professional reinforcement solutions soluciones...
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Sistema de Confinamiento Celular PRS - Neoweb®
PRS Professional Reinforcement Solutions Soluciones Profesionales de Reforzamiento
Geoceldas 3D desarrollada por
US Army Corps of Engineers (1979)
(Solución a corto plazo)
Geocelda 4D
Aleación única de polímeros
Panal de abejas – la
estructura mas fuerte de la
naturaleza
Se emplea en aplicaciones de la
Ingeniería Civil
(Solución a largo plazo)
Evolución de la Geocelda
PRS es el líder mundial
en sistemas de alta resistencia para el
confinamiento celular, Innovaciones en
Terracerías tiene la distribución exclusiva en México
• Empresa de tecnología, ingeniería y producción.
• Fundada en 1996
• Presencia en 45 países
• Empresa privada
• Reconocimiento de la marca Neoweb
Experiencia a nivel mundial
4
¿ Cómo funciona el
Sistema de Confinamiento PRS - Neoweb® ?
Confinement Effect
Efecto del Neoweb
El esfuerzo mas alto es retenido con el Neoweb de alta resistencia y
estabilidad dimensional.
PRS Proprietary
Carga de la llanta Carga de la llanta
Sistema de refuerzo con
Neoweb basado en Neoloy
Asentamientos
verticales Asentamientos
verticales
Bulbo de presión Asentamientos verticales
NO REFORZADO REFORZADO CON NEOWEB
Bulbo de presión
Asentamientos verticales
BARRAS DE ESFUERZO
ALTO
MEDIO
BAJO
Distribución de Peso en un área mayor
Aportaciones del Neoweb
• Reforzamiento Mecánico
con el Sistema Neoweb:
1. Mantiene el
confinamiento y la
estabilidad dimensional.
2. Distribución de peso en
un área mayor.
3. Por lo tanto, incrementa
el módulo de resistencia
del material confinado.
A B C
Mecanismos para soporte de carga
Carga aplicada
Esfuerzo en la
celda con carga
Resistencia radial en
celda
Resistencia pasiva
de celdas
adyacentes
9
Soporte de Cargas con el Sistema de
Confinamiento PRS - Neoweb®
Caminos con Asfalto y Concreto
Caminos No Pavimentados
Uso pesado para Minería y Petróleo
Ferrocarriles y Transporte Urbano
Puertos , Plataformas Industriales y Logísticas
Pistas Plataformas Caminos Taxeo
Caminos de Terracería:
Construcción / Servicio
– Al confinar y distribuir el peso en un área mayor:
– Reduce el espesor de la estructura (hasta en un 50%)
– Genera Ahorros en Construcción al utilizar materiales locales como relleno
– Genera Ahorros en Tiempo de Construcción (- 10% a 20%)
– Genera Ahorros en Mantenimiento (hasta en un 50%)
PRS Proprietary 11
PRS Proprietary 12
13
SRTO-Torzhok Ductos para Gazprom
• Siberia – temperaturas extremas.
• Relleno local – no hay agregados disponibles.
• Desde caminos temporales hasta caminos
permanentes.
• Gazprom ha construido los últimos
2,000 km de sus caminos de terracería
con la tecnología PRS-Neoweb.
Caso de Estudio – Gazprom
Camino de Servicio Cliente: Gazprom
• Gazprom es la empresa Rusa de
energía más grande de reservas de
gas natural, extrajo 550 billones de m3
en 2007.
• Gazprom tiene el sistema de transmisión
más largo del mundo con 157 mil km.
• Gazprom ha tenido ahorros de miles
de millones de dólares gracias al uso
del Sistema PRS Neoweb.
Camino de Acceso (En Proceso de Construcción) Cliente: Techint, Nanchital, Veracruz
Solución Convencional: De 1 a 2m de altura de Piedra Plen
Solución con Neoweb: Geotextil + Neoweb + 20cm de espesor de arena local 50% de ahorro
Caminos de Acceso Planta ITISA - TUMEX Terreno de Cultivo, Tecámac, Estado de México
El Neoweb en Zonas Inundadas
Desastres Naturales
1. Instalación del Neoweb (antes)
2. Camino con Neoweb (después)
PRS Proprietary 17
Proceso enfocado a las necesidades
del cliente, de la A a la Z
Análisis Consultoría Diseño Servicio
Recolección de información del proyecto
Experiencia Multi-disciplinaria
Diseño y producción personalizado.
Instalación / supervisión.
Plataformas / Puertos / Naves Industriales
– Al confinar y distribuir el peso en un área mayor:
– Incrementa el Soporte de Carga de la Estructura
– Reduce el espesor de la estructura
– Genera Ahorros en Construcción al utilizar materiales locales como relleno
– Genera Ahorros en el Programa de Construcción al compactar en menos pasadas
Plataforma Portuaria Grupo Hazesa, Manzanillo, Colima
TerraplénE=178[MPa]
ConcretoHidráulicoE=30,000[Mpa]
BaseHidráulicaE=314[MPa]
SubbaseE=202[MPa]
SueloNaturalE=27[MPa]
ConcretoHidráulicoE=30,000[Mpa]
SueloNaturalE=27[MPa]
Neoweb+BaseHidráulicaE=322[MPa]
30cm
20cm
30cm
250cm
ConcretoFluidofc=100kg/cm23
.30
m
10
.00
m
13
.30
m
2.1
0m
1
1.2
0m
Semi-inf.
