En ingeniería de rocas, las geomallas utilizadas para el refuerzo del suelo están ganando cada vez más atención en la comunidad de ingeniería civil y se utilizan cada vez más.
El principal objetivo de las geomallas es mejorar las propiedades de ingeniería del suelo y reforzarlo y estabilizarlo.
Elegir la geomalla adecuada para su proyecto es esencial para garantizar la durabilidad a largo plazo y la rentabilidad. A la hora de seleccionar la geomalla adecuada para su aplicación específica, hay que tener en cuenta varios factores clave:
- Requisitos de diseño técnico
- Selección de especificaciones
- Selección de materiales
- Influencia del proceso de producción
- Forma estructural
- Método de ensayo de la resistencia del producto
Requisitos de diseño de ingeniería de suelos reforzados con geomallas
El primer paso para seleccionar la geomalla adecuada es definir claramente el tipo de proyecto y su aplicación prevista.
Las geomallas se utilizan en diversos proyectos, como la construcción de carreteras, el refuerzo de terraplenes, la estabilización de taludes y la construcción de muros de contención.
Las distintas aplicaciones pueden requerir geomallas con características y propiedades específicas para cumplir los requisitos del proyecto.
Las geomallas se dividen generalmente en geomallas biaxiales y geomallas uniaxiales, en función de la estructura de la malla.
Geomallas uniaxiales
Las geomallas uniaxiales son el tipo de muro de contención más utilizado y están diseñadas para soportar grandes esfuerzos de tracción en una dirección, con menor resistencia en la dirección transversal.
Debido a su resistencia y durabilidad en la estabilización del suelo, son ideales para los muros de contención de suelos reforzados. Suelen utilizarse cuando la altura del muro es considerable y las fuerzas aplicadas son principalmente verticales.
Geomallas biaxiales
Dependiendo del diseño del muro y de las características del suelo, también pueden utilizarse geomallas biaxiales que proporcionan resistencia en dos direcciones. Las geomallas biaxiales tienen la misma resistencia en sentido longitudinal (máquina) y transversal (cruz-máquina).
Proporcionan un refuerzo eficaz en dos direcciones perpendiculares, distribuyendo las cargas de forma más uniforme. Las geomallas biaxiales suelen utilizarse en aplicaciones en las que es difícil predecir las condiciones del suelo y se requiere un refuerzo más fuerte.
Selección de Especificaciones de la geomalla en Proyectos de muros de tierra reforzados con geomallas
Resistencia a la tracción y módulo
Las geomallas deben tener suficiente resistencia a la tracción para resistir las fuerzas aplicadas y proporcionar un refuerzo eficaz. Como parámetro clave de las geomallas, indica la capacidad de la geomalla para resistir fuerzas de tracción.
La resistencia a la tracción se suele especificar como resistencia a la tracción máxima (UTS) y se mide en unidades de fuerza por unidad de anchura (por ejemplo, kN/m o lbs/pie).
La resistencia a la tracción suele clasificarse como baja, media o alta. Los requisitos de UTS dependen de las cargas previstas, las tensiones, la altura del muro y las condiciones del suelo.
También hay que tener en cuenta el módulo de la geomalla, que indica su rigidez y su capacidad para distribuir eficazmente las cargas.
Tamaño y forma de los poros
El tamaño de poro se refiere al tamaño de las aberturas entre los tendones o filamentos de la geomalla. Suele especificarse como tamaño máximo de apertura o tamaño nominal de poro.
El tamaño y la forma de los poros de una geomalla son factores clave que afectan a la interacción con el suelo, la compactación y el enclavamiento de los áridos.
Las geomallas con poros más grandes suelen utilizarse para suelos de grano grueso, mientras que las que tienen poros más pequeños son más adecuadas para suelos de grano fino.
La forma de los poros, ya sean cuadrados, rectangulares o triangulares, también afecta al rendimiento de la geomalla y a su interacción con las partículas del suelo.
Seleccione geomallas con el tamaño y la forma de poro adecuados para lograr un enclavamiento eficaz del suelo y evitar la intrusión de éste en la estructura de la geomalla.
Fuerza/eficiencia articular
La eficacia de la unión es una medida de la capacidad de una geomalla para transferir fuerzas de tracción de un nervio o cordón a otro. También suele referirse a la resistencia de la unión dentro de una estructura de geomalla.
Se expresa en porcentaje y representa la resistencia de la unión entre cordones que se cruzan.
Una mayor resistencia de la junta indica una mejor capacidad de transferencia de cargas para distribuirlas.
Al seleccionar una geomalla, hay que tener en cuenta el diseño y la calidad de fabricación para garantizar que la resistencia de la junta sea suficiente para satisfacer los requisitos del proyecto.
Normalmente, los requisitos mínimos de eficacia de las juntas se especifican en el pliego de condiciones del proyecto.
