geosintet

CAPACITACIÓN ● GEOTECNIA ● GERENCIA DE PROYECTOS ● INGENIERIA AMBIENTAL ● INGENIERÍA ECONÓMICA ● PERITO EN

VÍAS TERRESTRES ● TOPOGRAFIA

ROCHER INGENIERIA, S. A. DE C. V.

1. INTRODUCCIÓN

Mexichem realizó una invitación para participar en la capacitación de las Metodologías y

Talleres de Diseño con el programa Geosoft V.3.0. para la aplicación de Geosintéticos a la

infraestructura.

El objetivo de la conferencia es tener presente los problemas de deterioro que se pueden

llegar a tener con el tiempo en ciertas obras civiles, pero que al mismo tiempo ya existen

varias soluciones para las necesidades y el mejoramiento de estos problemas.

Mexichem se dirige a nosotros en dos rublos muy importantes para Rocher Ingeniería; el

tema de pavimentación y estabilidad de muros.

2. PARTE TEÓRICA

La conferencia se divide en cuatro temas importantes para la geotecnia; separación del

suelo, estabilización de suelos, sistema de drenaje en vías y muros mecánicamente

estabilizados.

Separación del suelo.

La separación impide el contacto entre dos superficies de distintas propiedades físicas, lo

cual evita su mezcla y contaminación aunque permite el flujo libre de líquidos filtrándolos a

través del geotextil.

Se requiere entonces un geotextil que retenga las partículas del suelo, evitando el lavado de

los finos por la acción del agua y que cumpla con las necesidades necesarias para mantener

la continuidad sin que ocurra ninguna falla de tensión o punzonamiento.




En la Tabla 1 y 1.1 podemos observar los datos que nos piden para comenzar con el cálculo

y en la Tabla 2 los resultados de los cálculos y en la Tabla 2.2 los geotextiles

recomendados.

Tabla 1DATOS DE ENTRADA

PARÁMETROS PARA CHEQUEOS MECANICOS REQUERIDOS

Factor de Seguridad Global: 2.0Factor de Seguridad Parcial: 1.5Presión de Inflado: 120 psiDiámetro de Partículas de Agregado: 4.0 pulgadas Tipo de suelo: Arenas, arenas

gravosas, arenas limosas y arenas arcillosas (menos de 50% pasa tamiz #200)

Tabla 1.1PROPIEDADES HIDRÁULICAS REQUERIDAS

Permeabilidad Suelo Fundación: 2.5E-6 cm/s TAA < 0.6




Tabla 2PÁRAMETROS CALCULADOS Y RESULTADOS

Resistencia al Punzonamiento Requerida: 326.7 N Resistencia al Estallido Requerida: 2,729.2 N ¿Se revisó criterio de supervivencia?: SI**Factor de Seguridad Global Calculado Geotextil Tejido: 1.3Factor de Seguridad Global Calculado Geotextil no Tejido: 1.7

Tabal 2.2GEOTEXTILES RECOMENDADOS

Geotextil Tejido: T2100Geotextil No Tejido: NT5000

** El programa tiene la opción de establecer parámetros basándose en normativas.

Estabilización de suelos.

Presentan geomalla biaxial fabricada de polipropileno. La apertura de la malla permite

una alta adherencia entre las diferentes capas granulares de la estructura del pavimento,

adicionalmente aumenta la resistencia a la tensión de las capas de base, tanto en vías no

pavimentadas como en estructuras de pavimento flexible y rígidos.

El software nos recomienda un geosintético para la estabilización de la subrasante. En

la Tabla 3 se muestran los datos de entrada y en la Tabla 4 y los parámetros calculados.




