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REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO 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.

Productos GEOSINTÉTICOS

Refuerzo para base de pavimentos

REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO

Productos GEOSINTÉTICOS

Refuerzo para base de pavimentos

REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO ¿Por que utilizar? Para minimizar deformaciones. En el pavimento proveniente de la subrasante;

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REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO ¿Por que utilizar? Para evitar contaminación y consecuente pérdida de la capacidad de soporte;

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REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO ¿Por que utilizar? Disminuyendo las deformaciones en la subrasante se reduce la posibilidad del surgimiento de fisuras en el pavimento;

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REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO ¿Por que utilizar? Permite reducir el espesor de la camada granular en hasta 40%.

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REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO Solución sugerida! Para evitar la contaminación entre camadas

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. Refuerzo para base de pavimentos

REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO Solución sugerida! Para refuerzo de pavimentos apoyados sobre subrasantes < 4%

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REFUERZO PARA BASE DE PAVIMENTO Solución sugerida! Para evitar la contaminación entre camadas Para refuerzo de pavimentos apoyados sobre subrasantes < 4%

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INSTALACIÓN

PREPARACIÓN DEL SUELO

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INSTALACIÓN

APLICAR EL GEOSINTÉTICO SOBRE LA SUPERFICIE

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INSTALACIÓN

APLICAR LA CAMADA GRANULAR

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INSTALACIÓN

ESPARCIR LOS AGREGADOS

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INSTALACIÓN

COMPACTAR LA CAMADA DE AGREGADOS

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METODOLOGÍA EXISTENTE PARA EL DISEÑO

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INTRODUCCIÓN 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.Giroud Entre&ellos los1981 más Noiray, - conocidos son: “TENSIONED MEMBRANE EFFECT” (Efecto de la membrana traccionada) y Houlsby & Jewel, 1990 “LATERAL RESTRAINT EFFECT” (Efecto de restricción lateral) Refuerzo para base de pavimentos

METODOLOGÍA 2. Inicialmente es necesario diferenciar las carreteras no pavimentadas de las pavimentadas. Para ambas situaciones, la condición no pavimentada será siempre la hipótesis inicial. Fw R

Pf

ßa

Granular fill

Py

R'

ßf TRC-Grid

Pe,s

TRC-Grid Subgrade

R''

Interaction area

2.1 No pavimentada Refuerzo para base de pavimentos

2.2 Pavimentada

Pu

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.

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METODOLOGÍA

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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 fuera de la zona de deformación crea esfuerzos de tracción, produciendo así el “Efecto Membrana” .

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Giroud & Noiray (1981) El Efecto Membrana

Granular fill

TRC-Grid Subgrade Interaction area

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METODOLOGÍA 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.

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Houlsby & Jewel (1990) Restricción Lateral

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METODOLOGÍA 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. Refuerzo para base de pavimentos

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. Refuerzo para base de pavimentos

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) Refuerzo para base de pavimentos

Carreteras provisionales y/o no pavimentadas • Datos: – – – – − –

r = profundidad aceptable del asentamiento (m) Nu = número de pasajes de ejes durante la vida de la estructura F = máx. carga del eje (kN) CBR = resistencia de la Subrasante no drenada (kPa) β f,bc= ángulo de distribución de cargas en la base no compactada (°) GeoGrid tipo = 20, 30 o 40

• Resultados: – – −

Du = espesor de la camada de agregados (base) sin refuerzo (m) Dr = espesor de la camada de agregados (base) con refuerzo (m) ∆ D = reducción (ahorro) de la camada de agregados (m)

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Ejemplo: 1

0.9

Du

0.8

∆D

Du and ∆ D

0.7

0.6

0.5

Dr 0.4

Du 0.3

N = 10,0 00

TRC-Grid 30

N = 1,00 0 0.2

N = 100 N = 10

∆D

0.1

0 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

CBR (%)

Refuerzo para base de pavimentos

2.5

3.0

3.5

4.0

Carreteras pavimentadas Paso 1: Calcular Dr para la situación sin pavimento Paso 2: Chequear la capacidad de soporte de la camada granular (1) y de la subrasante (2) para la situación pavimentada. Fw R

Asfalto Camada granular

Pe,f

ßa

(1)

Py

R'

Dr

ßf Pe,s

TRC-Grid

Subrasante

Refuerzo para base de pavimentos

R ''

Pu

(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) γ a = peso específico del asfalto (kN/m3) γ f = peso específico del material granular (kN/m3) β a = ángulo de distribución de las cargas en el asfalto (°) β f = ángulo de distribución de las cargas en el material granular (°) ϕ’ = ángulo de fricción del material granular (°) CBR = resistencia de la Subrasante no drenada (%) Nc = factor de capacidad de soporte de la Subrasante

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Descripción del proyecto:

Ejemplo

Diseño de carretera pavimentada sobre suelo blando con vida util de 20 años.

