios de la construccin de un pavimento. Esta alternativa permite el remplazo de soluciones tradicionales como como el uso de empalizadas, rajn, remplazos de suelo, estabilizacin qumica, etc. Adicionalmente se logra el efecto de separacin evitando la contaminacin y/ mezcla de suelos.

Estabilizacin de subrasantes con geomallas

Con el uso de una geomalla biaxial coextruida y un espesor adecuado de material granular es posible estabilizar mecnicamente una subrasante, generando una plataforma de trabajo estable que permita el desarrollo propios de la construccin de un pavimento. Esta alternativa permite el remplazo de soluciones tradicionales como como el uso de empalizadas, rajn, remplazos de suelo, estabilizacin qumica, etc En esta aplicacin toma vital importancia le eficiencia en los nudos o juntas de la geomalla (En general se recomienda que sea >90%) ya que de estos depende la transferencia de cargas y el adecuado confinamiento del material granular. En la mayora de los casos es necesario acompaar la geomalla por un geotextil de separacin por debajo de esta.

Estabilizacin con NeowebLa tecnologa Neoweb, es un avanzado sistema de confinamiento celular el cual garantiza una mejora en los mdulos de las capas, lo que permite la optimizacin en los espesores de materiales granulares.

El sistema incrementa el mdulo del material con el que es llenado, creando una losa semirgida en la cual se distribuyen las cargas en un rea ms grande, disminuyendo as los esfuerzos sobre la subbase y la subrasante, lo que permite la reduccin de los asentamientos totales y diferenciales incrementando la vida til de la estructura de pavimento.

Por qu usar RAP como base de la estructura de pavimento?RAP: Pavimentos con asfalto reciclado

RAP, es ampliamente utilizado para la repavimentacin de vas en asfalto como material de relleno en la sub-base, pero por qu no es utilizado en la capa de base del pavimento en lugar de utilizar los agregados vrgenes? Esto permitira mitigar el efecto ambiental generado por la explotacin de estos recursos no renovables. Hay que tomar en cuenta que RAP es un material demasiado dbil y suave como para funcionar por s solo en la capa de base. Sin embargo, al confinar el RAP la historia es diferente; esa historia est ahora disponible en un informe reciente por el Dr. Jie Han (y otros) para el Centro de Mid-American Transportation (MATC) - patrocinado por el Departamento de Transporte de EE.UU. El estudio demuestra de manera concluyente, las ventajas que se pueden obtener al confinar el RAP con las celdas de Neoweb y as lograr reforzar las capas de base sin utilizar los agregados vrgenes. Ventajas:

Evitar el deslizamiento del RAP al quedar atrapado en las celdas de Neoweb. Fortalecer la capa base. Reducir el espesor del pavimento. Permitir el uso in situ sin procesar. Aumentar la vida til del pavimento - por un factor de 10.

Han y Thakur (2011) desarrollaron el concepto de usar RAP 100% como material de base, reforzado con Sistemas de Confinamiento Celular sin procesamiento adicional. Esto fue verificado con pruebas de ensayo, modelaciones y visitas a campo por la Universidad de Kansas entre el 2008 y el 2012; su investigacin mostr que Neoweb al ser fabricada con la nueva aleacin polimrica (NPA) conocida como Neoloy, super las geoceldas hechas de polietileno de alta densidad en todas las categoras de desempeo: mdulo de elasticidad, menor resistencia a la fluencia, una mayor resistencia a la traccin y menor coeficiente de expansin trmica. Para la estructura del pavimento ensayada, se reforz la base con una fina superficie de asfalto RAP y as estudiar la contribucin del Neoweb en cuanto a confinamiento y refuerzo. Los resultados de la prueba incluan comparar una base con Neoloyy bases no reforzadas, estos fueron las conclusiones:

Se revel un ngulo de 50% con mayor distribucin de la tensin (vase el grfico ms abajo) El aumento de la vida til del pavimento por un factor de 1 El rendimiento fue equivalente a una capa con 50% ms de espesor Menor compresin sobre la subrasante, base con RAP y Capa asfaltica La Neoweb acta como un colchn semi-rgido