25cm
20cm
15cm
115cm
15cm
TerraplénE=120[MPa]
BaseHidráulicaE=750[MPa]
Neoweb+Grava(1¨)E=145[Mpa]
15cm05cm
500cm 500cm Semi-inf.
60
cm
15
0cm
80
cm
2
50
cm
PILOTES
PILOTES
TerraplénE=120[Mpa]
100cm
PILOTES
PILOTES
100cm 100cm 100cm
Neoweb+Grava(1¨)E=145[Mpa]
15cm
SinRefuerzo ConRefuerzoPRS-Neoweb
Diseño Integral con PRS-Neoweb para la Plataforma de Usos Multiples de Hazesa 2
2.2. Crear un Efecto de Capitel con el Neoweb: El Diseño Convencional no consideraba capiteles en las cabezas de los pilotes, lo cual generaba problemas de penetración, el Diseño de INNOVATER considera 2 capas de Neoweb sobre los pilotes para generar un efecto de capitel, solución exitosamente demostrada en la Carretera de Alemania, documento que forma parte de la Memoria de Cálculo entregada a Hazesa.
Figura 2: Las 2 capas inferiores del Sistema PRS-Neoweb distribuyen el esfuerzo vertical generado por los pilotes en un área mayor generando un efecto de capitel.
2.3. Generar Ahorros: El diseño con Neoweb al disminuir el espesor de las capas de la estructura de pavimento, disminuye considerablemente el volumen de los materiales, lo cual genera significativos ahorros en los costos y tiempos de construcción.
Plataforma Portuaria Grupo Hazesa, Manzanillo, Colima
Plataforma Portuaria Grupo Hazesa, Manzanillo, Colima
Aeropuertos
– Incrementa el Soporte de Carga de la Estructura
– Se puede utilizar en Plataformas y Caminos de Taxeo
– Sirve para caminos de emergencia / soporte de carga con vegetación
– En los hombros de las pistas permite tener soporte de carga, pero a la vez una
sobre capa de 30cms de espesor de material vegetal para frenar a los aviones
Plataforma Aeroportuaria Interjet, Aeropuerto de la Ciudad de México
• 10 cm Carpeta Asfáltica
• 15 cm Base Estabilizada
• 15 cm Neoweb con Material de Base
• 05 cm Plantilla de Concreto
• 15 cm Neoweb con Concreto Fluido
• 1.25 m Subbase de Tezontle
Sección de Plataforma
Plataforma Aeroportuaria Interjet, Aeropuerto de la Ciudad de México
Plataforma Aeroportuaria Interjet, Aeropuerto de la Ciudad de México
Suelos con baja capacidad
de carga
Camiones Tipo T3-S3
98 Camiones de ida y 98 Camiones de vuelta
98 Camiones de ida y 98 Camiones de vuelta
98 Camiones de ida y 98 Camiones de vuelta
Peso Camión Cargado
45 tons 45 tons
45 tons
Peso Camión Vacío
17 tons 17 tons 17 tons
Asentamientos 17-28 cms con roderas 10 cms con asentamientos uniformes
7 cms con asentamientos uniformes
Baches 2 con 4 reparaciones (+1 nuevo a 90 cm) 0 0
Observaciones
Aunque se construyó con maquinaria ligera, el peso de los equipos de
construcción rompe la estructura del suelo, provocando baches, los cuales se
tienen que reparar constantemente.
La colocación del Neoweb a nivel de terreno genera un efecto de viga, con
una mejor distribución de cargas, evitando que se rompa la estructura
del suelo.
La doble capa de Neoweb genera una superficie estable de desplante, así como un confinamiento total en el
tezontle, el incremento del módulo de reacción que genera el Neoweb,
permite el paso de vehículos pesados sin generar roderas y baches.
Sin y Con Neoweb
!!
!! ! 3!
!
II. COMPORTAMIENTO DE LAS DIFERENTES ESTRUCTURAS DURANTE LA CONSTRUCCIÓN Y PASO DE 200 CAMIONES TIPO GÓNDOLA
PARTE 2
Ruptura de la estructura
superficial del suelo
Falla por hundimiento en la
Estructura del Terraplén
Roderas casi nulas por desplazamiento de material superficial
El Neoweb al distribuir la carga, previene la ruptura del suelo
Uso de maquinaria convencional
Gran capacidad de carga sin
baches y roderas al confinar el
100% del Tezontle
Comentarios a las Conclusiones:
1.) Aunque la sección sin refuerzo se hizo con maquinaria ligera, se vio que es muy fácil
que se rompa la estructura del suelo natural durante la construcción de la primer capa de
tezontle. Una vez rota la estructura del suelo natural, no existe reparación permanente, por lo que se tendría que abrir caja en cada ocasión que el suelo falle hasta llegar al suelo
natural para poder reforzar con 2 o 3 capas de geotextil y geomallas, y aún así, dada la
experiencia, éstos baches se vuelven a manifestar a futuro generando sobre costos, retrasos en el Programa de Obra y una vez en operación uno o más carriles se pudieran
llegar a cerrar por reparación.
