geomalla pav

S o l u c i o n e s a m b i e n t a l e s

®i sPerú

Refuerzo para base de pavimentos A M E R I C A L A T I N A

Pavimentos construidos sobre suelos de baja capacidad de

soporte, reforzado en la base por un geosintético con

resistencia a la tracción para garantizar la estabilidad de la

estructura y minimizar asentamientos diferenciales.

REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO

Productos GEOSINTÉTICOS



Productos GEOSINTÉTICOS



¿Por que utilizar?

Para minimizar deformaciones. En el pavimento proveniente de la subrasante;



¿Por que utilizar?

Para evitar contaminación y consecuente pérdida de la capacidad de soporte;



¿Por que utilizar?

Disminuyendo las deformaciones en la subrasante se reducela posibilidad del surgimiento de fisuras en el pavimento;



¿Por que utilizar?

Permite reducir el espesor de la camada granularen hasta 40%.


Entre la base granular y subrasantes con CBR = 4% hasta 8% vamos a proponer el geotextil tejido MacTex®.

Además de actuar como separador también

proporciona refuerzo.

Solución sugerida!

Para evitar la contaminación entre camadas



Solución sugerida!

Para refuerzo de pavimentos apoyados sobre subrasantes < 4%



Solución sugerida!

Para evitar la contaminación entre camadas

Para refuerzo de pavimentos apoyados sobre subrasantes < 4%



INSTALACIÓN

PREPARACIÓN DEL SUELO


INSTALACIÓN

APLICAR EL GEOSINTÉTICO SOBRE LA SUPERFICIE


INSTALACIÓN

APLICAR LA CAMADA GRANULAR


INSTALACIÓN

ESPARCIR LOS AGREGADOS


INSTALACIÓN

COMPACTAR LA CAMADA DE AGREGADOS


METODOLOGÍA EXISTENTE PARA EL DISEÑO


1. La utilización de geosintéticos como elementos para la estabilización de estructuras viales fue introducida en los años ’70. Desde entonces muchos investigadores, profesores, ingenieros y fabricantes tentaron encontrar, sin éxito, una metodología general para el dimensionamiento de esos tipos de estructuras.

Existen por otro lado, varios métodos de dimensionamiento para carreteras no pavimentadas. Entre ellos los más conocidos son:

INTRODUCCIÓN

Giroud & Noiray, 1981 - “TENSIONED MEMBRANE EFFECT”

(Efecto de la membrana traccionada) y Houlsby & Jewel, 1990

“LATERAL RESTRAINT EFFECT” (Efecto de restricción lateral)


2. Inicialmente es necesario diferenciar las carreteras no pavimentadas de las pavimentadas.

Para ambas situaciones, la condición no pavimentada será siempre la hipótesis inicial.

TRC-Grid

Subgrade

Granular fill

Interaction area

TRC-Grid

ßf

ßa

R

R'

R''Pu

Pe,s

Py

Pf

Fw

2.1 No pavimentada 2.2 Pavimentada

METODOLOGÍA


2.1 No pavimentadas

La metodología para carreteras no pavimentadas puede ser desarrollada según las dos teorías del “Efecto Membrana” o de la “Restricción Lateral”.

Ambas teorías están fundadas en la transmisión de los esfuerzos al geosintético a través de la interacción suelo/geosintético que puede variar, según el tipo de geosintético, entre 0,80 y 1,0 (resultados obtenidos en ensayos de pull-out) .

Obs.: El mayor valor que se puede utilizar como coeficiente de interacción es 1.0.

METODOLOGÍA


METODOLOGÍA


2.1.1 El Efecto Membrana

El dato más importante para la utilización del método “Efecto Membrana” es la profundidad aceptable del asentamiento en la carretera no pavimentada.

La interacción entre la sub-base/base (camada granular) y la geogrilla geogrilla fuera de la zona de deformación crea esfuerzos de tracción, produciendo así el “Efecto Membrana” .

METODOLOGÍA


Giroud & Noiray (1981)Giroud & Noiray (1981)

TRC-Grid

Subgrade

Granular fill

Interaction area

El Efecto Membrana


2.1.2 Restricción Lateral

La “Restricción Lateral” es una teoría cuyo valor y confiabilidad fueron comprovados en obras y en pruebas de laboratório.

La presión es distribuida a través de la camada granular hasta alcanzar el geosintético. Debido a la interacción entre la camada granular y la geogrilla, la componente horizontal de las tensiones se transfiere del material granular a la geogrilla. Usando su capacidad portante total, esta transmite a su vez solamente las tensiones verticales a la subrasante.

METODOLOGÍA


Restricción Lateral

Houlsby & Jewel (1990)


2.1.3 ¿Efecto Membrana o Restricción Lateral?