Los datos de esta investigacin sern utilizados para desarrollar nuevas metodologas de diseo para Neoweb, lo cual puede promover el uso de RAP en la rehabilitacin de vas y ayudar a aprovechar todo el asfalto que no ha sido reciclado. Ver video de Rehabilitacin Va Bogot con RAP

PAVIMENTACIN Y REPAVIMENTACIN

El uso de geosintticos entre las capas asflticas depende de su funcin, ya sea como una barrera impermeable, como una provisin de refuerzo a la tensin y/o para reducir los efectos de la reflexin de fisuras. Los Geosintticos utilizados para esta aplicacin son las geomallas de fibra de vidrio y los geotextiles de repavimentacin. Ver Geomallas de Vidrio

Geomallas de Fibra de Vidrio

Buscando minimizar los costos de mantenimiento reforzando las carpetas asflticas, se usan las geomallas de fibra de vidrio, cuya finalidad es la de reforzar las capas bituminosas, lo cual incrementa la resistencia a la fatiga y retarda la aparicin y reflejo de las fisuras existentes en dichos materiales bituminosos. Las Geomallas de Fibra de Vidrio Pavco, son geomallas flexibles que se utilizan entre capas de concreto asfltico con el fin de controlar agrietamientos por reflexin, agrietamientos por fatiga y deformaciones plsticas, en las capas asflticas de vas de alto y bajo trfico, autopistas, aeropuertos, plataformas y parqueaderos entre otros. Su principal funcin consiste en aumentar la resistencia a la traccin de la capa asfltica y de garantizar bajo una carga vertical la distribucin uniforme de los esfuerzos horizontales en una mayor superficie, lo cual se traduce a una va sin grietas por varios aos.

Geotextiles de RepavimentacinEl geotextil No tejido de Repavimentacin funciona como una intercapa en la estructura de pavimento y es usado para prevenir o reducir el calcado de grietas, la aparicin de grietas del tipo de piel de cocodrilo y los fenmenos de ahuellamiento y corrugamiento. Las dos funciones bsicas que cumple el geotextil impregnado con asfalto, se relacionan a continuacin: 1. Barrera Impermeabilizadora Debido a el agua que se alcanza a infiltrar se ablandan los suelos afectando los parmetros de resistencia y deformabilidad de la estructura, adems el incremento de presiones de poros reduce los esfuerzos efectivos del suelo, disminuyendo la disipacin de los esfuerzos producidos por cargas de trfico a travs de las capas granulares, siendo estos transmitidos directamente por el agua que se encuentra entre las partculas de suelo a la subrasante. Con el fin de evitar las situaciones anteriores, es necesario la colocacin de una barrera impermeabilizadora que detenga el proceso de infiltracin, prolongando la vida til del pavimento, disminuyendo los costos de mantenimiento y posponiendo un nuevo proceso de repavimentacin. El geotextil no tejido de pavimentacin y repavimentacin, sirve como medio para albergar una cantidad determinada de asfalto residual hasta lograr su saturacin, adems de una cantidad adicional para permitir la adhesin del geotextil a la superficie antigua (capa asfltica inferior) y a la nueva capa de rodadura. 2. Membrana Amortiguadora de Esfuerzos Cuando una capa de repavimentacin es colocada sobre la superficie antigua, los esfuerzos incluidos por agrietamiento en la capa de concreto asfltico antigua, pueden ser transmitidos hacia la nueva capa de repavimentacin, originando un agrietamiento por reflexin temprana. Al instalar un geotextil para repavimentacin entre las capas de concreto asfltico nuevas y viejas ayuda a retardar el agrietamiento por reflexin, suministrando una capa

flexible de espesor suficiente que absorbe parte de los esfuerzos entre la capa de pavimento antiguo y la capa de pavimento nuevo, permitiendo movimientos leves dentro de la intercapa del geotextil, sin tensionar la capa de repavimentacin en concreto asfltico. El geotextil para repavimentacin alivia parcialmente la transferencia de esfuerzos inducidos por el trfico en la cercana de las grietas, actuando como una capa aliviadora de esfuerzos.

