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SEXTA EDICION
MANUMANUMANUMANUMANUAL DE DISEÑOAL DE DISEÑOAL DE DISEÑOAL DE DISEÑOAL DE DISEÑO
PROLPROLPROLPROLPROLOGOOGOOGOOGOOGO
El uso de los geosintéticos en América Latina ha tenido en los últimos años un gran incremento respondiendo
a una necesidad que cada vez se hace más critica en los proyectos de ingeniería, la cual consiste en al
ejecución de obras civiles con una alta calidad técnica, buscando un equilibrio económico y diminuyendo
el impacto ambiental con productos o sistemas que promuevan la protección del medio ambiente.
La tecnología de los geosintéticos se ha convertido en una alternativa para solucionar los problemas tanto
técnicos como económicos de los proyectos de ingeniería y su implementación se ha hecho en la mayoría
de los casos de forma empírica, retomando resultados de experiencias en proyectos anteriores. Bajo este
concepto, en muchas ocasiones los geosintéticos han sido una solución exitosa pero en algunos casos la
falta de conocimiento y de una metodología de diseño que permita definir los requerimientos de estos
materiales de acuerdo con las condiciones particulares de cada proyecto, no ha permitido que los beneficios
de esta tecnología sean aprovechados en su total magnitud.
La División de Geosistemas PAVCO desde hace mas de quince años, ha estudiado y analizado el
comportamiento de los geosintéticos en las diferentes aplicaciones, haciendo inversiones tecnológicas y
liderando trabajos de investigación que amplíen el conocimiento en el campo de los geosintéticos para
ofrecer cada día productos que cumplan los mas elevados estándares de calidad a escala mundial.
El departamento técnico ofrece total asesoría en el estudio y diseño para una aplicación eficaz de los
geosintéticos, promoviendo sus capacidades y formulando diseños preliminares que permitan definir
requerimientos técnicos de acuerdo cada tipo de obra. Como resultado de este proceso, la División Geosistemas
PAVCO presenta a la Ingeniería Latinoamericana metodologías de diseño para separación y estabilización
de vías, sistemas de subdrenaje, refuerzo en muros de contención y repavimentación, enfocados en la
utilización de geotextiles que permitan de ésta forma adquirir los conocimientos técnicos necesarios para el
correcto uso de estos materiales.
A manera de presentación de ésta tecnología se hace una breve introducción a los geotextiles, su composición,
clasificación y propiedades mecánicas. Se muestran algunos principios constructivos y de instalación y se
mencionan algunas normativas vigentes que involucran aspectos técnicos, mecánicos, constructivos en
obras principalmente de tipo vial.
Posteriormente se inicia la parte de diseño con un capitulo introductorio a todas las diferentes formas que
existen para realizar diseño con geotextiles, ya que este concepto es de vital importancia para obtener un
buen funcionamiento de los geotextiles en sus diferentes aplicaciones.
Se presentan las metodologías de diseño para cada una de las aplicaciones de geotextiles, inicialmente con
separación y estabilización de vías cuyo objetivo es lograr determinar técnicamente las propiedades del
geotextil que logre incrementar la vida útil de la estructura y evitar el deterioro prematuro debido a la
contaminación de los materiales seleccionados.
Resaltando la importancia del drenaje en las obras de infraestructura, la guía de diseño de sistemas de
subdrenaje (subdrén francés y geodren) plantea la manera de dimensionar estos sistemas y determinar las
especificaciones de los geosintéticos a usar con el fin de obtener la solución técnica y económicamente más
conveniente.
En la guía de diseño de muros de contención en suelo reforzado se presenta un método de diseño para el
cálculo de la estabilidad interna, en donde se establecen los espesores de cada capa y las cantidades de
geotextil a utilizar dependiendo de las características del suelo de relleno y de las condiciones particulares
del sitio del proyecto.
La guía de refuerzo de taludes en terraplenes busca establecer los espesores de capa y longitudes de
geotextil necesarios para garantizar la estabilidad interna de taludes en terraplenes.
En el capitulo de terraplenes sobre suelos blandos se muestra como el geotextil puede contribuir con su
característica de resistencia a la tensión a la estabilidad de suelos con baja capacidad portante que se
utilizan como fundación para terraplenes o cualquier otra estructura.
El manual de refuerzo en vías propone incrementar las propiedades mecánicas de los suelos mediante un
método de diseño racional que involucra la utilización de geotextiles mejorando las condiciones de servicio
y operación al mismo tiempo que lograr aumentar la vida útil de la vía.
El manual de repavimentación define las funciones de impermeabilización y membrana amortiguadora de
esfuerzos del geotextil y describe el proceso constructivo que permite la correcta aplicación de los geotextiles
en obras de mantenimiento vial.