Durabilidad a largo plazo
La durabilidad de una geomalla es fundamental para la longevidad de un proyecto.
Tenga en cuenta factores como la resistencia a la radiación UV, la exposición química, la biodegradación y las condiciones medioambientales predominantes en la zona del proyecto.
Las geomallas con mayor durabilidad y resistencia a la degradación son fundamentales, especialmente para aplicaciones a largo plazo.
Las especificaciones suelen incluir requisitos de durabilidad a largo plazo y resistencia a los daños de la instalación.
Compatibilidad de cepas
Las geomallas deben mostrar compatibilidad de deformación con el suelo circundante para evitar una deformación excesiva y mantener la estabilidad.
La compatibilidad con la deformación se refiere a la capacidad de la geomalla para deformarse y alargarse con el suelo sin experimentar diferencias de deformación significativas.
Esta propiedad garantiza que la geomalla y el suelo trabajen juntos como un sistema compuesto.
Tamaño de rollo adecuado para la instalación
Las geomallas se suministran normalmente en rollos, cuyo tamaño viene especificado por la anchura y la longitud del rollo.
El tamaño del rollo debe ser el adecuado para los requisitos específicos del proyecto, teniendo en cuenta factores como la altura de la pared, la disposición del refuerzo y la facilidad de instalación.
Las distintas geomallas pueden tener requisitos de instalación específicos, como la distancia de solape, la profundidad de la zanja de anclaje y el método de conexión.
Algunas geomallas pueden requerir equipos o técnicas especializados para su correcta instalación.
Consideraciones económicas
El coste es siempre un factor importante en cualquier proyecto de construcción.
Aunque es fundamental seleccionar una geomalla que cumpla los requisitos de su proyecto, tenga en cuenta la rentabilidad global, incluidos el coste de compra inicial, el coste de instalación y los gastos de mantenimiento a largo plazo.
Las geomallas de mayor calidad pueden proporcionar un mejor valor a largo plazo al reducir los costes de mantenimiento y reparación.
Cumplir las normas y reglamentos
Por último, asegúrese de que la geomalla que elija cumpla las normas y reglamentos pertinentes del sector.
Las distintas regiones pueden tener requisitos específicos para los geosintéticos utilizados en la construcción.
La conformidad garantiza que su proyecto cumple las normas de seguridad y calidad.
Selección de materiales de geomalla en muros de contención de tierras reforzados
Las materias primas para producir geomallas son principalmente polietileno de alta densidad (HDPE), polipropileno (PP), fibra de vidrio, poliéster, etc. En general, las geomallas unidireccionales se producen con polietileno y las bidireccionales con polipropileno. Esto se debe principalmente a que:
1. La estructura molecular del polietileno de alta densidad es lineal, con pocas ramificaciones y una cristalinidad de hasta 75%~90%. Tiene una excelente resistencia mecánica, alta rigidez y tenacidad, alta resistencia superficial y temperatura de uso (80℃), buena resistencia a disolventes, ácidos, álcalis y vapor, así como buena estabilidad dimensional y resistencia al agrietamiento por tensión ambiental. Es muy adecuado para la producción de rejillas unidireccionales. Su desventaja es que el alargamiento al alcanzar la resistencia a la tracción es grande, generalmente en torno a 12%.
2. El copolímero de polipropileno es una estructura lineal con grupos metilo laterales. Tiene mejor resistencia mecánica y al impacto que el polietileno, mayor rigidez y resistencia a la flexión, mayor resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión química. La desventaja es que es quebradizo a bajas temperaturas y fácil de envejecer. Necesita ser modificado por estiramiento u otros métodos, por lo que es especialmente adecuado para geomallas bidireccionales producidas por estiramiento bidireccional.
3. Las geomallas de fibra de vidrio están hechas de fibras de vidrio tejidas o cosidas recubiertas de un polímero. Tienen una excelente resistencia a la tracción, un alto módulo y resistencia a la fluencia y a los cambios de temperatura. Las geomallas de fibra de vidrio son químicamente inertes y muy duraderas, por lo que son adecuadas para aplicaciones en las que el rendimiento a largo plazo es fundamental. Sin embargo, pueden ser más caras que las geomallas de plástico.
4. Las geomallas de poliéster están fabricadas con hilos de poliéster de alta resistencia recubiertos de un polímero protector. Tienen una alta resistencia a la tracción, un bajo alargamiento y una buena resistencia a factores ambientales como la radiación UV y la exposición química. Las geomallas de poliéster se utilizan a menudo en muros de tierra estabilizada mecánicamente (MSE) en los que es necesario reforzar el suelo.
La elección del material de la geomalla para un proyecto específico de muro de contención de tierras reforzado con geomalla depende de factores como los requisitos del proyecto, las cargas previstas, las condiciones del suelo y el presupuesto.
