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Sistema Terramesh aplicado en la Carretera Interoceánica
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Egoavil Perea, H. & Villagomez, W & Berrospid Aguilar, N. 1
X Congreso Nacional de Geotecnia San José, Costa Rica – Agosto 2009
MURO DE SUELO REFORZADO PARA PLATAFORMA EN LA CARRETERA INTEROCEÁNICA PERU-BRASIL
Hugo Egoavil Perea1 & Winston Villagomez2 & Nelson Berrospid Aguilar3
RESUMEN
La carretera interoceánica Perú – Basil es una vía muy importante de comunicación que permitirá una mejor interacción entre éstos dos países, este proyecto tiene varias estructuras tales como: carreteras, sistema de drenaje, canales, defensas ribereñas, muros de contención, etc. Ésta carretera cruza parte de la Amazonía del Perú, la cual tiene características de suelo tales como arcillas, presencia de agua, topografía variable, etc.
En algunos de los muros de contención se utilizaron sistema de suelo reforzado por sus ventajas técnico-económicas que ésta solución ofrece sobre la alternativa tradicional, que la convierten en la mejor alternativa en algunos lugares. En el sitio conocido como “Garganta del Diablo” fue construido un muro de suelo reforzado de aproximadamente 20m de altura, para crear una plataforma para la carretera, éste artículo describe un Muro de Suelo Reforzado, combinando la malla a doble torsión con el uso de geomallas uniaxiales como refuerzo.
ABSTRACT
The interoceanic roadway Peru - Brasil is a very important way of communication that allows a better interaction between these two countries, this project has a lot of structures such as: ways, drainage, channels, river protections, retaining walls, etc. Those roadway crosses part of the Amazonia of Peru, which have soils characteristics like soft soils, clays, presence of water, rough topography, etc.
In some retaining walls has been used reinforced earth wall, because of the advantages technical - economic of this solution offers over than the traditional solution; to make the best alternative in some places. In “Garganta Del Diablo” was built reinforced earths wall of 20.0 meters high, approximately, to create a platform of a roadway.
This article shows a Mechanically Stabilized Earth Wall structure, combining double twisted hexagonal wire steel mesh with polymeric geogrids as reinforcements. This kind of solution is the better in areas with soils problems, because combine resistance, flexibility, versatility and cost effective. 1 Maccaferri de Perú S.A.C, Lima, Perú; Jefe del Dpto. de Ingeniería correo-e: [email protected] 2 Odebrecht, Lima, Perú; Gerente de Ingeniería correo-e: [email protected] 3 Maccaferri de Perú S.A.C, Lima, Perú; Área Manager correo-e: [email protected]
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INTRODUCCIÓN
La carretera Interoceánica Perú-Brasil es una de las obras más grandes de infraestructura vial de los últimos 25 años en Perú, esta obra cruza los departamentos de Madre de Dios, Cuzco, Puno, Apurimac, Arequipa, Ica, Tacna, Moquegua y Ayacucho y los estados Brasileros de Acre, Rondonia, Matto Grosso y Manaus.
Ésta carretera cruza parte de la Amazonía del Perú, la cual tiene características de suelo tales como arcillas, presencia de agua, topografía variable, etc. La cual hace del proyecto una gran obra de ingeniería.
El Tramo III de la carretera Interoceánica ubicado en la ciudad de Madre de Dios la cual esta a una altitud promedio de 300 msnm, tiene una longitud aproximada de 400km atravesando zonas críticas como la denominada “Garganta del Diablo” en la cual inicialmente existía una plataforma por donde pasaban los vehículos pero ésta tenia un ancho insuficiente para la futura interoceánica, para lo cual se necesitaba realizar un ensanchamiento de la plataforma original es ahí donde una de las alternativas consideradas fue realizar una plataforma de muro de suelo reforzado combinando el sistema terramesh con geomallas uniaxiales de alta resistencia.
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DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
La zona conocida como Garganta del Diablo inicialmente tenia un ancho de plataforma de aproximadamente 4.0m por donde solamente podían pasar un solo vehículo a la vez, el proyecto de la carretera contemplaba ampliar este ancho de 4.0m a 11.20m.
Esta ampliación de la plataforma generó un problema ya que los taludes aledaños a la plataforma tenían una inclinación muy pronunciada lo que generaría utilizar un gran volumen de relleno compactado además de que la zona por sus características topográficas es una zona de difícil acceso.
Figura 1.- Lado Izquierdo de la zona (inicial)
Como se pueden apreciar en las figuras 1 y 2 los taludes de la plataforma inicial son bastantes pronunciados lo que generaba un problema para poder realizar el ensanchamiento de la vía.
Una de las alternativas fue realizar un puente que una la vía hacia la ciudad de Mazuco con la vía hacia Puerto Maldonado pero el costo de realizar esta obra era muy elevado, es ahí donde se plantean alternativas para la solución del problema descrito anteriormente.
Figura 2.- Lado Derecho de la zona (inicial)
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SOLUCIÓN DEL PROBLEMA MEDIANTE EL USO DE UNA PLATAFORMA CON MUROS DE SUELO REFORZADO
Se realizo un levantamiento topográfico del lugar para obtener la topografía actualizada, se realizaron ensayos para determinar los parámetros de resistencia del suelo que sirvió para realizar los diseños de los muros de suelo reforzado, se realizaron los diseños de estabilidad en el modo Estático como Pseudo Estático.
Se planteó el uso de 3 muros de suelo reforzado, dos de los cuales se encontraban al pie de toda la plataforma como apoyo del tercero que es un muro de suelo reforzado del tipo a doble cara.
Figura 3.- Sección Crítica del Muro de Suelo Reforzado en Garganta del Diablo.
