Diapositivas - Geosinteticos 275o3x

ALUMNO

:

BERNAL ALVA PABLO RUSELL HECTOR

PROFESAR

:

INGENIERO DANIEL VERGARA

TURNO

:

MAÑANA

2012 ICA-PERU

GEOSINTETICOS Son un grupo de materiales fabricados mediante la transformación industrial de sustancias químicas denominadas “Polímeros”, de tipo conocido generalmente como plásticos. Que de su forma elemental de polvos o gránulos son convertidos mediante uno o más procesos, en láminas, fibras, perfiles, tejidos, mallas, etc. Es importante también definir a los “Geosinteticos” como: Materiales poliméricos, generalmente delgados, flexibles y laminares, que se utilizan para mejorar las propiedades ingenieriles de los suelos. Esta definición obliga a explicar brevemente ¿Qué son los polímeros?

POLIMEROS Los Polímeros son Macromoléculas, generalmente orgánicas, formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas Monómeros. En realidad, los polímeros son tan antiguos como la vida misma, toda vez que ella se basa en tres grupos de macromoléculas: el ARN, el ADN y las Proteínas. Como proceso de polimerización se podría afirmar que el más antiguo conocido por el hombre es el tratamiento del cuero, una forma artificialmente reticulada de las proteínas encontradas en las pieles de los animales. . Tratamiento del cuero (proceso de polimerización mas antiguo conocido por el hombre)

COMPORTAMIENTO DE LOS POLIMEROS El comportamiento de los polímeros se basa en tres características: La Cadena Las Fuerzas Intermoleculares El Tiempo de Movimiento. Una Cadena es un conjunto de moléculas cuyos átomos se encuentran unidos en una línea larga de muchos miles o millones de repeticiones. Los polímeros no son planos, sino que constituyen un zig-zag tridimensional como el que muestra la figura de abajo, lo que facilita que los átomos de una cadena se asocien con los de otras cadenas, ocasionando que los polímeros lineales (formados por una única cadena de monómeros), presenten ramificaciones, entrecruzamientos y formas radiales o ramificadas. Cuanto más grande sea la molécula, habrá más posibilidad de ejercer una fuerza intermolecular. Aún las débiles fuerzas de Van de Waals, pueden resultar muy fuertes en la unión de las distintas cadenas poliméricas. Esta es otra razón por la cual los polímeros pueden ser muy resistentes. El polietileno, por ejemplo, es muy apolar (sólo intervienen fuerzas de Van der Waals), pero en una cadena polimerizada con peso molecular ultra-elevado, se consiguen materiales para la confección de chalecos a prueba de balas o como pistas de patinaje. Los polímeros se mueven más lentamente que las moléculas pequeñas.

Cadena de Polipropileno formada por polimerización de las moléculas de Etileno

Gráfico de enlaces químicos

GEOSINTETICOS Las primeras aplicaciones en obras civiles data de los años 70, donde se utilizaron para la construcción de caminos en suelos de malas características, por ejemplo, poca resistencia a la carga que le suministra la estructura. Gracias a los buenos resultados obtenidos se comenzaron a investigar nuevas aplicaciones tales como estabilización de vías férreas, terraplenes, muros de contención, túneles, control de la erosión en obras hidráulicas, drenajes verticales y subterráneos, depósitos de líquidos y desechos como los rellenos sanitarios, mantenimiento y renovación de pavimentos, etc. Sus funciones se pueden dividir en dos grupos: 1. Hidráulicas - Drenar: permitir la circulación de un fluido en el plano del geosintético. - Filtrar: permitir la circulación de un fluido a través del geosintético. - Impermeabilizar: No permitir el paso de un fluido a través del geosintético. 2. Mecánicas - Separar: no permitir la mezcla de distintos tipos de suelo. - Reforzar: Aumentar la resistencia mecánica del terreno. - Proteger: Producir un efecto colchón sobre las láminas de impermeabilización, protegiéndolas contra posibles punzonamientos.