2.) En la sección sin refuerzo existen perdidas de material por incrustación de hasta
posiblemente un 30% según la experiencia en sitio, lo cual es un sobre costo que no está
considerando en el Presupuesto.
3.) La sección con el Sistema PRS – Neoweb da un soporte que al confinar el material,
desarrolla un efecto de viga y genera menores tensiones impuestas al suelo natural, lo
cual reduce los asentamientos totales y diferenciales, además evita que se rompa la estructura del suelo, previniendo reparaciones durante la construcción y perdida de
material por incrustación. Además permite el uso de maquinaria pesada convencional
para poder cumplir con el Programa de Obra y tener mejores rendimientos. Y evita éste
tipos de fallas durante la operación de los caminos.
Ruptura del Suelo sin el Neoweb
El Neoweb en suelos blandos
1. Descarga de material con Camión Tipo T3-S3 2. Permite la instalación con equipo pesado
!
!
!! ! 1!
!
septiembre de 2015
VENTAJAS DEL SISTEMA PRS – NEOWEB PARA LOS CAMINOS DE ACCESO DEL
NUEVO AEROPUERTO INTERNACIONAL DE LA CIUDAD DE MÉXICO
Con lo observado en los tramos de Prueba en el Sitio del NAICM tras haber circulado 200 camiones tipo góndola y después de haber realizado Pruebas con el Deflectómetro de
Impacto HWD Dynatest, Modelo 8082 y la Prueba de Placa, se puede llegar a las
siguientes conclusiones:
I. CONCLUSIONES
Etapa Sistema Convencional Sistema de Confinamiento PRS - Neoweb
1. El peso de los equipos seguramente
romperá la estructura del suelo ocasionando
baches y deformaciones considerables en la
estructura del pavimento.
1. El Sistema PRS - Neoweb distribuye los
esfuerzos evitando las deformaciones
diferenciales y la ruptura del suelo natural.
2. Una vez rota la estructura del suelo natural,
no existe una reparación permanente, por lo
que las reparaciones serán constantes y ésto
detendrá los avances de obra.
2. El Sistema PRS - Neoweb al evitar que se
rompa la estructura del suelo natural, permitirá
que los avances de obra sean los establecidos
en el Programa.
3. Al no poderse utilizar maquinaria pesada, el
rendimiento de construcción será muy bajo y
difícilmente se cumplirá con el Programa de
Obra.
3. Como se demostró en sitio, con el Sistema
PRS - Neoweb se puede utilizar maquinaria
pesada sin romper la estructura del suelo
natural y así poder cumplir con el Programa
de Obra.
1. Las deformaciones ocasionadas por la
ruptura del suelo se verán reflejadas en
deformaciones del pavimento, las cuales
deberán de ser reparadas por bacheo y / o re
nivelación con adición de material y por
consiguiente peso.
1. En los caminos con el Sistema PRS -
Neoweb se disminuirá en gran medida el
mantenimiento provocado por la ruptura de la
estructura del suelo.
2. Considerando lo anterior, se verá afectada
la capacidad de servicio del camino por obras
de mantenimiento mayor.
2. Se mantendrá la capacidad de servicio
requerida en los caminos.
3. El camino presentará asentamientos
diferenciales en poco tiempo.
3. El camino tendrá principalmente
asentamientos regionales.
Construcción
Mantenimiento
Una Capa de PRS – Neoweb Dos Capas de PRS - Neoweb
El Neoweb en suelos blandos
El Neoweb en suelos blandos
1. Nivelado con maquinaria pesada de llantas 2. Nivelado con maquinaria pesada de “orugas”
3. Con tan solo 45cms soporta el peso de 2 camiones cargados
El Neoweb en suelos blandos
Suelos con baja capacidad de carga
COMPARATIVADEDISEÑOSESALSREQUERIDOOS: 6,438,485
CAPAS POISSON MPa ESP.(mm) POISSON MPa ESP.(mm) POISSON MPa ESP.(mm)CarpetaAsfáltica 0.35 3,139 80 0.35 3,139 80 0.35 3,139 70
SINREFUERZO CONUNACAPADENEOWEB CON2CAPASDENEOWEB
BaseAsfáltica 0.35 2,648 140 0.35 2,648 140 0.35 2,648 120BaseHidráulica 0.35 335 180 0.35 335 180 0.35 335 150
Tezontle+Neoweb2 0.45 111 210 0.45 120 240 0.45 265 240Tezontle+Neoweb1 0.45 50 210 0.45 175 200 0.45 175 200SueloNatural 0.45 17.6 Semi-Inf 0.45 30.8 Semi-Inf 0.45 30.8 Semi-Inf
820 840 780
Et: 128 Fatiga: 6,050,000 117 Fatiga: 8,130,000 127 Fatiga: 6,200,000Ec: 210 Rodamiento: 41,560,000 208 Rodamiento: 43,380,000 244 Rodamiento: 21,210,000
D0: 727.6 Deflexión: 2,110,000 472.6 Deflexión: 8,580,000 474.3 Deflexión: 8,480,000
Ventajas del Neoweb VS
las Geoceldas de HDPE
Neoloy
Resistencia para diseños
a largo plazo R
esis
tencia
al agrieta
mie
nto
Propiedades de Polímeros
HDPE
Polipropileno
Polyester
1. El Sistema PRS – Neoweb, cuenta con Programas de Diseño que respaldan las Memorias de Cálculo.
2. INNOVATER – PRS generan una Solución Integral, desde el diseño hasta la correcta implementación para garantizar los proyectos.