En la figura 3 se pueden apreciar los dos muros de suelo reforzado que conforman el pie del terraplén con alturas de 7m (muro izquierdo) y 4m (muro derecho), sobre éstos muros que conforman el pie del terraplén se encuentra ubicado el tercer muro a doble cara con una altura de 12m, la altura total desde el pie hasta la parte superior es de aproximadamente 21m, la longitud del muro en lado derecho de la vía es de 76m y al lado izquierdo de 46m
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Los muros de contención utilizaron una combinación del sistema de suelo reforzado denominado terramesh system con geomallas uniaxiales de alta resistencia y geotextiles no tejidos. El sistema terramesh system es un tipo de suelo reforzado que esta formado por una malla hexagonal a doble torsión que forma un único paño entre la caja de gavión y la cola de refuerzo.
El paramento frontal es rellenado con piedras que varían entre 6” y 10”, cuya función es evitar la erosión superficial del relleno reforzado.
Figura 4.- Sistema de suelo reforzado con malla hexagonal a doble torsión.
En la figura 4 se puede apreciar el sistema de suelo reforzado con malla hexagonal a doble torsión revestida con PVC cuyas características para este proyecto son las siguientes:
Ancho = 2.0m
Altura = 0.5m
Longitud = 4.0m
Malla 10 x 12cm con Ø = 2.70mm (PVC)
Figura 5.- Sistema de suelo reforzado con malla hexagonal a doble torsión.
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Mediante ensayos se determino que la capacidad de anclaje de la malla hexagonal a doble torsión se da debido a la acción combinada entre la fricción, corte y trabazón.
Las geomallas uniaxiales que se utilizaron fueron de alta resistencia fabricadas con fibras de poliéster la cual esta revestida con un recubrimiento de PVC para una protección contra agentes agresivos del suelo o daños de instalación durante la construcción, éstas geomallas son de alto módulo de resistencia debido a los esfuerzos a los cuales están sometidos debido a la elevada altura del muro.
Figura 6.- Geomalla uniaxial de alta resistencia de poliéster.
La función del geotextil no tejido en el muro de suelo reforzado es de filtro y evita la migración del relleno compactado a través de los vacíos del gavión del paramento frontal.
Figura 7.- Geotextil aplicado como filtro entre el relleno y el paramento frontal.
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Criterios de Diseño
El diseño de este sistema de suelo reforzado se realizo mediante el uso del software MacStars 2000, donde se analizaron las estabilidades internas, verificaciones de deslizamiento, volteo capacidad portante y fallas globales del sistema tanto estático como pseudo estáticamente.
En este caso donde se utilizó una combinación de refuerzos que son de la malla a doble torsión con una resistencia ultima de diseño promedio de 30kN/m y geomallas de alta resistencia con valores a la tensión distintas de acuerdo al diseño realizado.
En general para el diseño se obtuvieron Factores de Seguridad superiores a 1.50 en el caso Estático y mayores a 1.20 para el caso Pseudo Estático.
Falla Global
Se realizó las verificaciones de las posibles fallas globales donde se obtuvieron factores de seguridad aceptables.
Figura 8.- Análisis Global del Sistema de Suelo Reforzado
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Verificaciones Internas
Se realizaron verificaciones internas por cada nivel de refuerzo, éstas verificaciones internas nos permitieron obtener los espaciamientos y resistencias de los refuerzos principales como secundarios.
Figura 9.- Análisis de Estabilidad Interna
Verificación como Muro
Se verificó individualmente el comportamiento de los muros de suelo reforzado calculando los factores de seguridad al deslizamiento, volteo y capacidad portante.
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Figura 10.- Verificación como Muro
Estructura Final
La estructura planteada se construyo bajo una rigurosa supervisión, la construcción duro aproximadamente 5 meses y se realizo bajo condiciones climáticas de suma dificultad.
Figura 11.- Lado Izquierdo de la zona (final) Figura 12.- Lado Derecho de la zona (final)
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CONCLUSIONES
El proyecto esta ubicado en una zona de muy difícil acceso por lo que se busco una alternativa que sea fácil de instalar, estable y económica.
En comparación con la solución inicial de construir un puente la alternativa de los muros de suelo reforzado resulto más económica y a la vez manteniendo un comportamiento estable.
Los diseños se realizaron teniendo en cuenta los distintitos factores a los cuales la estructura estará sometida durante su vida útil tales como las consideraciones del tipo de suelo, topografía, sismo, sobrecargas, etc.
Los factores de seguridad obtenidos mediante los cálculos realizados muestran que la estructura tiene un comportamiento estable a efectos estáticos como pseudo estáticos.
Este proyecto contemplo el uso de distintos tipos de refuerzo con características de resistencias distintas de acuerdo a las solicitaciones particulares de cada muro.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a la empresa Odebrecht y Maccaferri de Perú por el apoyo brindado para la realización del presente trabajo.
REFERENCIAS
1. - BOWLES, E. J.- Foundation Analysis and Design - Fifth edition, McGraw-Hill, 1996. 2. - British Standards Institute (BS8006).- Strengthened/Reinforced soils and other fills 3.- FIORI, P.A. & CARMIGNANI, L. - Fundamentos de mecânicas dos solos e das rochas - aplicações na estabilidade de taludes, Editora da UFPR, 2001. 4. - KOERNER, R. M. , Designing with Geosynthetics (4th Edition), Prentice Hall, USA, 1998, Edgard Blücher, 2004. 5.- MACCAFERRI.- Encarte de Suelo Reforzado con el Sistema Terramesh. 6. - Federal Highway Administration (FHWA).- Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes 7.- VERTEMATTI, C.J. - Manual Brasileiro de Geossintéticos