Procedimientos de diseño: 1. 2.

Proyecto de carreteras no pavimentadas para servicio durante la construcción Chequeo de la estabilidad de la camada granular y de la subrasante para la situación pavimentada durante la Vida útil de la carretera.

Refuerzo para base de pavimentos

Etapa 1: situación no pavimentada

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

Paso 2: Estimativa del numero de pasadas del eje 100 ejes por dia 100 dias

Nu = 10.000

Paso 3: Máx. Grado de deformación durante la construcción. r = 0.15 m Refuerzo para base de pavimentos

Etapa 1: situación no pavimentada

Paso 4: Tipo de material granular: cantos rodados

Paso 5: Ángulo de distribución de las cargas en el material granular (°) βf,bc = 26 ° Paso 6: Resistencia del suelo - subrasante CBR = 1.0 %

Paso 7: Elección del tipo de TRC-Grid TRC-Grid 40 Refuerzo para base de pavimentos

Etapa 1: situación no pavimentada

Curva para r = 0.15 m y Fu = 80 kN 1

Du and ∆ D

0.9

0.8

Du

0.7

∆D

0.6

Dr

0.5

0.4

TRC-Grid 40 N = 10,000

0.3

Du

0.2

N = 1,000 N = 100

∆D

0.1

N = 10

0 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

CBR (%)

Refuerzo para base de pavimentos

2.5

3.0

3.5

4.0

Etapa 1: situación no pavimentada

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

Paso 9: Espesor de la camada granular CBR, TRC-Grid 40Dr = 0.44 m(=0.5)

Paso 10: Reducción con TRC-Grid Du - Dr

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∆D = 0.29 m (= 39%)

Etapa 2: situación pavimentada

Esquema de distribución de las presiones: Fp R

Asphalt

Da= 0.15 m

Pf

ßa

Py

Granular fill

R'

Dr = 0.5 m

ßf,ac Pe,s

TRC-Grid

Subgrade Refuerzo para base de pavimentos

R''

Pu

Etapa 2: situación pavimentada

Paso 11: Determinación de R´ y R´´

R´ = R + Da . tan βa = 0.35 m R´´ = R´ + Dr . tan βf,ac = 0.74 m

Paso 12: Presión en la camada granular Fp Pf = Fp + γa . Da= 237 kPa π (R’)²

Paso 13: Máx. capacidad de soporte de la camada granular. Py = 0.6 R’.γf.Nγ = 328 kPa

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(Vesic, 1975)

Etapa 2: situación pavimentada

CHEQUEO 1: Estabilidad de la camada granular: Py = 1.4 (mínimo es 1.1) Pf

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

Paso 15:Carga de rueda equivalente

Fe = Fp (6.2√ Np) = 1,211 kN(De Groot , 1986)

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Etapa 2: situación pavimentada

Paso 16:Presión equivalente en la subrasante Fe

Pe,s =

+ γa . Da + γf . Df = 717 kPa π (R”)²

Paso 17: Máx. capacidad de soporte de la subrasante (Houlsby & Jewell, 1990) R” ² Pu = Nc.CBR.30

= 2,337 kPa R

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Etapa 2: situación pavimentada

CHEQUEO 2: Estabilidad de la subrasante Pu = 3.3 (mínimo es 1.5) Pe,s

DISEÑO FINAL : Pavimento (0.15 m) Mat. Granular (0.5 m) TRC-Grid 40 Subrasante (CBR = 1 %)

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1 - Vía de acceso y área de estacionamiento País : Dinamarca Fecha: Agosto 1997 Material: TRC-40 Cantidad: 4.500m2

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2- Terminal para contenedores País : Israel - Haifa Fecha : Noviembre 1997 Material: TRC-40 Cantidad: 200.000m2

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