VENTAJAS DEL USO DE GEOSINTETICOS Las ventajas de la utilización de estos productos en obras de ingeniería se podrían resumir en: - una simplificación constructiva de la obra - una reducción de los costos y plazos de ejecución - empleo de materiales de calidad verificable - restricción del uso de materiales naturales La calidad de los materiales se verifica realizando ensayos sobre los mismos; existen normas para controlar las propiedades físicas, mecánicas, hidráulicas y de durabilidad. INTI Textiles, además del asesoramiento técnico que brinda, cuenta con el equipamiento y la infraestructura necesaria para controlar algunos de los parámetros de calidad de los geotextiles: hasta el momento los ensayos que se pueden realizar se refieren al control del espesor; el peso; la permeabilidad normal al agua en el plano; la resistencia a la tracción en probetas anchas y por el método de agarre; la resistencia a la penetración estática (CBR), al desgarramiento y al reventamiento.

CLASIFICACION DE LOS GEOSINTETICOS La siguiente clasificación muestra los distintos Geosintéticos; de cada tipo existen distintas clases o subcategorías. Geotextiles Geomembranas Georedes o Geomallas Geodrenes Geomantas Geoceldas Geocompuestos de Bentonita

GEOTEXTILES Los geotextiles son telas con diversas estructuras, cuyos elemento individuales son fibras, filamentos, o cintas de plástico, que siguiendo diversos patrones de distribución de sus elementos individuales, se reúnen y entrelazan entre sí por medio de diversos procesos que les someten a acciones mecánicas, térmicas, químicas, o varias de ellas, obteniendo así, estructuras continuas, relativamente delgadas, porosas y permeables en forma de hojas, que tienen resiste ncia en su plano. Tipos de Geotextiles, según el proceso de su fabricación:

Geotextiles No Tejidos Geotextiles Tejidos Tipos de Geotextiles, según el polímero de su fabricación:

Geotextiles de Poliéster Geotextiles de Polipropileno

GEOMEMBRANAS La Geomembranas son láminas son láminas impermeables y flexibles que se utilizan mayoritariamente en lagunas, plantas de tratamiento, rellenos sanitarios, etc. Su función es la de impermeabilizar ya que se emplean como barreras hidráulicas; se fabrican en diversos espesores y se impacan como rollos que se unen entre sí mediante técnicas de termofusión, extrusión de soldadura, mediante aplicación de adhesivos, solventes o mediante vulcanizado, según su naturaleza química. Tipos de Geomembranas, según el proceso de su fabricación: Geomembranas No Reforzadas Geomembranas Reforzadas Tipos de Geomembranas, según el polímero de su fabricación: Geomembranas de PVC Plastificado Geomembranas de Polietileno de Alta Densidad Geomembranas de Polipropileno Geomembranas de Polietileno Cloro Sulfonado Geomembranas de Hules Sintéticos Las Geomembranas de mayor volumen de aplicación son las No Reforzadas, de Polietileno de Alta Densidad y de PVC Plastificado

GEOMEMBRANAS La selección del tipo de geomembrana para cada aplicación requiere del análisis de diversas variables: Compatibilidad Química Comportamiento Mecánico Requerido Exposición al Intemperismo Eventual Daño Mecánico y Reparaciones Las variables indicadas anteriormente no son, sin embargo, las únicas a considerar, requiriéndose generalmente, de una evaluación más completa de la instalación de que se trata, tomando en cuenta que existen situaciones que requieren diseñar de manera más completa, no pudiendo depender exclusivamente de un producto (la geomembrana), para impedir el acaecimiento de situaciones graves, como puede ser, por ejemplo, la fuga de sustancias peligrosas que pueden contaminar el ambiente y amenazar la salud pública, para lo cual se requiere construir SISTEMAS IMPERMEABLES, en vez de simplemente UTILIZAR PRODUCTOS IMPERMEABLES