Sistemas de Subdrenaje con GeosintticosEl agua siendo un elemento fundamental para la existencia de la vida, es tambin la principal causa de los problemas en la Ingeniera Geotcnica y una de las causas ms relevantes del deterioro prematuro de las obras civiles. Es por eso que es necesaria la construccin de obras de drenaje adecuadas para cada caso. Un correcto manejo de los fluidos debe involucrar procesos de captacin, conduccin y evacuacin, los cuales son de igual importancia. Cuanto ms rpido se capte el agua en las obras civiles, se garantiza una mayor durabilidad de stas. Esto debido a que el exceso de agua en los suelos afecta sus propiedades geomecnicas, los mecanismos de transferencia de carga, incrementos de presiones de poros, subpresiones de flujo, presiones hidrostticas y afecta la susceptibilidad a los cambios volumtricos.

Con el fin de resolver dicha situacin, tradicionalmente se han usado filtros conformados con grava seleccionada envuelta en geotextil no tejido, comnmente denominados filtro tipo "francs", sin embargo, ante la creciente escases de materiales ptreos y el constante requerimiento de optimizar los tiempos de ejecucin de los proyectos, Geosistemas Pavco brinda una novedosa solucin de Ingeniera en obras de

infraestructura, campos deportivos y en obras del sector predial es un geocompuesto de drenaje denominado Geodrn Vial.

Sistemas de Subdrenaje con Geodrn VialUn sistema de subdrenaje eficiente y estable debe estar compuesto por un medio filtrante y otro drenante. En el Geodrn, la funcin de filtracin (retener el suelo permitiendo el paso del agua) la desempea el Geotextil no tejido punzonado por agujas, el medio drenante es el encargado de captar y conducir el agua que pasa a travs del filtro, funcin realizada por un elemento sinttico que se conoce con el nombre de Geored y la tubera perforada es la encargada de conducir el agua a un sistema de evacuacin.

La utilizacin del geodrn vial PAVCO es una excelente alternativa para el manejo de los fluidos, porque permite captarlos y conducirlos de una manera rpida y eficiente, disminuyendo notablemente el tiempo de construccin de los subdrenes por su facilidad de instalacin, dando como resultado una disminucin de costos frente a otras alternativas convencionales,, disminuyendo el fuerte impacto ambiental.

Filtro tipo FrancesUn sistema de subdrenaje eficiente y estable debe estar compuesto por un medio filtrante y otro drenante. En el Geodrn, la funcin de filtracin (retener el suelo permitiendo el paso del agua) la desempea el Geotextil no tejido punzonado por agujas, el medio drenante es el encargado de captar y conducir el agua que pasa a travs del filtro, funcin realizada por un elemento sinttico que se conoce con el nombre de Geored y la tubera perforada es la encargada de conducir el agua a un sistema de evacuacin

Muros en suelo mecnicamente estabilizadoLos muros en suelo reforzado son estructuras de contencin flexibles, internamente estabilizadas por la accin de la instalacin de refuerzos con Geosintticos. Estas estructuras reforzadas permiten conformar reas planas y soportar empujes laterales, el principio de funcionamiento es el de las estructuras de contencin por gravedad.

Los muros de contencin reforzados con geosintticos se han convertido mundialmente en una alternativa de construccin frente a los muros de concreto reforzado y a los terraplenes conformados naturalmente, principalmente cuando hay deficiencias en la capacidad portante del suelo de fundacin o cuando las condiciones geomtricas de la seccin de la va no permiten que las zonas de relleno sean realizadas a un ngulo igual o menor al de reposo natural del suelo de relleno. La gran ventaja de este sistema es que son alternativas ms econmicas, de hecho bajo las mismas condiciones geotcnicas y constructivas, un muro de suelo reforzado puede originar una reduccin de los costos totales entre un 30 a un 60%, si se compara con las tcnicas tradicionales para la construccin de este tipo de obras. Para el refuerzo se emplean geotextiles tejidos y geomallas uniaxiales HDPE (Ver especificaciones tcnicas).