3. El Neoweb resiste grandes cargas a largo plazo.
4. Las Geoceldas de HDPE, pierden rapidamente su resistencia, por lo que se deforman y esto genera la perdida del confinamiento obtenido.
5. El Neoweb tiene una garantía de 50 años.
Después de 30 min @ 58°C
(SIM) – Prueba de deformación acelerada
Comparación del Neoloy VS HDPE
HDPE
-32.55 mm
Neoloy
-3.53 mm
(ASTM D6992)
Caminos y Carreteras de Asfalto / Concreto
– Permite el uso de materiales de relleno de menor costo
– Reduce el espesor de las capas, especialmente de asfalto y concreto
– Ahorros en Construcción (- 5% a 10%)
– Ahorros en Mantenimiento (- 15% a 30%)
– Ahorros en Tiempo de Construcción (- 10% a 20%)
PRS Proprietary 39
Caminos Pavimentados Ahorros generados por el uso del Neoweb en la Estructura del Pavimento
PRS Proprietary 40
Memoria de Calculo con el Programa
PRS – Road Designer y LETS
CAPAS POISSON MPa ESP.(mm) POISSON MPa ESP.(mm) POISSON MPa ESP.(mm)
CarpetaAsfáltica 0.35 2,746 100 0.35 2,746 100 0.35 2,746 70BaseAsfáltica 0.35 2,452 120 0.35 2,452 120 0.35 2,452 90
BaseHidráulica 0.35 335 180 0.35 558 180 0.35 573 170
Subrasante 0.45 120 800 0.45 125 800 0.45 126 600
SueloNatural 0.45 55.0 Semi-Inf 0.45 55.0 Semi-Inf 0.45 55.0 Semi-Inf1,200 1,200 930
Et: 116 Fatiga: 9,020,000 93 Fatiga: 18,660,000 126 Fatiga: 6,880,000
Ec: 105 Rodamiento: 930,240,000 98 Rodamiento: 1,267,540,000 155 Rodamiento: 162,220,000D0: 346 Deflexión: 23,510,000 324 Deflexión: 29,240,000 388 Deflexión: 16,240,000
SINREFUERZO CONNEOWEBSINQUITARESPESORES CONNEOWEBQUITANDOESPESORES
AHORROS % $xkmEnConstrucción: 6.67% 404,740.00$EnMantenimiento: 27.40% 2,360,400.00$
Memoria de Calculo con el Programa
PRS – Road Designer y LETS
Layer Modulus Poisson Thickness
1 2,746,000 0.35 70.0
2 2,452,000 0.35 90.0
3 573,000 0.35 170.0
4 126,000 0.45 600.0
5 55,000 0.45 semi-inf
Load# Stress Radius X Y
1 560.00 106.60 -155.00 0.00
2 560.00 106.60 155.00 0.00
x y z
Evaluation Point 155.00 0.00 160.00 Layer= 2
Direction Stress Strain (microstrains) 1000 * Disp.
X -284.7 -84
Y -361.5 -126
Z 133.9 147 372.9 Positive = Down
YZ 0.0 Negative (stress or strain)=Tension
XZ 26.5
XY 0.0
Layered Elastic Theory (LET) solution for a five layered structure.
Loaded areas are circular. Layers are weightless and fully bonded.
Developed by Dr. Eyal Levenberg, Purdue University, School of
Civil Engineering, November 2007 (ver. 0.8).
Agradecemos a las siguientes empresas e
instituciones visionarias que nos han apoyado tecnicamente
en la Pruebas, Diseños y demostraciones en campo:
• SCT, Secretaría de Comunicaciones y Transportes
o Dirección General de Servicios Técnicos
o Dirección General de Carreteras Federales
o Dirección General de Puertos
• SAASCAEM, Dirección Técnica
• Ancora Ingeniería
• ICA Ingeniería / Infraestructura
Vías Ferroviarias: Balasto / Subbalasto – Distribuye el peso en un área mayor
– Mantiene confinado el material ante las vibraciones que genera el paso del tren
– Incrementa el Soporte de la Estructura (aumenta el VRS hasta 2.7 veces)
– Minimiza las deformaciones laterales y verticales (hasta en un 50%)
– Permite el uso de material de relleno de menor costo
– Reduce el espesor de las capas (hasta en un 40%)
– Reduce los Costos de Construcción (- 5% a 10%)
– Reduce los Tiempos de Construcción (hasta un 20%)
– Reduce los Periodos de Mantenimiento (hasta por 3 veces)
PRS Proprietary
Taludes
– El Neoweb previene la Erosión
– Genera una vista “Verde” y es una aplicación Sustentable
– Es una Solución a Largo Plazo
– Se puede rellenar de: material local, grava, tierra vegetal o concreto
– En los movimientos de tierra, el Neoweb se amolda a la nueva forma del talud
Minera Santa María de La Paz, S.L.P. Área: 41,000m2 / Longitud: 1.00km / Altura: 25.00m / Ángulo: 40º
Talud de Arena con relleno de tierra vegetal
Al año y medio…
Canales
– El Neoweb se puede instalar en los taludes y en la base de los canales
– Dependiendo de la velocidad del agua, se rellena con: material local o vegetal,
grava o concreto.