GEOREDES O GEOMALLAS Son elementos estructurales que se utilizan para distribuir la carga que transmiten terraplenes, cimentaciones y pavimentos, así como cargas vivas, sobre terrenos de baja capacidad portante obien como elementos de refuerzo a la tensión unidireccional, en muros de contención y taludes reforzados que se construyen por el método de suelo reforzado. Por su funcionamiento, las Georedes son de dos tipos principales: Georedes Biaxiales, que poseen resistencia a la tensión en el sentido de su fabricación (a lo largo de los rollos) y también en el sentido transversal al anterior. Georedes Uniaxiales, que poseen resistencia a la tensión únicamente en el sentido de fabricación. Por su Flexibilidad, se tienen dos tipos: Georedes Rígidas, que se fabrican mediante procesos de pre-esfuerzo del polímero, primordialmente Polipropileno y Polietileno de Alta Densidad. Georedes Flexibles, fabricadas mediante procesos de tejido de filamentos de alta tenacidad, que fueron previamente sometidos a un alto grado de orientación molecular; se fabrican de Poliéster.

GEOREDES O GEOMALLAS

Georedes o geomallas

GEOREDES O GEOMALLAS Dado que las Georedes Uniaxiales se utilizan en estructuras cuyo comportamiento debe garantizarse por lapsos muy largos (de hasta 100 años), sus propiedades relevantes son: - Resistencia a la Tensión - Resistencia a Largo Plazo Bajo Carga Sostenida - Coeficiente de Fricción en o con el suelo que refuerza - Resistencia al Daño Mecánico - Resistencia a ataque químico y biológico Las Georedes Biaxiales funcionan mediante mecanismos de interacción con el suelo y los agregados, que les permiten tomar parte de los esfuerzos inducidos durante la construcción, mediante fuerzas de tensión que se desarrollan en el plano del material. Por ello, las propiedades principales de las Georedes Biaxiales, directamente relacionadas con sus diversas aplicaciones, son: -Tamaño de aberturas -Rigidez a la flexión -Estabilidad de Aberturas -Módulo de Tensión -Resistencia a la Tensión

GEODRENES Los geodrenes son drenes prefabricados elaborados mediante la combinación de núcleos de plástico con alta resistencia a la compresión y muy alta conductividad hidráulica, y cubiertas de un geotextil filtrante que impide la intrusión de suelo dentro de los vacíos disponibles para el flujo; su función es captar y conducir líquidos a través de su plano. Son estructuras continuas y extremadamente delgadas, en comparación con las dimensiones requeridas para construir drenes a base de agregados y tuberías. Tipos de Geodrenes, según el Polímero de su Núcleo -Núcleo de Poliestireno de Alto Impacto -Núcleo de Polietileno de Alta Densidad Los Geodrenes más gruesos y con mayor capacidad de flujo se utilizan en los hombros de las carreteras para abatir el nivel freático y de este modo proteger el pavimento o bien para colectar y desalojar el agua captada por capas permeables del pavimento. Los más delgados se emplean en el respaldo de muros de contención, para cortar líneas de flujo procedentes de filtraciones en la parte superior del relleno contenido por el muro y así evitar la generación de empujes hidrostáticos sobre el mismo y también para interceptar flujos en laderas.

GEODRENES

En esta imagen se observa a los trabajadores aplicando geodrenes al muro de contención

GEOMANTAS Son láminas relativamente gruesas formadas con filamentos cortos o largos de plástico, generalmente polipropileno, polietileno o nailon, de sección rectangular o cónica, simplemente agrupados con ayuda de redecillas, aglutinantes o costuras muy sencillas, o bien fuertemente entrelazados entre sí, que pueden o no incluir capas de fibras de origen vegetal. Sus funciones son las de reducir la capacidad erosiva de los escurrimientos, proteger al suelo, acelerar la germinación de especies vegetales implantadas, reforzar las raíces.