Teóricamente esto depende de la capacidad de soporte de la sub-base. Si la presión aplicada no causa asentamiento en la sub-base, es utilizada la teoría de “Restricción Lateral”. En caso contrário es más apropriado utilizar la teoría del “Efecto Membrana”.

Una práctica común es definir el espesor de la camada granular con la teoría del “Efecto Membrana” utilizando las ecuaciones de Giroud & Noiray (definindo una estructura sin pavimento) y posteriormente, para el diseño de carreteras pavimentadas, utilizar las teorías de “Restricción Lateral” utilizando las teorias de Houlsby & Jewel.

METODOLOGÍA


2.2 Carreteras Pavimentadas

El propósito de la utilización de los geosintéticos en carreteras pavimentadas es prevenir las fisuras a través de la minimización de los asentamientos diferenciales.

Basados en los análisis con elementos finitos realizadas por varios centros de investigación, en este caso la Universidad de Tecnología de Delft (Holanda) para carreteras pavimentadas (con la utilización de geosintéticos), fue posible determinar la reducción del espesor de la base y la ampliación de la vida útil del pavimento, para varias combinaciones de CBR.

Con base en las características de los materiales utilizados en las investigaciones se propone para el diseño de carreteras pavimentadas una metodología que, como ya mencionado, toma como base una carretera no pavimentada.

METODOLOGÍA


Diseño de carreteras reforzadas

• Carreteras provisionales y/o no pavimentadas, definición del espesor de la camada granular

Giroud & Noiray (1981)

• Carreteras Pavimentadas, chequeo del paquete estructural considerando la presencia del

pavimento

Houlsby & Jewell (1990), Vesic (1975),

De Groot (1986)


• Datos:Datos:– r = profundidad aceptable del asentamiento (m)r = profundidad aceptable del asentamiento (m)– Nu = número de pasajes de ejes durante la vida de la estructuraNu = número de pasajes de ejes durante la vida de la estructura– F = máx. carga del eje (kN)F = máx. carga del eje (kN)– CBR = resistencia de la Subrasante no drenada (kPa)CBR = resistencia de la Subrasante no drenada (kPa) f,bcf,bcángulo de distribución de cargas en la base no compactada (°)ángulo de distribución de cargas en la base no compactada (°)

– GeoGrid tipo = 20, 30 o 40GeoGrid tipo = 20, 30 o 40

• Resultados:Resultados:– Du = espesor de la camada de agregados (base) sin refuerzo (m)Du = espesor de la camada de agregados (base) sin refuerzo (m)– Dr = espesor de la camada de agregados (base) con refuerzo (m)Dr = espesor de la camada de agregados (base) con refuerzo (m) D = reducción (ahorro) de la camada de agregados (m)D = reducción (ahorro) de la camada de agregados (m)

Carreteras provisionales y/o no pavimentadas


Ejemplo:Ejemplo:

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

CBR (%)

Du

and D

N = 10,000

N = 1,000

N = 100

N = 10

Du

D

TRC-Grid 30

Dr

D

Du


TRC-Grid

ß f

ßa

R

R'

R''

Camada granular

Asfalto

SubrasantePu

Pe,s

Py

Pe,f

Fw

Dr

Paso 1: Calcular Dr para la situación sin pavimentoPaso 1: Calcular Dr para la situación sin pavimentoPaso 2: Chequear la capacidad de soporte de la camada Paso 2: Chequear la capacidad de soporte de la camada

granular (1) y de la subrasante (2) para la situación granular (1) y de la subrasante (2) para la situación pavimentada.pavimentada.

(1)

(2)

Carreteras pavimentadas


• Datos:– Dr = espesor con refuerzo (m) (Giroud & Noiray)– Np = número de pasajes de ejes durante la vida de la estructura – Da = espesor de la camada de asfalto (m) a = peso específico del asfalto (kN/m3) f = peso específico del material granular (kN/m3) aángulo de distribución de las cargas en el asfalto (°) f ángulo de distribución de las cargas en el material granular

(°) ’ángulo de fricción del material granular (°)– CBR = resistencia de la Subrasante no drenada (%)– Nc = factor de capacidad de soporte de la Subrasante

Carreteras pavimentadas


Descripción del proyecto:Descripción del proyecto:Diseño de carretera pavimentada sobre sueloDiseño de carretera pavimentada sobre sueloblando con vida util de 20 años.blando con vida util de 20 años.

Procedimientos de diseño:1. Proyecto de carreteras no pavimentadas

para servicio durante la construcción2. Chequeo de la estabilidad de la camada

granular y de la subrasante para la situación pavimentada durante la Vida útil de la carretera.