– En canales de concreto sustituye al acero y disminuye el espesor del concreto
– Genera ahorros del 20% en el Costo de Obra y Tiempos de Construcción
Canal para Grupo AHMSA
Piedras Negras, Coahuila, México
Dos años después
• La implementacion del concepto MIF con Neoweb en la estructura del pavimento permite: 1. Una reduccion substancial en el espesor del pavimento, 2. Reduccion significativa del espesor de la capa de asfalto y 3. El uso de materiales inferiores para relleno estructural.
• Numerosa pruebas de laboratorio, pruebas de campo y estudios de elemento finito se llevaron a
cabo para cuantificar la contribucion estructural del Neoweb al diseno de pavimentos (Kief et al 2014, Han et al 2013, Yang 2010).
• La cuantificacion se basa en 2 parametros de diseno en la metodologia EM, Empírico-Mecánico: 1. Intensidad de trafico – varias categorias de vehículos caracterizando el trafico anticipado por eje
estandar de 18 kip (ESALS).
2. Diseno del valor CBR de la subrasante.
El MIF en el Diseño de Pavimentos con el Sistema PRS-Neoweb
El MIF en el Diseño de Pavimentos con el Sistema PRS-Neoweb
Figura 3. Ilustración esquemática de la estructura convencional de pavimento (izquierda) el
pavimento reforzado con geoceldas NPA (derecha).
Prueba San Petesburgo Fase 1, sin Capa de asfalto
El MIF en el Diseño de Pavimentos con el Sistema PRS-Neoweb
Figura 3. Ilustración esquemática de la estructura convencional de pavimento (izquierda) el
pavimento reforzado con geoceldas NPA (derecha).
Prueba San Petesburgo Fase 2, con Capa de asfalto
El MIF en el Diseño de Pavimentos con el Sistema PRS-Neoweb
3/10
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2.3 Concepto MIF
Factor de mejora de modulo (MIF, por sus siglas en inglés) es un término inclusivo que integra todos los efectos asociados resultantes de la incorporación de geoceldas NPA en un pavimento. El MIF de una capa (por ejemplo, capa base) se relaciona con la mejora del módulo de las geoceldas NPA, como se muestra en la siguiente fórmula:
MIF = Ebc!(reforzado
En donde
Ebc(sin!reforzar)!!" Ebc - (reforzado) módulo de la base reforzada Ebc - (sin reforzar) módulo de la base sin reforzar
Numerosa pruebas de laboratorio, pruebas de campo y estudios de elemento finito se llevaron a cabo para cuantificar la contribución estructural de las geoceldas NPA al diseño del pavimento (Kief et al 2014, Han et al 2013, Yang 2010).
Como resultado se introdujo el término Factor de Mejora de Módulo (MIF, por sus siglas en inglés) para cuantificar la contribución estructural de las geoceldas NPA. La cuantificación se basa en dos parámetros de diseño en la metodología ME:
a. Intensidad de tráfico – varias categorías caracterizando el tráfico anticipado por eje estándar de 18 kip.
b. Diseño del valor CBR de la subrasante.
Tablas 1-2 MIF como función de la intensidad de tráfico vs. CBR
Por ejemplo, el MIF para una combinación de categoría de tráfico medio-ligero (Intensidad de tráfico 4) y un valor de diseño subrasante CBR de 4% será 2.5 (MIF = 2.5). Por lo tanto, para el ejemplo anterior, el módulo de geocelda NPA en la capa confinada será 56 X (1+0.003 X 250 mm) X 2.5 = 245 [MPa].
2.4 Prueba de concepto
No existe un método reconocido para cuantificar la contribución de la geosintética a un pavimento estructural. Algunos dispositivos como el Deflectómetro de Caída de un Peso (FWD, por sus siglas en inglés) se utiliza normalmente para control de calidad, pero varios investigadores se han dado cuenta de que no proporciona suficiente resolución para diferenciar entre secciones de prueba sin reforzar y reforzadas (Han and Giroud 2013). Han (2013) señaló que la prueba FWD puede no proporcionar los resultados relevantes para el refuerzo geosintético en pavimentos en general y para pavimentos con reforzamiento 3D con geoceldas.