En el mundo existen diversos métodos de diseño para cada una de las aplicaciones mencionadas
anteriormente, sin embargo después de un estudio profundo de cada una de ellas, las que aquí se presentan
son las que consideramos más se ajustan a las condiciones geomorfológicas y a los suelos tropicales de
nuestros países donde además en la historia de los materiales de construcción no se contaba con un
material que haya mostrado un desarrollo tecnológico tan avanzado y un volumen de utilización tan grande
como los geosintéticos. Día a día surgen mayores aplicaciones, demostrando los beneficios técnicos y
económicos por su utilización. Sin lugar a duda, este libro será una buena herramienta de trabajo que
permita un mejor entendimiento y una optimización en el diseño con geotextiles.
TTTTTABLA DE CONTENIDOABLA DE CONTENIDOABLA DE CONTENIDOABLA DE CONTENIDOABLA DE CONTENIDO
Capitulo 1Capitulo 1Capitulo 1Capitulo 1Capitulo 1 INTRODUCCIINTRODUCCIINTRODUCCIINTRODUCCIINTRODUCCIÓÓÓÓÓN A LN A LN A LN A LN A LOS GEOOS GEOOS GEOOS GEOOS GEOTEXTILESTEXTILESTEXTILESTEXTILESTEXTILES
1.1 Definición 1
1.2 Clasificación de los geotextiles 1
1.2.1 Clasificación según su método de fabricación 1
1.2.2 Clasificación de los geotextiles según su composición 1
1.3 Procesos de fabricación 2
1.4 Funciones y campos de aplicación de los geotextiles 5
1.4.1 Función de separación 5
1.4.2 Función refuerzo 6
1.4.3 Función de drenaje 7
1.4.4 Función filtro 8
1.4.5 Función protección 9
1.4.6 Función de impermeabilización 9
1.5 Uso de geotextiles en Norte América por área de aplicación 9
1.6 Geocompuestos 9
Capitulo 2 NORMAS DE ENSAYO Y ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN
Normas de ensayo 12
2.1 Metodo para la determinación de la carga de rotura y la elongación de
geotextiles (método GRAB) I.N.V.E. –901 13 13
2.2 Método para la determinación del índice de resistencia al punzonamiento
de geotextiles, geomenbranas y productos relacionados I.N.V.E – 902 14
2.3 Método para la determinación de la resistencia al rasgado trapezoidal de
geotextiles I.N.V.E –903 15
2.4 Método para la determinación de la resistencia al estallido de geotextiles
(Método del diafragma hidráulico- Mullen Burst) I.N.V.E. –904 16
2.5 Método para la determinación de la permeabilidad al agua de los geotextiles por
medio de la permitividad I.N.V.E. –905 18
2.6 Método de ensayo estándar para determinar el espesor nominal de geotextiles
y geomembranas I.N.V.E. – 906 20
2.7 Método estándar para la determinación del tamaño de abertura aparente
(TAA) de un geotextil I.N.V.E –907 21
2.8 Método de muestreo de geosintéticos para ensayos I.N.V.E. –908 22
2.9 Practica para establecer la conformidad de especificaciones de
geosintéticos I.N.V.E. –909 24
2.10 Método de ensayo para medir el deterioro de geotextiles a la exposición de
luz ultravioleta y agua, (aparato del tipo arco Xenon). I.N.V.E – 910 25
2.11 Método estándar para determinar la retención de asfalto de geotextiles usados
en repavimentaciones asfálticas I.N.V.E – 911 26
2.12 Método estándar para medir la masa por unidad de área de geotextiles
I.N.V.E –912 27
Especificaciones de construcción 29
Articulo 673- 02 30
Articulo 674- 02 37
Articulo 675-02 43
Articulo 676-02 50
CAPITULO 3 METODOLOGIAS DE DISEÑO
3.1 Diseño por costos y disponibilidad 57
3.2 Diseño por experiencia o método empírico 57
3.3 Diseño por especificaciones 57
3.4 Diseño por función 59
CAPITULO 4 SEPARACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTES EN VÍAS
4.1 Generalidades 63
4.2 Introducción 63
4.3 Metodología de diseño 64
4.3.1 Diseño por separación 64
4.3.2 Recomendaciones constructivas 74
4.4 Ejemplos de diseño 75
4.5 Ejemplo de relación beneficio-costo 80
CAPITULO 5 DISEÑO DE SISTEMAS DE SUBDRENAJES PARA VÍAS
5.1 Generalidades 85
5.2 Introducción 85
5.3 Metodología de diseño de subdrenes 86
5.3.1 Determinación de la ubicación de las líneas de subdrenajes o subdrenes 86
5.3.2 Caudal de diseño 86
5.3.3 Dimensionamiento de la sección transversal 88
5.3.4 Determinación del tipo de geotextil a usar en el filtro 89
5.4 Ejemplos de diseño 92
5.5 Ejemplo de relación beneficio-costo 98
Anexo 1 Cálculo del caudal 103