Tabla 3DATOS DE ENTRADA

Carga Por Eje: 80 kNPresión de Inflado: 120 psiNúmero de Repeticiones: 2000.0Ahuellamiento Máximo Permitido: 75 mmCBR Material Granular (%): 30.0CBR Subrasante (%): 1.5

Tabla 4PÁRAMETROS CALCULADOS Y RESULTADOS

Radio de carga, r[m]: 0.124Relación de módulos calculada: 6.433Relación de módulos recomendada: 5

Tipo de Refuerzo: Sin Refuerzo Geotextil TR4000 Geomalla P-BX11Geomalla P-BX12Espesor Material Granular Calculado:

0.4 0.28 0.23 0.14

Espesor Material Granular Recomendado:

0.4 0.3 0.25 0.15

Optimización de Granulares:

0% 0.3% 0.41% 0.65%

Así mismo en la Gráfica A una comparación del CBR contra el espesor del material

granular.




Gráfica A

Tipos de material que podemos emplear para nuestra estabilización:

Sin Refuerzo




Tipo de Refuerzo: Sin RefuerzoEspesor Material Granular: 0.4Optimizacion de Granulares: 0%

Geotextil TR4000

Tipo de Refuerzo: Geotextil TR4000Espesor Material Granular: 0.3Optimizacion de Granulares: 0.3%

Geomalla P-BX11

Tipo de Refuerzo: Geomalla P-BX11Espesor Material Granular: 0.25Optimizacion de Granulares: 0.41%

Geomalla P-BX12

Tipo de Refuerzo: Geomalla P-BX12Espesor Material Granular: 0.15Optimizacion de Granulares: 0.65%

Sistema de Drenaje en Vías.




Los geotextiles para los sistemas de subdrenaje se pueden utilizar como filtros

tradicionales, “colchones” drenantes bajo estructuras como terraplenes y vías o como

chimeneas drenantes en muros de contención.

Las ventajas de usar el geotextil es que incrementan la vida útil de las estructuras de

drenaje, evitan la acumulación de sedimentos en el material drenante y aumenta la

capacidad de evacuación de los líquidos.

También se expuso sobre el Geodrén; sus beneficios: menor volumen de excavación,

minimiza el impacto ambiental apto para condiciones severas de carga debido a su alta

resistencia a la compresión y ofrece altos rendimientos de instalación debido a que es

un sistema prefabricado de drenaje.

En la Tabla 5 se muestran parámetros de entrada.

Tabla 5PARÁMETROS DE ENTRADA

Precipitación máxima horaria de frecuencia anual Ir : 60.0 mm/hAncho de la semibanca de la vía B : 5.25 mLongitud de tramo del drenaje L : 50.0 mFactor de infiltración Fi : 0.67Factor de retención de la base Fr : 0.33Permeabilidad del suelo K : 2.5E-5 m/sCota inferior del subdrén Nd : 1.0 mCota superior del nivel freático Nf : 0.5 mAncho de la semibanca de la vía (B) por Abatimiento : 5.25 mLongitud del tramo de drenaje (L) por Abatimiento : 50.0 mTipo del Geodrén : VialAltura 1.0 mDiámetro 65.0 mmPendiente de Tubería (%) 1.0




Tipo de suelo: Arenas, arenas gravosas, arenas limosas y arenas arcillosas (menos de 50% pasa tamiz #200)

En la Tabla 6 nos da un listado de factores que el geotextil tiene que cumplir.

Tabla 6

FACTORES DE REDUCCIÓN

Factor de reducción por colmatación y taponamiento (Geotextil) FRscb :

2.0

Factor de reducción por creep o fluencia (Geotextil) FRcr : 2.0Factor de reducción por intrusión (Geotextil) FRin : 1.2Factor de reducción por colmatación química (Geotextil) FRcc : 1.2Factor de reducción por colmatación biológica (Geotextil) FRbc : 1.2Factor de reducción por creep o fluencia (Geodrén) FRcr : 1.2Factor de reducción por intrusión (Geodrén) FRin : 1.3Factor de reducción por colmatación química (Geodrén) FRcc : 1.1Factor de reducción por colmatación biológica (Geodrén) FRbc : 1.0

De la tabla 6.1 a 6.6 los resultados que nos arroja el programa como propuesta de

materiales.