En consecuencia se necesita una prueba de concepto para algunos proyectos. La validación del diseño con base
geocelda NPA reforzada y su contribución al pavimento estructural puede lograrse con una prueba de desempeño in-situ al pavimento, junto con celdas de presión pre instaladas en la estructura del pavimento. Este procedimiento incluye cálculos regresivos del módulo, basados en mediciones del esfuerzo vertical. Para simplificar el proceso se aplican supuestos del Modelo Elástico de las Capas al análisis de esfuerzo. Se generan mediciones de esfuerzo por celdas de presión pre instaladas en secciones designadas debajo de la capa de confinamiento de geoceldas NPA. Los esfuerzos aplicados en el nivel de prueba son registrados simultáneamente con el transferido a la celda de presión.
La placa de carga en la construcción de carreteras es usada ampliamente para verificar el diseño y el control de calidad. Sin embargo, la prueba más precisa es una versión
estática modificada de la “prueba estática de placa de carga” adoptada de las especificaciones rusas(GOST 20276-99), que a su vez es modificada del estándar alemán “prueba estática de placa de carga “(DIN 18134), dado que este procedimiento específico moviliza el efecto de confinamiento. La prueba modificada de placa de carga comprende una carga
! Intensidad de tráfico
1 2 3 4 5 6 7
In Situ CBR (%)
Valor del Factor de mejora de módulo (MIF)
≤1.0 3.1 3.1 3.1 3.0 3.0 3.0 2.8 2.0 3.0 3.0 3.0 2.9 2.9 2.8 2.7
3.0 2.8 2.8 2.9 2.7 2.7 2.6 2.5
4.0 2.6 2.6 2.6 2.5 2.5 2.4 2.3
5.0 2.2 2.3 2.3 2.1 2.1 2.1 2.0
6.0 2.0
7.0 1.7
8.0 1.5
!
Categorias
de tráfico
Simbolo
de tráfico
Cantidad de cruces, de
eje estándard (18,000 lb) AASHTO
Esporádico 1 0.0x104 3.8x104
Muy ligero
Ligero
2 3.8x104 1.0x105
Ligero
Medianamente
3 1.0x105 3.6x105
Medio-ligero 4 3.6x105 1.2x106
Medio-pesado 5 1.2x106 5.5x106
Pesado 6 5.5x106 1.5x107
Muy pesado heavy
7 1.5x107 8.0x107
!
8/10
!
!
Tabla 2: Factor de mejora de modulo por aplicación de presión de soluciones convencionales y alternativas
Presión aplicada a la placa
Pe [kPa]
Solución convencional Solución alternativa Factor de mejora de módulo Esb Solución convencional Esb Solución alternativa
Esfuerzo Vertical s szz [kPa]
Módulo calculado en regresión Esb [MPa]
Esfuerzo vertical szz [kPa]
Modulo calculado
en regresión Esb
[MPa] 200 36.6 485 34.9 1,137 2.34
300 54.5 493 53.3 1,100 2.23
400 77.2 434 74.6 1,003 2.31
500 98.5 415 92.6 1,015 2.45
550 107.7 421 101.0 1,032 2.45
2.4.4 Fase I –conclusiones provisiónales
Basado en los resultados obtenidos de la Fase I de pruebas de placa de carga, se pueden derivar las siguientes conclusiones:
· Desde el punto de vista de la teoría de la elasticidad y la mecánica, las dos estructuras analizadas son
equivalentes, dado que el esfuerzo vertical en la superficie subrasante de arena es casi idéntico para la solución tradicional y la solución con geoceldas NPA.
· El MIF para la solución alternativa es 2.45 para los esfuerzos generados por la presión de contacto de las
llantas de camión. Muestra que el mecanismo de confinamiento de las geoceldas NPA mejora el módulo del material granular de la subrasante/base a un módulo adecuado para material granular estabilizado (materiales granulares aglutinados).
2.4.5 Fase I – Deformación permanente
Las estructuras de pavimento son construidas para soportar cargas inducidas por la carga del tráfico vehicular y distribuirlas al suelo subrasante. Se requiere que los materiales de pavimento:
a. Extiendan las cargas de las llantas para reducir la carga sobre la subyacente subrasante blanda (suelo) y/u otros materiales más débiles del pavimento.
b. Prevengan la falla de esfuerzo cortante (o bache) con las cargas aplicadas por las llantas del tráfico.
c. Tengan una deformación mínima, mientras que la mayoría de la deformación ocurre en la subrasante.
Los dos mecanismos principales de falla estructural considerados en el diseño de una estructura de pavimento flexible son, la deformación permanente (bache) y fractura por fatiga. El bache es el resultado de una acumulación de deformaciones irrecuperables en las diferentes capas del pavimento. Para pavimentos delgados a moderadamente gruesos, las capas de la subrasante y granulares contribuyen en mayor manera a los baches en el pavimento.
El comportamiento de la deformación de materiales granulares no aglutinados, bajo esfuerzos de compresión es altamente complejo, por la existencia de esfuerzos elásticos y permanentes, incluso a niveles pequeños de esfuerzo. La deformación elástica se recupera después de cada ciclo de carga, mientras que la deformación permanente se
acumula con cada ciclo de carga.
Se presenta a continuación un modelo simple relacionando la deformación plástica acumulada - ep con el número de aplicaciones de carga – N:
e P = a × N b
En donde:
La deformación permanente (deformación plástica acumulada) bajo las pruebas de placa de pasos múltiples, para las soluciones convencionales y para la alternativa de geoceldas NPA fue medida para cada fase de carga. La deformación plástica acumulada para cada pavimento se muestra en la Figura 7 más adelante (marcada con una fleche verde en el eje vertical de cada gráfica).