La influencia de la tecnología de producción en la selección de geomallas
Las geomallas pueden clasificarse, según su tecnología de procesamiento, en geomallas integrales de polímero estirado, geomallas tejidas de fibra de alta resistencia y geomallas compuestas soldadas, las dos últimas de las cuales son geomallas tejidas.
Geomalla producida por estiramiento integral
Generalmente se forma calentando la chapa extruida -punzonado de precisión-, estirado longitudinal y, a continuación, estirado transversal.
Este efecto de estiramiento es muy importante. Reorienta las moléculas de polímero y mejora enormemente el rendimiento de la rejilla:
1. La disposición direccional de las moléculas mejora la resistencia del material; al mismo tiempo, las moléculas direccionales mejoran la integridad de los nodos.
Esto difiere de las pseudo rejillas (como las tejidas y las compuestas soldadas). Los nodos de las pseudo rejillas son tejidos o compuestos soldados, con una integridad deficiente y un rendimiento de transmisión de fuerzas longitudinal y transversal deficiente.
2. Se mejora el módulo de tracción, de modo que la rejilla puede ejercer un alto rendimiento de resistencia a la tracción a baja deformación.
3. Los ensayos de fluencia a largo plazo han demostrado que la tendencia de las rejillas de polímero tratadas con estiramiento se reduce en gran medida bajo carga continua a largo plazo, por lo que la fiabilidad del refuerzo está garantizada.
4. El estiramiento es un tratamiento de modificación de las rejillas de polipropileno, que mejora muchas propiedades, como la reducción en gran medida de las desventajas de fragilidad a baja temperatura y fácil envejecimiento, y la mejora de la durabilidad de uso.
Geomalla tejida
Se teje con cintas de material sintético de alta resistencia, también conocido como geomalla de fibra de alta resistencia.
Se fabrica con fibra de poliéster o fibra de vidrio de alta resistencia y baja elongación. Tras tejerse en forma de rejilla en una máquina de urdimbre, se impregna con cloruro de polivinilo (PVC) según los requisitos del proceso.
Las nervaduras de esta rejilla tienen una alta resistencia a la tracción, sus pseudonodos tienen una integridad pobre, la resistencia de los nodos es muy baja, el rendimiento de transmisión de fuerzas longitudinales y laterales es muy pobre, y la resistencia a la extracción en el suelo es originalmente inferior a su resistencia. Como material de refuerzo, su resistencia no se aprovecha plenamente.
Geomalla soldada compuesta
Se trata de una pseudo-rejilla, que se fabrica tejiendo múltiples tiras de polipropileno o tiras compuestas de acero y plástico y soldando los nodos.
Su resistencia de refuerzo simple es relativamente alta. Dado que los nodos se forman solapándose en las direcciones de la urdimbre y la trama, la resistencia global depende de la resistencia de la soldadura de los nodos.
La resistencia al cizallamiento, la resistencia al desgarro y la resistencia al estallido de este nodo son relativamente bajas. La integridad es pobre, la resistencia es baja, el rendimiento del nodo en la transmisión de fuerzas longitudinales y transversales no es bueno, y la estabilidad dimensional y el rendimiento general son relativamente pobres.
Resumen del proceso de producción de geomallas
El método de ensayo de resistencia en nudos propuesto por la Universidad de Drexel (Estados Unidos), y los resultados de la geomalla y la pseudogeomalla de tracción global ensayadas con él (la resistencia en nudos se expresa como porcentaje de la resistencia de una sola nervadura), se muestran en la tabla siguiente:
| Tipo | Resistencia del nodo/resistencia de una costilla |
| Geomalla bidireccional tensada integralmente | 90% – 100% |
| Geomalla bidireccional tensada integralmente | <10% |
| Los nodos son rejillas pseudobidireccionales compiladas | 3% – 13% |
Las geomallas con una buena tecnología de producción tienen un aspecto uniforme, superficies lisas y un brillo evidente del negro de humo.
Las geomallas con una tecnología de producción deficiente tienen superficies rugosas.
Aunque la rugosidad de la superficie y otros patrones pueden aumentar un poco la fricción, no pueden mejorar el rendimiento global de refuerzo de la rejilla, porque la fricción sólo representa una pequeña parte de su rendimiento de refuerzo, y el principal rendimiento de refuerzo es la fuerza de enclavamiento y el efecto de incrustación entre la malla de la rejilla y el relleno.
Además de indicar que la tecnología de procesamiento de la rejilla de superficie rugosa es relativamente baja, las marcas y muescas del patrón de superficie concentran la tensión cuando se someten a fuerzas externas, lo que debilita su rendimiento a la tracción y afecta a la durabilidad.
Además, no resulta económico determinar la longitud del anclaje en función de la fricción.