Impermeabilizacin con GeomembranasLas Geomembranas son los geosintticos de mayor utilizacin para evitar la contaminacin de suelos y agua subterrnea, generados por rellenos sanitarios, residuos de la explotacin de minerales, lodos generados en la refinera del petrleo, entre otros. Las Geomembranas son hojas delgadas de materiales polimricos utilizadas como

barreras impermeables en recubrimientos y cubiertas de almacenamiento de materiales slidos y lquidos. Existen dos tipos de Geomembranas Alta y Baja densidad. El crecimiento en la conciencia ambiental, as como el desarrollo de nuevas tecnologas representa una alternativa en el control de agentes contaminantes no solo en el manejo de basuras, sino tambin en el manejo de residuos producidos por las grandes industrias. Es as como las Geomembranas ayudan al desarrollo ecoeficiente ambiental y a la proteccin del ecosistema, evitando la contaminacin generada por estos agentes externos a travs del recubrimiento en la parte baja y en los lados. Ventajas - Alta durabilidad - Resistentes a la mayora de los lquidos peligrosos - Alta resistencia qumica Resistentes a la radiacin ultravioleta

La superficie a recubrir debe estar lo ms lisa posible, libre de objetos cortopunzantes, piedras angulosas, piedras mayores a 2.5 cm de dimetro y/o races que puedan rasgar la geomembrana, entonces la primerarecomendacin es remover los sobretamaos de roca que se tienen para luego instalar un geotextil no tejido. Dentro de las funciones de los geotextiles No Tejidos, est la proteccin de geomembranas; esto se debe a su espesor que evita que las geomembranas sufran punzonamiento, motivo por el cual es capaz de soportar sucesivas contracciones y dilataciones que experimenta la geomembrana por variaciones trmicas. Ventajas - Facilitan la instalacin de la geomembrana. - Obras de instalacin ms limpias. - Mejor procedimiento para el sellado de la geomembrana. - Funciona como elemento drenante bajo la geomembrana, permitiendo la conduccin de gases y lquidos emergentes del subsuelo en su plano, los cuales podran afectar la elongacin inicial de la misma deteriorando su correcto funcionamiento.

ZANJAS DE CORONACIN

A continuacin se presentan dos sistemas de zanjas de coronacin empleando geosintticos; las ventajas de estos sistemas, entre otras, radican en su alta flexibilidad, bajo peso y alto rendimiento constructivo, estas pueden ser Biocunetas o cunetas Flexibles (zanjas elaboradas con geomembrana en polietileno de alta densidad HDPE). BIOCUNETAS Las Biocunetas son cunetas verdes consistentes en la colocacin de sacos de polipropileno rellenos de lodo fertilizado y semillas sobre un material impermeable (Geomembrana LLDPE). Sobre los sacos y como complemento se instala el manto de control de erosin P300LW que junto a la vegetacin conforman un sistema hidrulicamente ptimo que le permite resistir las condiciones de flujo del agua y los esfuerzos cortantes desarrollados sobre el manto. CUNETAS FLEXIBLES Estas cunetas son en geomembrana de HDPE la cual se instala directamente sobre la tierra, conformando un sistema hidrulicamente ptimo que le permite resistir las condiciones de flujo del agua. Preparacin de la superficie: Las superficies a recubrir deben estar lo ms lisa posible, libre de objetos cortopunzantes, piedras angulosas, piedras mayores a 2.5 cm de dimetro y/o races que puedan rasgar la Geomembrana. No deben presentar depsitos de agua, suciedad o humedad excesiva. El terreno debe ser estable y firme. Si no fuere as, el diseador o contratante deber contemplar la compactacin del terreno para evitar asentamientos excesivos o en su defecto utilizar un geotextil del tipo no tejido para la proteccin de la Geomembrana. Si se presentan niveles freticos altos se debe proveer un sistema de drenaje que elimine este aspecto.