· La deformación plástica acumulada en la superficie del material granular no aglutinado para la solución
convencional durante el proceso de seis cargas de pasos múltiples y descargas es 3.04 mm.
· La deformación plástica acumulada en la superficie del material granular confinado para la solución geoceldas
NPA durante el proceso de once cargas de pasos múltiples y descargas es 2.25 mm..
ep = Deformación plástica permanente acumulada después de N ciclos de carga
N = Numero de aplicaciones de carga a, b = Parámetros de regresión
!
Prueba San Petesburgo
Resultados de la Prueba que se analiza en el documento:
Los dos mecanismos principales de falla estructural considerados en el diseño de una estructura
de pavimento flexible son, la deformación permanente (bache) y fractura por fatiga. El bache es el
resultado de una acumulación de deformaciones irrecuperables en las diferentes capas del pavimento.
Para pavimentos delgados a moderadamente gruesos, las capas de la subrasante y granulares
contribuyen en mayor manera a los baches en el pavimento y tambien puede fallar por Deflexion.
El impacto de los resultados significativos de la prueba son – extender el período de tiempo entre
operaciones sucesivas de mantenimiento y/o incrementar el período de vida del pavimento por la
reducción de efectos de fatiga; para esto se utilizó un proceso de evaluación comparando
alternativas y los ESALS a la falla, usando el índice de daño” Minor” (falla por fatiga acumulativa)
El resultado es muy significativo, dado que indica que el espesor existente de la capa de asfalto en la
alternativa de la sección de PRS-Neoweb es menor. En otras palabras, se puede lograr una reducción del
espesor de la capa de asfalto.
El evitar una reducción adicional en el espesor de la copa de asfalto significa que el período de
diseño puede prolongarse al doble, a un valor más alto, si se lleva al índice de daño Minor (falla por
fatiga acumulativa) = 1.0
Por un análisis de prueba y error los ESALS son recalculados y El pavimento de la alternativa con
Neoweb puede soportar 2.9x más tráfico. (en este caso )
• A pesar de que el uso de geoceldas en aplicaciones geotecnicas data del principio de la decada de 1980, dos grandes desventajas impidieron su adopcion generalizada en pavimentos estructurales:
1. La capacidad de mantener la estabilidad estructural durante la vida util disenada del pavimento y
2. La falta de integracion dentro del metodo de diseno estructural empirico-mecanico- del pavimento.
• En los anos recientes se ha hecho mucha investigacion y muchas pruebas extensas de campo sobre la tecnologia de geoceldas. Un resultado de estos estudios fue el desarrollo de una novedosa aleacion de polimero (NPA, Novel Polymeric Alloy, por sus siglas en ingles), que reduce significativamente grandes esfuerzos asociados con geoceldas basadas en HDPE- que impedian su implementacion en pavimentos flexibles por debajo de la capa de asfalto. Se asocian dos importantes mecanismos innovadores con geoceldas NPA = Sistema PRS-Neoweb:
1. Efecto de Viga – la capacidad de crear una plataforma semi rigida como resultado del confinamiento de material no aglutinado y
2. Reduccion significativa del esfuerzo vertical a las capas subyacentes. • Al eliminar las desventajas en la tecnologia basica de HDPE, ahora es factible la
implementacion de geoceldas en la capa superior del pavimento estructural.
Resumen del Diseño de Pavimentos con el Sistema PRS-Neoweb
• Se han llevado a cabo en anos recientes muchos estudios amplios y trabajos de investigacion sobre el Sistema de Confinamiento PRS-Neoweb a nivel mundial. Por mencionar algunos: (Universidad Estatal de Iowa, Universidad de Kansas, Institutos Indios de Tecnologia, Universidad Clausthal en Alemania, KOAC-NPC – en los Paises Bajos, etcétera.
• Para implementar el Sistema PRS-Neoweb en el diseno de las capas de pavimento es necesario definir la contribucion estructural del mismo. Se introdujo un Modulo de Factor de Mejora (MIF, Modulus Improvement Factor, por sus siglas en ingles) con el objeto de cuantificar la mejora en la contribucion del modulo (rigidez) del Neoweb a la estructura del pavimento.
• Como la mayoria de los metodos de diseno de pavimento dependen de modulos de capas, es relativamente facil integrar una capa reforzada con Neoweb como parte de la solucion del pavimento. Ademas, un sencillo analisis de esfuerzo-deformacion puede utilizarse en una solucion estructural “convencional” y compararla con la estructura reforzada con Neoweb. Este enfoque integrador ha sido validado por numerosas pruebas de campo, que verificaron pruebas de laboratorio, así como los dos grandes mecanismos asociados con el Neoweb:
1. Efecto de viga – la capacidad de crear una plataforma semirrigida como resultado del confinamiento de material granular no aglutinado.