CAPITULO 6 SISTEMA DE DRENAJE CON GEODREN
6.1 Generalidades 115
6.2 Introducción 115
6.3 Metodología de diseño de sistemas de drenaje con geodren 116
6.3.1 Sitios en donde se requiere captar los fluidos 116
6.3.2 Estimación de caudal de diseño 117
6.3.3 Determinación del tipo de geotextiles a usar en el filtro 119
6.3.4 Diseño del número de geo-redes necesarias 122
6.3.5 Establecer el sistema de evacuación de los líquidos que capta el geodren 123
6.3.6 Aplicación en campos deportivos 124
6.4 Ejemplos de diseño 127
6.4.1 Drenaje de muro de contención 127
6.4.2 Sistemas de subdrenajes en una vía 129
6.4.3 Sistema de subdrenaje en un campo deportivo 131
6.5 Ejemplo de relación beneficio-costo 135
Anexos 1 Geodren vs. Sección Dren Francés 137
Anexo 2 Guía para el calculo de longitud de descarga en geodrenes 139
Curvas de Intensidad-Duración-Frecuencia 147
CAPITULO 7 MUROS DE CONTENCIÓN REFORZADOS CON GEOTEXTIL
7.1 Generalidades 155
7.2 Metodología de diseño 156
7.2.1 Establecer los limites del diseño, alcance del proyecto y las cargas externas 156
7.2.2 Determinar las propiedades ingenieriles del suelo de fundación 158
7.2.3 Determinar las propiedades del suelo a usar en la construcción del muro y las
del relleno de confinamiento 158
7.2.4 Establecer los factores de seguridad a usar durante el diseno 158
7.2.5 Diseño de estabilidad interna 159
7.2.6 Diseñar los sistemas de drenaje 159
7.2.7 Verificar la estabilidad externa del muro 159
7.3 Ejemplo de diseño 160
7.4 Procedimiento constructivo 169
7.4.1 Preparación de la fundación 169
7.4.2 Construcción del sistema de drenaje 169
7.4.3 Colocación del geotextil 169
7.4.4 Colocación del material de relleno 169
7.4.5 Construcción de las capas 170
7.5 Ejemplo relación beneficio-costo 170
CAPTULO 8 REFUERZO DE TALUDES
8.1 Generalidades 173
8.2 Objetivo 174
8.3 Introducción 174
8.4 Consideraciones de diseño 175
8.5 Procedimiento de diseño 176
8.5.1 Establecer las dimensiones geométricas y condiciones de carga 176
8.5.2 Conocer el perfil estratigráfico del suelo de fundación, y determinar las
propiedades geotécnicas 176
8.5.3 Establecer las propiedades geomecánicas del suelo que se utilizara para
la conformación del terraplén 177
8.5.4 Establecer los parámetros de diseño del geotextil de refuerzo 177
8.5.5 Análisis de estabilidad de los taludes del terraplén sin refuerzo 178
8.5.6 Diseño del refuerzo necesario para la estabilidad del talud 179
8.6 Chequeo a la estabilidad externa 181
8.7 Ejemplo de diseño 182
8.8 Procedimiento constructivo 185
8.8.1 Preparación del suelo de fundación 185
8.8.2 Construcción del sistema de drenaje y subdrenaje 185
8.8.3 Construcción de las capas 186
8.8.4 Fachada 188
CAPITULO 9 REFUERZO DE TERRAPLENES SOBRE SUELOS BLANDOS
9.1 Introducción 191
9.2 Consideraciones de diseño 192
9.3 Metodología de diseño 192
CAPITULO 10 REFUERZO EN VÍAS CON GEOTEXTIL
10.1 Generalidades 199
10.2 Objetivo 199
10.3 Introducción 199
10.3.1 Antecedentes 199
10.3.2 Beneficios del geotextil 200
10.4 Funciones del geotextil 201
10.4.1 Separación 201
10.4.2 Refuerzo 201
10.5 Metodología de diseño 202
10.5.1 Introducción 202
10.5.2 Análisis teórico 203
10.5.3 Análisis de vías con geotextil 204
10.6 Metodología de diseño 207
10.6.1 Introducción
10.6.2 Procedimiento 207
10.7 Ejemplo de diseño con relación beneficio-costo 209
10.8 Conclusiones 214
CAPITULO 11 REPAVIMENTACIÓN CON GEOTEXTILES
11.1 Antecedentes 215
11.2 Funciones del Geotextil 215
11.2.1 Barrera impermeabilizadora 216
11.2.2 Membrana amortiguadora de esfuerzos 216
11.3 Efectos del agrietamiento 217
11.4 Consideraciones de instalación 218
11.4.1 Determinación del tipo, cantidad y nivel de severidad de las fallas del pavimento 218
11.4.2 Condiciones y limpieza de la superficie 219
11.4.3 Reparación de fisuras 219
11.4.4 Tasa y forma de aplicación del ligante asfáltico 219
11.4.5 Características del textil a colocar 220
11.4.6 Temperatura de trabajo 221
11.4.7 Tratamiento a las arrugas que se puedan formar 221
11.4.8 Longitudes de traslapos 222
11.4.9 Espesores mínimos de la capa de repavimentación 222
11.4.10 Colocación de la capa de repavimentación 223
11.4.11 Cuidados de almacenamiento 223
11.5 Relación beneficio-costo 223
