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GRUPO DE GEOTECNIAGRUPO DE GEOTECNIA

CICLO DE CONFERENCIAS CICLO DE CONFERENCIAS –– GRUPO DE GEOTECNIAGRUPO DE GEOTECNIA

Estudio del deterioro mecánico de Geomembranas durante la instalación en obra de Dispositivos de

Estanqueidad a base de Geosintéticos (DEG)

CLAUDIO CARVAJAL MONCADACLAUDIO CARVAJAL MONCADA

Valparaíso, 22 de Abril de 2005

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Presentación.

Obras hidráulicas:- Presas.- Estanques.- Canales.

Obras enterradas:- Túneles.- Zanjas cubiertas.

Depósitos de residuos:- Rellenos sanitarios.- Residuos mineros.

Geomembrana:« Producto adaptado a Ing. Civil, delgado, flexible, continuo, estanco a líquidos incluso bajo las deformaciones en servicio, principalmente en tracción. »[NF P 84 500]

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Presentación Dispositivos de Estanqueidad en base a Geomembranas

(D.E.G.)

GEOMEMBRANA

Suelo de Fundación

Estructura de soporte

Geotextil y/o

Capa Granular

Estructura de estanqueidad

D.E

.G.

Estructura deprotección

Capa granular,hormigón

y/o Geotextil

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Problema :

- Deterioro de la Geomembrana durante su instalación en obra.- Escasez de modelos matemáticos.- Desconocimiento en el ámbito del deterioro de geomembranas.- Representatividad de ensayos de laboratorio.

Objetivo :

- Estudiar el deterioro mecánico de las geomembranas y la eficiencia del geotextil de protección para el dimensionamiento de un DEG frente a las solicitaciones generadas durante la puesta en obra.

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Metodología del estudio :

Representar las condiciones de puesta en obra de un DEG.

Caracterizar el deterioro de las geomembranas.

1° P

arte

.

Detectar Indicadores de deterioro.

2° P

arte

.

-Punzonamiento hidráulico.-Punzonamiento estático sin soporte.-Punzonamiento estático piramidal en soporte rígido.

-Eficiencia del geotextil de protección.-Nivel de deterioro.

-Planchas de ensayo a escala real.

-Constataciones visuales.-Tracción multi-axial.-Perfilómetro láser.

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Representación de las condiciones de puesta en obra de un DEG.

Concepción de las planchas de ensayoSuelo Soporte :

LIMO baja plasticidad, ML, IP=8Granular de canto RODADO 20/40 mmGranular sílico-calcáreo CHANCADO 20/40 mm

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Geomembranas: (1.5 mm espesor)PEHD: Polietileno Alta Densidad.PVC-P: Poli cloruro de Vinilo Plastificado.PP : Polipropileno.

Geotextil de protección: No tejido, agujeteados, de filamentos continuos, polipropileno.GTX 300 : Geotextil 300 g/m².GTX 500 : Geotextil 500 g/m².GTX 700 : Geotextil 700 g/m².

Geosintéticos utilizados :

Representación de las condiciones de puesta en obra de un DEG.

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Suelo de Cobertura :

Condiciones (Suelo Soporte)/(Suelo de Cobertura):LIMO/Grava RODADA Grava RODADA/Grava RODADALIMO/Grava CHANCADA Grava CHANCADA/Grava CHANCADA

Representación de las condiciones de puesta en obra de un DEG.

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Representación de las condiciones de puesta en obra de un DEG.

Circulación sobre la estructura :

• 50 pasadas con cargaPeso : 12 ton.

• 50 pasadas sin carga.Peso : 9,4 ton.

• Por aspiracióndel material granular.

Desmontaje :

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Constataciones Visuales.Nivel de deterioro :

Caracterización del deterioro de las Geomembranas.

Nivel I : Perforación.

Nivel II : Indentacioneso hendiduras.

Nivel III : Deformación o abrasión.

Nivel IV : Sin deterioro visual.

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Caracterización del deterioro de las Geomembranas.

Características en Tracción Multi-axial

Probetas de gran tamaño.(Diámetro interior : 650 mm)Velocidad de deformación : 5%/min

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Curvas en Tracción multi-axial :Caracterización del deterioro de las Geomembranas.

Presión (kPa) v/s

Deflexión (mm)

PEHD

PVC

PP

Esfuerzo (kPa) v/s

Deformación (%)PEHD

PVC

PP

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Caracterización del deterioro de las Geomembranas.