Selección estructural de geomallas en la ingeniería de suelos reforzados
La influencia de la forma estructural en el rendimiento de la geomalla se manifiesta principalmente en dos aspectos: la forma del nodo y la composición del sustrato.
La geomalla de polímero estirado tiene un solo material, no requiere carga, el nodo es integral, la resistencia de una sola costilla y la resistencia del nodo coinciden bien, y la resistencia global es alta.
Los nodos de las geomallas tejidas son pseudonodos, y las cintas de urdimbre y trama entrelazadas en los nodos sólo están unidas por cloruro de polivinilo (PVC) impregnado, con baja resistencia y escaso rendimiento en la transmisión de fuerzas.
El tamaño de malla de las geomallas compuestas soldadas es de unos 100 mm. El tamaño de malla de esta geomalla es demasiado grande, lo que reduce la rigidez a la flexión de las nervaduras, facilita su flexión y deformación y reduce la fuerza de mordida. Esta rejilla está hecha de dos materiales mediante compounding, los nodos son también pseudo-nodos, la resistencia de los nodos es baja, y el rendimiento de transmisión de fuerza es pobre.
Los flejes compuestos de plástico y acero pueden dañarse en el proceso de transporte, construcción y uso, agrietarse y romperse, y la humedad y la humedad a su alrededor causarán corrosión corrosiva a la armadura rígida, haciendo que la sección efectiva sea menor, y reduciendo la resistencia y la vida útil.
Impacto de los métodos de ensayo de resistencia de los productos
La resistencia indicada anteriormente de la geomalla se mide mediante un ensayo de tracción. Por lo tanto, el método de ensayo de tracción del material y la importancia de los datos del ensayo deben ser uno de los factores a los que se debe prestar especial atención durante el diseño.
El refuerzo de la geomalla con resistencia integral a la tracción se consigue mediante enclavamiento mecánico y entrelazamiento con las partículas del suelo.
Basándose en esto, la norma GRI-GGI del Instituto de Investigación Geosintética de Estados Unidos estipula:
La medición de los datos del ensayo de tracción debe respetar la relación de transmisión de la fuerza ejercida sobre la rejilla en el suelo.
También se señala que la adquisición de la fuerza de tracción longitudinal es inseparable de la transmisión en ángulo recto de la armadura transversal, es decir, la fuerza de tracción longitudinal de la geomalla en el suelo se transmite a la armadura longitudinal a través del enclavamiento mecánico con la armadura transversal.
Por lo tanto, en el ensayo de tracción, la fuerza de tracción longitudinal se mide sujetando la armadura transversal y estirándola en dirección longitudinal.
Dado que los nervios longitudinales y transversales de la geomalla integral están enteros, por supuesto, la resistencia a la tracción también puede medirse sujetando directamente la armadura longitudinal y estirándola. Los resultados obtenidos por ambos son coherentes sin distorsión.
Los otros dos tipos de pseudo-redes están dañados debido a la baja resistencia de los nodos. Los componentes longitudinales y transversales que forman la rejilla no son un todo. Cuando la fuerza de mordida de las costillas transversales se transmite al nodo, éste se daña debido a la baja resistencia del nodo, provocando el deslizamiento de la armadura longitudinal y el fallo de la armadura.
Debido a esta situación, al medir su resistencia a la tracción, la pinza sólo puede sujetarse en el refuerzo longitudinal. Lo que se mide es la resistencia del refuerzo longitudinal, no la resistencia global de la rejilla. Resulta distorsionado utilizar la resistencia del refuerzo longitudinal para representar la resistencia global.
Esta es también la razón importante por la que la pseudo-red tiene una alta resistencia marcada pero baja resistencia real, y es también una debilidad fatal como material de refuerzo. A la hora de seleccionar este tipo de geomalla para la construcción de muros de contención de suelos reforzados, ¡hay que prestar especial atención!
Por último
En conclusión, elegir la geomalla adecuada para los proyectos de suelo reforzado es una decisión crítica que resulta esencial para garantizar la estabilidad, el rendimiento a largo plazo y la rentabilidad de los muros de contención.
Es esencial consultar a un ingeniero geotécnico, revisar las especificaciones del proyecto y tener en cuenta las condiciones del suelo, las cargas previstas, las especificaciones de la geomalla, los materiales, los procesos de producción, los métodos de ensayo, la estructura, etc. para tomar una decisión informada sobre el tipo y el material de la geomalla que se va a utilizar.
QIVOC es un fabricante y proveedor experimentado de geomallas. Nuestros años de experiencia acumulada en productos y proyectos pueden serle de gran ayuda a la hora de elegir la geomalla adecuada. Si tiene alguna necesidad, no dude en ponerse en contacto con nosotros.
Extensiones
2024 Mejor Muro de contención de geomalla Guía definitiva
Geosintéticos en la construcción de carreteras : Tipos, ventajas y usos