Tabla 6.1PARÁMETROS CALCULADOS Y RESULTADOS




TAA < 0.3Observación: Cumple**

Tabla 6.2CRITERIO DE PERMEABILIDAD

Observación Cumple**

Tabla 6.3TUBERIA DE DRENAJE

Diámetro (mm) : 65.0Caudal que es capaz de transportar la tubería [m3/s] : 1.1986E-3Observación : Cumple**

Tabla 6.4PERMITIVIDAD

Permitividad admisible [1/s] : 3.47E-1Permitividad requerida [1/s] : 2.19E-5Factor de seguridad global > 3.0 : Cumple**

Tabla 6.5CONDUCCIÓN EN EL PLANO DEL GEODRÉN




Tasa de flujo admisible 2.94E-4Tasa de flujo requerida 2.19E-5Factor de seguridad global 13.425Observación : Cumple**

Tabla 6.6Cantidades de Obra

ITEM Unidad Cantidad

Geodren Vial m/ml 1

Material Permeable Relleno

m^3/ml 0.3

** El programa revisa normativa.

Muro Mecánicamente Estabilizado

Las Geomallas Uniaxiales son estructuras bi-dimensionales producidas en polietileno

de alta plasticidad. Los principales campos de aplicación de este tipo de Geomallas son

para refuerzos de muros y taludes para vías, refuerzo de muros para obtener mayor área

plana en edificaciones, refuerzo de terraplenes y estribos.

El concepto de muro reforzado hace que se trabaje en conjunto, por un lado los suelos

friccionantes con la capacidad de absorción e los esfuerzos de compresión y por otro

lado, las Geomallas con la capacidad de absorber los esfuerzos de tensión.

El apartado del programa que se manejo para este tema fue para el diseño de muros en

suelo mecánicamente estabilizado con geosintéticos.

En la Tabla 7 a 7.2 se muestran todos los datos de entrada, nos da una lista que

fácilmente se puede graficar con los esfuerzos a cada 0.5 m de profundidad (Tabla 8) y




de la Tabla 9 a la Tabla 11 las opciones de geosintéticos de refuerzo que podemos

utilizar, así como parámetros de resultados que nos arroja el programa.

Tabla 7Parámetros de Entrada

Estabilidad Interna

Angulo de Fricción Interna del suelo a usarse en la construcción del muro: 30.0 ºFricción entre el suelo a usarse en la construcción del muro y el geosintético: 20.0 ºCohesión del suelo a usarse en la construcción del muro: 1.4 Ton/m2Peso Unitario Total del suelo a usarse en la construcción del muro: 1.8 Ton/m3Altura del Muro: 12.0 mBase del Muro: 9.6 mInclinación por Encima del Muro 0.0 ºInclinación de la Cara del Muro 90.0 ºCargas Uniformes Muro 1.38 Ton/m2Factor de seguridad global 1.3Factor de seguridad por daños en la instalación 1.2Factor de seguridad por fluencia de material Geomalla 2.2Factor de seguridad por degradación Química-Biológica Geomalla 1.0Coeficiente de presión de tierras Ka 0.333

Tabla 7.1Cargas Vivas




Distancia Entre Ejes: 1.4 mDistancia Rueda 2: 1.5 mDistancia Rueda 4: 1.9 mDistancia Rueda 6: 3.35 mDistancia Rueda 8: 3.75 mCarga por Rueda Qp : 2.28 Ton

Tabla 7.2Estabilidad Externa

Angulo de Fricción Suelo de Fundación: 26.0 ºCohesión Suelo de Fundación: 1.0 Ton/m2Peso Unitario Suelo de Fundación: 1.7 Ton/m3Angulo de Fricción Suelo a Confinar: 26.0 ºCohesión Suelo a Confinar: 1.0 Ton/m2Peso Unitario Suelo a Confinar: 1.7 Ton/m3Factor de Seguridad Condición Estática Deslizamiento 1.5Factor de Seguridad Condición Dinámica Deslizamiento 1.1Factor de Seguridad Condición Estática Volcamiento 2.0Factor de Seguridad Condición Dinámica Volcamiento 1.5Factor de Seguridad Capacidad Portante 3.0Fricción entre el suelo de fundación y el geosintético: 17.3 ºFricción entre el muro y el suelo a confinar: 26.0 ºCoeficiente de Aceleración Horizontal de Sismo: 0.0 Coeficiente de Aceleración Vertical de Sismo: 0.0 Tipo de suelo de fundación: Suelo granularProfundidad de desplante de la cimentación Z: 1.6 m