Nivel de deterioro :

Criterio : Pérdida de Deflexión. Índice de deterioro:ID = (DT – DE) x 100 %

DT

Índice de deterioro Observación Nivel de

deterioro

----- Perforación I

ID ≥ 50% ----- II

20% < ID < 50% ----- III

ID ≤ 20% ----- IV

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Caracterización del deterioro de las Geomembranas.

Perfilómetro LáserPrincipio : El Equipo :Características medidas:

Capteur de distance vertical

Déplacement du chariot

Capteur de déplacement Horizontal

- Deformación (%)- Profundidad media de hendiduras (mm)- Distribución del número de hendiduras en función de su profundidad.

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Caracterización del deterioro de las Geomembranas.

Resumen (Primera Parte)

-Constataciones visuales.-Tracción multi-axial.-Perfilómetro láser.

-Nivel de deterioro de la geomembrana.-Eficiencia del geotextil de protección (PEHD y PVC)

Indicadores de deterioro:-Tracción Multi-axial: Pérdida de deflexión. -Perfilómetro : Profundidad de hendiduras.

Deformación superficial.

¿ Material RODADO más agresivo que el material CHANCADO ?

Geomembrana de PVC presenta las menores deformaciones permanentes.

Protección insuficiente para geomembrana de PP.

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Segunda Parte:

Eficiencia del Geotextil de Protección.

Ensayos de Laboratorio :Ensayos de Laboratorio :

-Punzonamiento Hidráulico.-Punzonamiento estático sin soporte.-Punzonamiento estático piramidal sobre soporte rígido.-Punzonamiento estático mediante esferas de acero.-Perforación por granulares sobre soporte rígido.-Punzonamiento dinámico.

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Condiciones de ensayo.- Velocidad de presión 100 kPa/min- Presión máxima 3800 kPa- Temperatura del agua

Eficiencia del Geotextil de protección.

Ensayo de Punzonamiento Hidráulico :Ensayo de Punzonamiento Hidráulico :(Bajo proyecto de norma NF P 84 523 – prEN14151)

PEHD 1.5 mmPVC-P 1.5 mmPP 1.5 mm

300 gr/m²500 gr/m²700 gr/m²

Granular :Canto Rodado 20/40Chancado 20/40

Geomembranas Geotextiles Material de soporte

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“ E X P E R I E N C I A S D E L G R U P O D E G E O T E C N I A E N E L E X T R A N J E R O “

Eficiencia del Geotextil de protección.

Resultados :Resultados :

Resultados similares a planchas de ensayos (grava CHANCADA y geomembranas de PEHD y PVC)

-Granulares RODADOS menos agresivos que granulares CHANCADOS en punzonamiento hidráulico.

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Ensayo de Punzonamiento sin soporte(Punzonamiento cilíndrico)

Ensayo de Punzonamiento sin soporte(Punzonamiento cilíndrico)

(NF P 84 507)

Equipo : Principio :

-Velocidad de ensayo : 5 mm/min-10 probetas por cada muestra

Eficiencia del Geotextil de protección.

PEHD 1.5 mmPVC-P 1.5 mmPP 1.5 mm

500 g/m²700 g/m²1000 g/m² (500+500)1200 g/m² (700+500)1400 g/m² (700+700)

Geomembranas

Geotextiles

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Eficiencia del Geotextil de protección.

Ensayo de Punzonamiento estático sobre soporte rígido.Ensayo de Punzonamiento estático sobre soporte rígido.

(EN WI 00189066)

Equipo :Principio :

-Velocidad de ensayo : 1 mm/min-10 probetas por muestra

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Conclusiones.

Deterioro de la Geomembrana y eficiencia del Geotextil de protección:-Constataciones visuales, -tracción multi-axial y -perfilómetro láser.

-Para geomembranas de PEHD y de PVC, se podrían considerar valores obtenidos del ensayo de tracción multi-axial (% de pérdida de deflexión) para el dimensionamiento del geotextil de protección.

-El ensayo de Punzonamiento hidráulico puede representar lasprincipales solicitaciones de puesta en obra cuando se utiliza material granular chancado en la capa de cobertura.

-Valores de resistencia a punzonamiento estático sin soporte y sobre soporte rígido podrían ser utilizados para el dimensionamiento del geotextil de protección.

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Conclusiones (continuación).

Continuación de la investigación : -Considerar otros tipos de geomembranas y geotextiles de protección.

Tentativas de dimensionamiento : -Por familia de producto, -por tipo de obras, y -a partir de ensayos de laboratorio complementarios.

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