Diseño con geosintéticos para la función de separación, filtración y refuerzo en pavimentos flexibles

• Autor: Sicha Flores, Gino Gabriel
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2018
• Institución: Pontificia Universidad Católica del Perú
• Repositorio: PUCP-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/11730
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.12404/11730
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Geosintéticos; Pavimentos--Diseño y construcción; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.01.01

El presente trabajo consistió en el diseño, análisis técnico y económico del uso de geosintéticos para tres funciones en particular en pavimentos flexibles. Primero, se evaluó la aplicación de un geotextil no tejido punzonado de separación entre el material granular y el suelo de fundación. Luego, se analizó la aplicación de un geotextil no tejido punzonado como envoltura de subdrenes longitudinales cumpliendo la función de filtración. Por último, se evaluó la aplicación de una geomalla triaxial de refuerzo para la optimización del pavimento en estudio. Para la función de separación, el diseño realizado se basó en la norma AASHTO M288-96 y en libro “Designing with Geosynthetics” del Dr. Koerner. Mediante este procedimiento se determinó que el geotextil a especificar para el presente caso de estudio sería el geotextil comercial GT320P. El análisis técnico por su parte, se centró en la comparación del número de ejes equivalentes calculados para dos diseños. Por un lado, un pavimento que mantenga los espesores efectivos de capa, gracias al uso de un geotextil separador y otro con menor espesor efectivo de material granular debido a la mezcla parcial de este con el suelo de la subrasante. Mediante este análisis, se pudo concluir que una contaminación de subbase de sólo 0.5 pulgadas conllevaría a una reducción de más de 10% de serviciabilidad del pavimento en todos los tramos. En cuanto al análisis económico, se comparó el costo de los materiales de dos soluciones para el problema técnico presentado. Una opción consistió en un pavimento que emplee un espesor de material granular adicional llamado “espesor de sacrificio” que asegure la serviciabilidad del pavimento a largo plazo. La otra opción consistió en emplear el diseño convencional inicial, pero añadiendo el geotextil especificado. De este análisis, se determinó que para un espesor de sacrificio mayor a 1 pulgada el uso de un geotextil resultaría más rentable en lugar de emplear un espesor de sacrificio. En cuanto a la función de filtración, el diseño realizado se basó en la norma AASHTO M288-96, en la guía de la FHWA, en el manual de hidrología del MTC y en el libro “Designing with Geosynthetics” del Dr. Koerner. De esta forma, se determinó que el geotextil a especificar para esta función sería el geotextil comercial GT240. El análisis técnico consistió en comparar el tráfico soportado por un pavimento sin sistema de subdrenaje longitudinal respecto a uno que si lo incluyera en el diseño. Para esto, se redujo el coeficiente de drenaje del pavimento inicial para simular su comportamiento sin subdrenes. Se observó que una reducción de 0.1 del coeficiente de permeabilidad disminuiría cerca de un 30% la serviciabilidad del pavimento. Lo cual justificaría el uso de geotextil para esta función. El análisis económico se enfocó en comparar estos diseños respecto a un tiempo de vida estimado. Se concluyó que aquellos pavimentos sin subdrenaje con un tiempo de vida real menor a 6 años serían menos rentables que emplear sistemas de subdrenaje con geotextil. Finalmente, para la función de refuerzo, el diseño preliminar se basó en la norma AASHTO R-50 y se empleó el programa de la empresa TENSAR para efectuar el diseño definitivo correspondiente a la geomalla TX160 para optimización del pavimento. El análisis técnico consistió en comparar de forma porcentual la variación de serviciabilidad entre el diseño con geomalla y el diseño convencional. En este caso, el uso de geomalla aumentó en más de 20% la serviciabilidad del pavimento del sector 3 al 6 aun así tratándose de una optimización de pavimento. Para el sector 1 y 2 se logró superar la serviciabilidad del diseño convencional, pero no significativamente. Luego, mediante el análisis económico se comparó el costo de los materiales de ambos diseños. De esta forma, se determinó que el diseño con geomalla generó un ahorro de más de 10 % respecto al diseño inicial. Para los temas tratados, se desarrolló un programa en Visual Studio en el lenguaje de programación Visual Basic el cual facilitó el diseño y análisis. Además, se realizaron especificaciones técnicas y planos para las tres aplicaciones del material geosintético los cuales forman parte de la información a entregar al momento de realizar un proyecto.