Tabla 8PARÁMETROS CALCULADOS Y RESULTADOS

Resultados Cargas vivas




Profundidad [m]

Esfuerzo [kPa]

0.0 0.00.5 0.121.0 0.4361.5 0.8432.0 1.2262.5 1.5073.0 1.6583.5 1.6894.0 1.6294.5 1.5125.0 1.3665.5 1.2116.0 1.066.5 0.927.0 0.7947.5 0.6848.0 0.5888.5 0.5069.0 0.4369.5 0.37610.0 0.32510.5 0.28211.0 0.24511.5 0.21412.0 0.187

Tabla 9Estabilidad Interna

Geosintéticos de Refuerzo




Referencia Resistencia Tira Ancha [kN/m] Tensión admisible Tadm [kN/m]P-UX11 58.0 21.97P-UX14 70.0 26.515P-UX15 114.0 43.182P-UX16 144.0 54.545P-UX17 175.0 66.288P-UX18 210.0 79.545

Tabla 10Resultados Estabilidad Externa

Valor de Coeficiente de Presión Activa Kad: 0.345CAPACIDAD PORTANTENc : 22.254Nq : 11.854Ny : 12.539Sigma Ultimo [kPa]: 1,537.827Sigma Aplicado [kPa]: 366.414Factor de Seguridad Capacidad Portante Calculado : 4.197Observación Capacidad Portante: CumpleExcentricidad [m]: 1.145Observación Excentricidad: CumpleDESLIZAMIENTOFuerzas Resistentes Condición Estática [kN]: 796.807Fuerzas Resistentes Condición Dinámica [kN]: 796.807Fuerzas Actuantes Condición Estática [kN]: 455.641Fuerzas Actuantes Condición Dinámica [kN]: 471.099Factor de Seguridad Deslizamiento Condición Estática: 1.749Observación Deslizamiento Condición Estática: CumpleFactor de Seguridad Deslizamiento Condición Dinámica: 1.691Observación Deslizamiento Condición Dinámica: Cumple




VOLCAMIENTOMomentos Resistentes Condición Estática [kN*m]: 9,842.174Momentos Resistentes Condición Dinámica [kN*m]: 9,842.174Momentos Actuantes Condición Estática [kN*m]: 1,934.465Momentos Actuantes Condición Dinámica [kN*m]: 1,999.979Factor de Seguridad Volcamiento Condición Estática: 5.088Observación Volcamiento Condición Estática: CumpleFactor de Seguridad Volcamiento Condición Dinámica: 4.921Observación Volcamiento Condición Dinámica: Cumple

Tabla 11Cantidades de Obra (ml)

ITEM Unidad CantidadP-UX15 m^2 273.5P-UX11 m^2 77.7

Suelo de Relleno m^3 115.2Geodrén Vial ml 1

Geodrén Planar H:1.0m (Espaldón) ml 4.8Geodrén Planar H:0.5m (lloraderos) ml 46.08




Figura 1. Una vista de una propuesta para el refuerzo de nuestro muro en cuestión.

3. CONCLUSIONES

Mexichem nos ofrece una gama muy amplia de geosintéticos de alta calidad y nos abre un

panorama en donde la tecnología es la base para soluciones en el ámbito de la ingeniería

geotécnica. Con ayuda de Geosoft facilita el trabajo de la selección de los geosintéticos,

haciendo que el proyectista fácilmente seleccione la opción que requiera para sus

necesidades.

Carmona Sanabria

Lugo Juárez




CAPACITACIÓN DE LAS METODOLOGÍAS Y TALLERES DE DISEÑO CON EL PROGRAMA GEOSOFT V.3.0. PARA LA APLICACIÓN DE GEOSINTÉTICOS A LA INFRAESTRUCTURA.

Septiembre 2014

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