2. Reduccion significativa de esfuerzo vertical a la capa subyacente.
Concepto del Diseño de Pavimentos con el Sistema PRS-Neoweb
Fotos de Prueba en México
Placa de Carga
Material de Prueba
Celda de Presión
Caja de Acero
Material de Prueba
PRUEBA DE LABORATORIO CON CELDAS DE PRESIÓN
• La prueba fue de tipo estático con mediciones de presión entre capas de suelo (arena), iniciando con una presión de 40 kPa con incrementos de 40 en 40 kPa, manteniendo cada carga durante un minuto, hasta llegar a una presión máxima de 490 kPa. El área de aplicación de carga fue circular, con un diámetro de 30 cm.
• Un dato importante es que la compactacion de 96% CON Neoweb se logro similar a la de SIN Neoweb pero, en la mitad de Tiempo ya que para la prueba SIN Neoweb la capa de 16 cm de espesor se tuvo que realizar en dos partes para lograr la compactacion requerida, y en la prueba CON Neoweb se realizo la compactacion en una sola capa con el espesor total.
• En la muestra SIN Neoweb, en la celda de presion bajo la placa de aplicacion de la carga, se
registro un valor maximo de 280.34 kPa, con una deformacion de 4.53 mm.
• En la muestra CON Neoweb, en la celda de presion bajo la placa de aplicacion de la carga, se registro un valor maximo de 356.14 kPa, con una deformacion de 2.7 9mm, mucho menor a la registrada para la prueba SIN Neoweb.
Datos de la Prueba:
PRUEBA DE LABORATORIO CON CELDAS DE PRESIÓN
• Al comparar las Cargas recibidas en las Celdas de Presion de ambas Pruebas con una deformacion a los 2 mm, los resultados son los siguientes:
I. Sin Neoweb: Deformacion: 2.00 mm Carga: 190 kPa II. Con Neoweb: Deformacion: 2.00 mm Carga: 330 kPa El material mejoro en 73.68 % su Capacidad de Carga con el Sistema PRS-Neoweb.
1. El Neoweb incrementa la Capacidad de Carga de la Estructura del Suelo de Soporte (MIF =
Modulus Improvement Factor, por sus siglas en ingles = Factor del Incremento o Mejoramiento del Modulo de Reaccion).
2. Relacionado con el parrafo anterior, la menor deformacion registrada en la muestra con Neoweb implicaria una menor transmision de esfuerzo en las capas inferiores por la menor induccion de deformacion a dichas capas.
3. Es indudable que la Teoria de Capas Elasticas (LETS por sus siglas en ingles = Layer Elastic Theory) por los resultados obtenidos en estas pruebas, es aplicable, la cual demuestra las redistribuciones de esfuerzos en lechos elasticos mas resistentes colocados en niveles superiores, por ejemplo, en el nivel que se coloco el Neoweb equivalente al concepto de una viga flexible apoyada sobre un medio elastico.
Conclusiones:
Investigación y Desarrollo
con Investigadores Líderes Mundiales Evaluación del pavimento
con Neoweb en pruebas
dinámicas de llantas
Impacto del Neoweb en
ciclos de mantenimiento
de vías férreas
Contribución del Neoweb
a la distribución de la
capacidad de carga.
Evaluación del
desempeño del Neoweb
en pruebas de caminos.
Departamento de Transporte
(DOTs) de Kansas, Iowa,
Missouri, Nebraska & NY;
Departamento de Ingeniería
Civil, Universidad de Kansas,
USA
Centro de Tecnología del
Transporte, Inc. (TTCI),
Asociación de Ferrocarriles
de América (AAR);
Instalación para pruebas de
aceleración (FAST),
Colorado, USA
Instituto de Ingeniería en
Geotecnia, Universidad de
Clausthal, Alemania
KOAC-NPC Instituto de
pruebas de caminos &
Certificación, Holanda
Proyecto de
demostración con
Neoweb en la Carretera
Chennai-Tada, India
Mesa para simulación de
sismos con muro de
gravedad con Neoweb.
Neoweb soporte para
caminos bajo cargas
estáticas y cíclicas
Prueba de infraestructura
en camino circular de
prueba.
• L&T ECC – Empresa mas
grande de costruccion en la
India
• IIT – Instituto de Tecnología
de la India, Madras
• NHAI – Autoridad Nacional
en Carreteras de India
Depto.. de Ingeniería Civil y
Mecánica, Universidad de
Delaware, USA,
Instituto Nacional de
Ingeniería Rural sukuba,
Japón
Departamento de Ingeniería
Civil, Ambiental, y
Arquitectónica, Univ. de
Kansas,
USA
Centro de Pruebas, Estación
Sherbinka, Instituto de
Investigación de Ferrocarriles
Rusia (VNII ZhT)
Investigación y Desarrollo
con Investigadores Líderes Mundiales
COMO RESULTADO FINAL, UNA SOLUCIÓN INTEGRAL
1. Análisis de la problemática
2. Planteamiento de posibles soluciones
3. Se genera una Memoria de Cálculo
4. Asesoria al cliente para la instalación
5. Supervisión permanete durante la obra
INNOVACIONES EN TERRACERIAS (INNOVATER) siempre irá de la mano con el cliente:
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Gracias al Colegio de Ingenieros Civiles de México