GEOCELDAS Las Geoceldas son estructuras tridimensionales de gran peralte y forma romboide, que se utilizan para contener rellenos en taludes, con el objetivo de evitar su deslizamiento y erosión. También se utilizan para confinar materiales dentro de sus celdas y construir plataformas reforzadas, con mayor capacidad de distribución de la carga; en esta aplicación, el producto previene la falla por desplazamiento lateral del relleno bajo las cargas impuestas. Se fabrican con diversos peraltes y tamaños de abertura de celda, en Polietileno de Alta Densidad y Polipropileno.

GEOCOMPUESTO DE BENTONITA Son laminaciones de bentonita de sodio confinada entre dos capas de geotextil. Se usan primordialmente en el confinamiento de substancias peligrosas, como elemento para sellar eventuales perforaciones en las Geomembranas utilizadas como barrera primaria. Se fabrican en rollos que se traslapan y unen entre sí, utilizando bentonita granular bajo los traslapes. Su empleo requiere revisar la eventual existencia de sales de calcio que pueden afectar a la bentonita contenida en el producto. Los Geocompuestos de bentonita laminada son materiales muy pesados ( >5 kg/m2) y requieren estar confinados para desarrollar su función sellante de orificios, derivada de la alta expansividad de la bentonita al hidratarse.

NOMENCLATURA Y SIMBOLOS La Sociedad Internacional de Geosinteticos ha propuesto la siguiente nomenclatura y simbología para los Geosinteticos:

Nomeclatura y clasificación para los geosintéticos

GEOSINTETICOS Por lo tanto a diferencia de los materiales de construcción convencionales, los geosinteticos requieren de Pruebas de Caracterización que permitan identificar con exactitud el tipo de polímero con que se está tratando. Esto es sumamente importante en un medio como el nuestro con falta de normas de ensayos y de procedimientos de colocación, pues se conoce de productos nacionales e importados que han fallado (entendiéndose como falla a todo resultado diferente al que se esperaba obtener) por no cumplir con las especificaciones de fabricación.

FUNCIONES DE LOS GEOSINTETICOS Son individual o colectivamente las siguientes:

EJEMPLOS DE APLICACIÓN DE GEOSINTETICOS

Colocación de una tubería perforada en la parte inferior de un Geodren (carretera Pativilca-Huaráz-Perú)

EJEMPLOS DE APLICACIÓN DE GEOSINTETICOS

Geomalla Biaxial en la parte inferior de la Base Granular de los pavimentos del Almacén Tramarsa (Callao-Perú)

Los Geotextiles cubren prácticamente todas las funciones mencionadas anteriormente, haciendo la salvedad de que la función drenante (flujo en el plano del geotextil) está limitada a ciertas aplicaciones y que mas bien se utiliza con los geotextiles asociados con las georedes, en los geocompuestos de drenaje (o más simplemente geodrenes).

Bloques de EPS (espuma de poliestireno expandido) empleados en la conformación de terraplenes de poco peso

Las geomallas cubren básicamente la función resistente, sea en pavimentos a nivel de Su-rasante o debajo de la Base, en el cuerpo de taludes o debajo de rellenos sobre suelos blandos. PARA FINALIZAR quisiera mencionar a un geosintetico que aún no ha sido aplicado en nuestro país, pero que se viene usando de manera creciente en Japón, Europa y los Estados Unidos: la espuma de Poliestireno Expandido (EPS por sus siglas en inglés) o de manera mas corta los Geobloques Es un producto de bajo peso específico (entre 11 y 28 kg/m3) y resistencia a la compresión comprendida entre 35 y 170 kPa, para 5% de deformación. Se fabrica a partir de granulados de poliestireno que se impregnan con gas pentano para producir una preexpansión de hasta casi 50 veces su tamaño original por medio de calentamiento y liberación rápida del gas durante la fase de transición vítrea del granulado. Los productos finales moldeados en bloques se utilizan ampliamente en Japón, Europa y los E.E.U.U. como cuerpo de rellenos ligeros sobre suelos blandos