Ejemplo


Paso 1Paso 1:: Determinación de la carga de Determinación de la carga de los ejes:los ejes:FFuu = 80 kN = 80 kN

Paso 2Paso 2:: Estimativa del numero de Estimativa del numero de pasadas del ejepasadas del eje100 ejes por dia100 ejes por dia NNuu = 10.000 = 10.000

100 dias100 diasPaso 3Paso 3:: Máx. Grado de deformaciónMáx. Grado de deformación

durante la construcción.durante la construcción. r = 0.15 mr = 0.15 m

Etapa 1: situación no pavimentada


Paso 5Paso 5:: Ángulo de distribución de lasÁngulo de distribución de lascargas en el material granular (°)cargas en el material granular (°)f,bcf,bc = 26 ° = 26 °

Paso 6Paso 6:: Resistencia del suelo - subrasanteResistencia del suelo - subrasanteCBR = 1.0 %CBR = 1.0 %

Paso 7Paso 7:: Elección del tipo de TRC-GridElección del tipo de TRC-GridTRC-Grid 40TRC-Grid 40

Paso 4Paso 4:: Tipo de material granular:Tipo de material granular:cantos rodadoscantos rodados



0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

CBR (%)

Du

and

D

N = 10,000

N = 1,000

N = 100

N = 10

Du

D

TRC-Grid 40

Dr

DuD

Curva para r = 0.15 m y FCurva para r = 0.15 m y Fuu = 80 kN = 80 kNEtapa 1: situación no pavimentada


Paso 10Paso 10: Reducción con TRC-Grid: Reducción con TRC-GridDDuu - D - Drr D = 0.29 m (= 39%)D = 0.29 m (= 39%)

Paso 9Paso 9: Espesor de la camada granular: Espesor de la camada granularCBR, TRC-Grid 40DCBR, TRC-Grid 40Drr = 0.44 m(=0.5) = 0.44 m(=0.5)


Paso 8Paso 8:: Espesor de la camada granular Espesor de la camada granular DDuu = 0.73 m (= 0.8) = 0.73 m (= 0.8)


Esquema de distribución de las presiones:Esquema de distribución de las presiones:Etapa 2: situación pavimentada

TRC-Grid

ßf,ac

ßa

R

R'

R''

Granular fill

Asphalt

Subgrade

Pu

Pe,s

Py

Pf

Fp

Da= 0.15 m

Dr = 0.5 m


Paso 11Paso 11:: Determinación de R´ y R´´Determinación de R´ y R´´R´ = R + DR´ = R + Daa . tan . tan aa = 0.35 m = 0.35 m

R´´ = R´ + DR´´ = R´ + Drr . tan . tan f,ac f,ac = 0.74 m= 0.74 m

Paso 12Paso 12:: Presión en la camada granularPresión en la camada granular F Fpp

PPff = = Fp + Fp + aa . D . Daa= 237 kPa= 237 kPa

(R’)² (R’)²

Paso 13Paso 13:: Máx. capacidad de soporte deMáx. capacidad de soporte dela camada granular.la camada granular.PPyy = 0.6 R’. = 0.6 R’.ff.N.NkPakPa (Vesic, 1975)

Etapa 2: situación pavimentada


Paso 14:Paso 14: Número de pasadas de ruedas Número de pasadas de ruedasNNpp = 10,000,000 = 10,000,000

Paso 15Paso 15:Carga de rueda equivalente:Carga de rueda equivalenteFFee = F = Fp p ( (6.26.2 N Npp) = 1,211 kN) = 1,211 kN(De Groot , 1986)

CHEQUEO 1CHEQUEO 1: Estabilidad de la camada: Estabilidad de la camadagranular:granular: PPy y = 1.4 (mínimo es 1.1)= 1.4 (mínimo es 1.1)

PPff



Paso 16Paso 16:Presión equivalente en la:Presión equivalente en lasubrasantesubrasante

FFee

PPe,s e,s = = + + aa . D . Daa + + ff . D . Dff = 717 kPa = 717 kPa

(R”)²(R”)²

Paso 17Paso 17: Máx. capacidad de soporte: Máx. capacidad de soportede la subrasantede la subrasante (Houlsby & Jewell, 1990)

R” ²R” ²PPuu = N = Ncc.CBR.30 .CBR.30 = 2,337 kPa = 2,337 kPa

RR



CHEQUEO 2: Estabilidad de la subrasanteCHEQUEO 2: Estabilidad de la subrasantePPuu

= 3.3 (mínimo es 1.5)= 3.3 (mínimo es 1.5)PPe,se,s

DISEÑO FINAL :DISEÑO FINAL :

Mat. Granular (0.5 m)

Subrasante (CBR = 1 %)

Pavimento (0.15 m)

TRC-Grid 40



1 - Vía de acceso y área de estacionamiento

País : DinamarcaFecha: Agosto 1997Material: TRC-40Cantidad: 4.500m2


2- Terminal para contenedores

País : Israel - HaifaFecha : Noviembre 1997Material: TRC-40Cantidad: 200.000m2

geomalla pav

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